本帖最后由 獭Kawa 于 2017-1-11 11:07 编辑
璃音菌 发表于 2017-1-11 10:36
画幅只是截取成像圈里的范围,按照这个理论那么M43画幅或者更小的画幅机获得的画质就是135画幅的中心画质 ...
先来说一下等效光圈的概念。
在同等效焦距、同快门速度、同曝光水平、同构图、同代传感器技术、同等输出总像素的前提下,
1、输出画面的虚化能力反比于等效光圈f/的值(标称光圈f/值乘以传感器的等效倍率)
2、输出画面的信噪比反比于等效光圈t/的值(镜头的T制光圈乘以传感器的等效倍率)
3、配合理想镜头时,系统能达到的极限解析力反比于等效光圈f/的值(这个跟衍射有关。)
通过这三条已经可以推出一些二级概念,例如
1、镜头结构相同的情况下同等效光圈的系统其弥散圆也相同,焦外成像相同。
2、同等效光圈、都搭配同代或理想传感器的系统,其曝光宽容度相同。
3、同等效光圈的系统,如果光圈叶片一模一样,则星芒也相同。
换言之,除了镜头光学素质本身的差异之外,同等效光圈的理想系统设为相同快门速度时拍出来的照片是一模一样的。考虑到曝光三要素是光圈快门ISO,等效光圈实际上等效了“光圈”和“感光度”两个方面。所以等效光圈这个词已经涵盖不了这个概念了,应该统称为等效原理。
其实对于等效光圈三定律,第1条现在持有疑虑的人已经不多了,毕竟小底虚化差是个很直观而且容易理解的事实。第3条对于非极限画质追求者来说显得无关紧要,而且受镜头本身素质的影响远大于这条原理本身,所以,所有的质疑基本都集中在了第二条——等效信噪比。
胶片裁切也是等像素密度模型,实际上讨论起来是一样的。但是为了方便讨论,我们还是用后半部分,也就是数码底来进行讨论。
如果我们要比较两台工业生产用的机器生产的产品质量(这里就是“画质/信噪比”)怎么样,必须得要求这两台机器生产出一样的产品【同构图、同像素、同快门速度(这个涉及画面表现力)、同曝光】才有比较价值。而且机器不能存在文明等级之间那种差异,比如现代纺纱机对古代纺车【同代技术传感器(一般理论分析就都设为理想传感器)】如果两台机器默认设置下生产出来的产品规格不一样(比如辣条一个大一个小),那么就需要调整某些参数,来使得两台机器生产出来的产品规格一致。
好了,模型就是一台全幅3600万像素的底,如果边角遮挡一圈遮挡到1600万像素的APS-C画幅,会怎么样?生产出来的产品就只有1600万像素了。然而,这样子是不行的啊,要做比较,必须要求生产出一样的产品才可以。
那么,如何做到这一点呢?在等效焦距相同的情况下,我们把3600万像素的图缩图到1600万:
这就是两者生产出来的产品的“质量(信噪比)”差异。那么再考虑一个问题,我要求这两台机器生产出一样的产品,应该如何调整机器的设置?
本来底小的机器生产的产品质量就差,再抽鞭子也赶不上去了,那么我们就委屈一点,把另一台机器的参数调差,来保证两台机器生产的产品质量完全一样吧。
这里需要一个数学证明:对于传感器接收到的有效光线,其散粒噪声的信噪比正比于总能量的平方根,在这里如果外光源的功率和快门速度都不变,那就是正比于光圈孔面积的平方根,也就是正比于光圈孔的直径,也就是反比于f/值。
通俗的讲,假设今天在下雨,你用脸盆去接水,哪怕你知道降雨量是多少,你也无法准确的确定自己在单位时间内能接到多少滴水(只能算出大概的范围),可能是1000滴也可能是995滴。如果你同时摆出两个脸盆,你接到的水滴数也不一定完全相同。把脸盆类比成像素,像素接到的水滴(光子)数量不一样,曝光就有了偏差,有了偏差,就有了噪声。
那么,快门速度不变的前提下,我要把这台全幅的好机器信噪比降低3.52dB,需要收缩多少光圈?
3.52dB就是1.5倍,需要收缩1档(1.414倍)多一点点的光圈。本来是f/2,就需要改成f/3,才能让画质降低到一样的水平。
然而,光圈收缩了,要保证曝光不变,怎么办?快门速度又不能动,只好改变ISO了,把ISO提高到原来的2.25倍,卍解。
也就是说为了生产出画质一样的最终产品,没有遮挡的全幅CMOS需要把ISO提高到原来的2.25倍,光圈f/值增大1.5倍。
这就是所谓“等效ISO”“等效光圈”在信噪比层面的含义。
有了这些讨论,其实也可以回答这个问题了:
抛开光圈、焦距甚至镜头,抛开材质、噪点、画质,7D的ISO100跟5D的ISO100是一样的吗?或者说是一个概念吗?
都设为ISO100,只是保证了同等入射光线强度、同等快门速度、同光圈值下的曝光一致,然而,实际上入射光的总能量是不一样的。然而输出出来的曝光(也是输出端总能量的体现)是一致的,这也就意味着,二者的实际增益不同,都是ISO100,并不一样——不知道这样说,大家能明白吗?
ISO本来就是个用于曝光的标准化概念,和背后的传感器实际Gain是没有关系的。
瞎扯这么多我还是那个观点。不同画幅不应该去平行对比,既没有必要也没有意义,但是该正视的东西也应该正视,不是谁好谁坏,而是一个科学严谨的理论辨析。