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? ? ? ? 這不是一篇攝影教程：拜托，別再說你不懂鏡頭了！（一）
? ? ? ? 接著前一篇文章的話題，今天我們要了解一下鏡頭的另一個參數(shù)——光圈。
光圈？
? ? ? ? 相信很多即使沒有接觸過相機的讀者都聽說過光圈這個詞。近年來，手機的拍照功能逐漸強大。而對于主打拍照功能的手機，廠商打出的廣告上往往會標(biāo)出其攝像頭的最大光圈能達(dá)到某個數(shù)值，以顯示其拍照能力的強悍。
? ? ? ? 很多人對此不明覺厲。雖然不知道光圈為何物，但是好像很厲害的樣子......
? ? ? ? 其實，光圈很簡單，甚至可以說是整臺相機上最簡單的部分，它就是一個圈......
? ? ? ? 不信你看：
? ? ? ? 從圖片里可以看到，光圈就是一個由很多金屬葉片交疊后組成的光柵。它一般藏在鏡頭透鏡組的中間，起到阻擋一部分光線的作用。我們可以通過擰鏡頭上的光圈環(huán)或者直接通過機身調(diào)整葉片的開合，從而調(diào)整通光孔徑的大小。
? ? ? ? 很簡單吧。
? ? ? ? 但是......
? ? ? ? 雖然光圈很簡單，它所實現(xiàn)的功能卻一點也不簡單。
? ? ? ? 我們應(yīng)該都知道，拍照時的曝光，就是讓光線照射在感光底片或元件上的過程。曝光越強，照片就越亮。為了讓拍出來的照片不至于太暗或者太亮，我們需要對“曝光的強度”進(jìn)行控制。已知，要想控制“曝光的強度”，有三種可行的方式：控制“光的強度”、控制曝光的時間、控制感光底片或元件對光的敏感程度。光圈這個結(jié)構(gòu)被設(shè)計出來最主要的目的就是控制“光的強度”。
? ? ? ? 白天的時候，如果你覺得光線很強，就把光圈縮小，這樣最終到達(dá)相機內(nèi)部的光線就會大大減弱；同理，光線昏暗的時候就把光圈放大，光線就會加強。
? ? ? ? 但是......
? ? ? ? 你可能會想，既然已經(jīng)可以通過快門控制曝光時間從而控制“曝光的強度”，那為什么還要多此一舉設(shè)計這個什么光圈？
? ? ? ? 沒錯，通過調(diào)整快門時間我們確實可以控制曝光。但是，你可能不知道，晴朗的白天和昏暗的夜晚，“光的強度”可能相差上萬倍（由于人眼具有很強的適應(yīng)性，你可能并不能感覺到這一點）。做一個簡單的數(shù)學(xué)題：如果在晚上拍攝一張照片需要讓快門打開一秒鐘，那么在白天你需要讓快門打開多長時間？
? ? ? ? 萬分之一秒。
? ? ? ? 但是......
? ? ? ? 不幸的是，直到今天，大部分使用機械快門的相機，最高快門速度只有八千分之一秒。但是，如果我通過光圈把通光孔徑的大小縮小為十分之一，那么只需要千分之一秒。
? ? ? ? 現(xiàn)在又有了一個問題：我已經(jīng)知道了小光圈的用途，那為什么廠家以大光圈為賣點呢？
? ? ? ? 正如前面所說，光圈可以調(diào)節(jié)進(jìn)入鏡頭的光線的強度。但是，在攝影技術(shù)的發(fā)展史上，降低“曝光的強度”從來都不是什么難事，大不了把光圈縮到很小很小唄（當(dāng)然這樣也存在問題，后面再談）。反倒是增強光線強度難住了相機廠商們。原因很簡單：早期用于攝影的感光材料敏感度低，攝影師們巴不得光線再強一點，這樣模特就不用保持一個動作十幾秒等待相機曝光了。
? ? ? ? 直到今天，暗光下拍攝照片對于數(shù)碼相機的傳感器而言依然是一個挑戰(zhàn)。而如果你有一個很大的光圈，那就意味著光線更強，這無疑對于暗光下拍攝十分有利?？s小光圈很好辦，放大光圈卻要受到鏡頭口徑大小等因素的限制，所以想做出大光圈的鏡頭可不是那么容易。
? ? ? ? 但是......
? ? ? ? 如果大光圈這么有用的話，那我怎么知道我的鏡頭的光圈到底有多大呢？如何度量光圈的大小呢？用尺子量嗎？
? ? ? ? 既然我們是要通過控制光圈的大小來改變?nèi)肷溏R頭的光線強度，那么就要找到一種度量光圈大小的標(biāo)準(zhǔn)，使得我們能直觀地了解改變光圈對于光線強度有多大的影響。
? ? ? ? 你可能已經(jīng)猜到了，這個標(biāo)準(zhǔn)就是f值。f值的定義是當(dāng)前鏡頭焦距與當(dāng)前光圈通光孔的直徑的比值（f/D)，也被稱作光圈系數(shù)。例如，如果我有一枚50mm焦距的鏡頭，它的最大光圈是f1.4，那么它的最大光圈通光孔的直徑就是50/1.4mm。
? ? ? ? 我來告訴你為什么要這樣定義，首先看一個公式：
? ? ? ? 公式里的I可以理解為底片上受到的光照強度，B是被攝物體的亮度，F(xiàn)就是我們定義的f值，而M是一個與焦距和物距有關(guān)的量，在通常拍攝距離下（非微距拍攝），M很小，可近似成零，這樣的話，在同一場景下（B不變），變量只有F。
? ? ? ? 這樣的定義可以使得我們在拍攝時要控制的變量更為單一。而且I與F的平方成反比，F(xiàn)值增大一倍，光照強度就變成四分之一。為了方便控制曝光，通常照相機鏡頭上的光圈值調(diào)整都是離散。在國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 9917.1-2002中，規(guī)定的常用f值的整數(shù)近似值有f/1、f/1.4、f/2、f/2.8、f/4、f/5.6、f/8、f/11、f/16、f/22、f/32等，這些f值的相鄰兩檔有根號二倍的關(guān)系，這樣光照強度就是二倍的關(guān)系。我們把相鄰每一個f值稱作一“檔”，光圈調(diào)整一檔就是把光照強度增強一倍或者減弱一半。
? ? ? ? 雖然市場上主流的日系和德系照相機產(chǎn)品都有自己國家的標(biāo)準(zhǔn)，但是各個國家對于光圈值的標(biāo)準(zhǔn)差別不大。如果你在市面上看到有的鏡頭有f/1.8的光圈也不要感覺奇怪，但是這個時候它和相鄰檔的光照強度就不是二倍的關(guān)系了。
? ? ? ? 鏡頭廠商往往會在鏡頭上標(biāo)注鏡頭的最大相對孔徑（光圈系數(shù)的倒數(shù)），也就是1：x.x，例如上圖中的”1：1.8“，這就是說鏡頭的最大光圈系數(shù)為f/1.8。
? ? ? ? 到現(xiàn)在為止你已經(jīng)掌握了關(guān)于光圈的主要知識。
? ? ? ? 嗯......
(你知道我要說什么的吧......)
? ? ? ? 但是......
? ? ? ? 光圈還有一個讓人又愛又恨的功能......
? ? ? ? 沒錯，景深！
? ? ? ? 那么什么是景深？
? ? ? ? 再看一張圖片：
? ? ? ? 在這張透鏡的光路圖中可以看到，物點p發(fā)出的光線經(jīng)過折射后匯聚正好在膠片平面上的p'點，這個p'點就是p的像點。物點是一個點，像點也是一個點，所以這時所成的像是清晰的。那么如果我在p處放一個與主軸垂直的平面，比如一幅油畫，那么油畫上的每個點散射出的光線經(jīng)過透鏡成像后都在膠片平面上形成清晰的像點，那么拍出來的照片整體就是清晰的。這也是我們想要看到的。
? ? ? ? 再看物點p1和p2,它們的光線經(jīng)過折射后的匯聚點在膠片平面之前或之后，也就是說光線在到達(dá)膠片平面上的時候并不是一個點。從平面拓展到空間，再考慮到鏡片是圓形的，不難想象這時候膠片平面接收到的光線是圓形的亮斑，稱為彌散圓。放在這兩點處的油畫，每一點所成的像都是圓，那照片整體就是模糊的。
? ? ? ? 也就是說，只有包含p點的一個平面（稱為“調(diào)焦物平面”）內(nèi)的物體能夠在膠片平面上成最清晰的像，只要離開此平面，物點的成像都會變成或大或小的彌散圓，離開越遠(yuǎn)，彌散圓越大，成像越模糊。
? ? ? ? 現(xiàn)代照相機的鏡頭都可以通過改變透鏡與膠片平面間的距離，從而改變調(diào)焦物平面相對拍攝者的位置，這就是調(diào)焦（也被稱作“對焦”、“對焦點”、“聚焦”，注意與前面所說的“變焦”區(qū)別開）。簡單說就是選擇把近一點的（男）女朋友拍清楚，還是把遠(yuǎn)一點的路人拍清楚（你知道該怎么選擇的吧）。
? ? ? ? 但是......
? ? ? ? 我們平時拍照不可能都把景物“壓扁了”再拍啊，通常我們拍的東西都是有縱向深度的啊。在你給（男）女朋友拍照的時候，你不僅希望（他）她的鼻子是清晰的，你也希望（他）她的耳朵是清晰的，怎么辦？
? ? ? ? 好在，我們的眼睛是有極限的。在25cm距離下，我們是看不出來一個直徑小于0.0727mm的亮斑和一個亮點的區(qū)別的（通常情況），這樣的亮斑組成的像看起來還是清晰的。人眼能把它區(qū)分開的最小彌散圓直徑就叫做”可容許彌散圓直徑“。
? ? ? ? 這就是一種妥協(xié)：好吧，既然最清晰的只有一個平面，那模糊一點我也能勉強接受。如此一來，調(diào)焦物平面前后的一部分空間就成了“調(diào)焦物空間”，只要在這個空間里的景物，我們看起來都是清晰的。需要指出的是，“清晰”是一個很主觀的概念，影響因素很多，所以很難量化?！翱扇菰S彌散圓直徑”這個概念對于絕大多數(shù)拍攝者來說意義不大。
? ? ? ? 接下來就要讓光圈登場了。
? ? ? ? 再看圖：
? ? ? ? 由圖可見：在p1和p2之間的物體發(fā)出的光線匯聚后所成的光斑直徑都小于可容許彌散圓直徑，成像是清晰的。大光圈下p1和p2之間的深度顯然小于小光圈下的。也就是說大光圈下可以清晰成像的景物的縱深范圍小于小光圈下。p1和p2之間的距離就叫做“景深”。
（注意左側(cè)的“ME"字樣）
? ? ? ? 為什么說讓人又愛又恨呢？
? ? ? ? 在拍攝自然風(fēng)光的時候我們通常希望從近處到遠(yuǎn)處都是清晰的，這個時候就不能開大光圈；而拍攝人像的時候往往想要人物清晰而背景模糊，這樣能突顯人物，防止雜亂的背景分散觀者的注意力，大光圈就求之不得了。
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參考文獻(xiàn)
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[2]盛爾鎮(zhèn).攝影光學(xué)[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1956.9
