等效焦距和实际焦距分析.doc

等效焦距及其与实际焦距的性能对比分析作者 泰然一、 全画幅与APS-C画幅感光元件全画幅：传统的135照相机胶卷宽度（包括齿孔部分）尺寸为35mm，感光面积为3624mm，宽高比是3：2。全画幅是指图像感光元件的面积、长宽比与传统135胶片同样大小。 见图1采用全画幅图像感光元件的相机，被称为全画幅相机。例如尼康的D800，佳能的5D MarkIII.图1APS-C：APS(Advance Photo System)胶片系统。于1996年开发问世。定位于业余消费市场，使得拍摄设备更加便携。它设计了三种底片画幅(C、H、P )， C型的感光面积长宽比为3:2(24.916.6mm)， H型的感光面积长宽比为16:9(30.316.6mm)； P型的感光面积长宽比例为3:1(30.310.1mm)。使用APS规格感光尺寸的相机，被简称为APS画幅相机。数码照相机借用了这一标准，尼康的D90，佳能的500D等系列机型，把接近C尺寸的23.615.8mm和22.314.9mm的图像感光元件尺寸定义为APS-C画幅。而EOS-1D和1DMARK II、1DMARK III一类的旗舰机型则采用APS-H，图像感光元件的满画幅尺寸为28.719.1mm。 二、 等效焦距的含义从图1中可以看出，APS的感光区域比全画幅小， APS只相当于在全幅画面中取了一部分。见图2图2同时可以看出，APS画幅相机的感光元件需要比全画幅相机距离镜头光心更近，或者说焦距更短。因此有等效焦距= K镜头实际焦距。即所谓等效焦距概念。K是焦距转换系数。三、 等效焦距与实际焦距在性能对比分析那么等效焦距是否能完全等同于实际焦距？或者有什么不同呢？我们举例进行逐一分析：在这里我们选择佳能5D MarkIII.全画幅相机装50mm定焦镜头，拍摄一个距离镜头5.0米的物象。假定物象通过镜头形成的映像在图像感光元件长度方向上满画幅。我们另外选择APS-C画幅佳能50D相机做下列几方面的对比分析：1. 如果APS-C画幅相机上，在相同距离上拍摄同一物象，要形成在宽度方向上满画幅的映像。镜头的焦距是多少。2. 焦距转换系数。3. 两者在同样光圈情况下，景深的对比。图3分析：光学中有物象公式: 1/f=1/u+1/v（式中：f-焦距，u-物距，v-像距）。在图3中可以看出，同一物象到镜头的距离都是5.0米(u=5000mm).两个镜头的视角是相同的，1=2. 根据相似三角形可比原理，有v1/ v2 = 36mm(全画幅尺寸)/ 22.3mm (APS-C尺寸)。通过物象公式，得到v1 =50.5mm.。v2 = v122.3mm /36mm = 31.3mm.再代入物距公式后得到：f2 = 1/(1/5000+1/31.3) = 31mm.通过上述计算，证实当佳能APS-C相机获得全幅同样视场角，需要用31mm实际焦距镜头来等效全幅机上装50mm镜头的拍摄视场角。2. 等效系数=等效焦距/实际焦距，例子中可以计算出，佳能APS-C的等效系数=50mm /31mm=1.61.同样方法计算出，尼康的等效系数是1.51。其系列的APS机型，可以根据APS图像感光元件的尺寸用上述方法计算得到。3. 景深方面的比较：在光学上有景深计算公式：前景深L1=FL2/（f2+FL）（1） 后景深L2=FL2/（f2-FL）（2）式中：f镜头焦距 F镜头的拍摄光圈值 L对焦距离 L1前景深 L2后景深 容许弥散圆直径。APS-C画幅成像元件上的容许弥撒园直径通常取0.019mm，全画幅图像感光元件上的容许弥散圆直径通常取0.03mm.代入景深计算公式，L=5米.光圈都设置为F =2.8.通过计算分别得到a). 佳能5D MarkIII全画幅相机装EF 50mm f/1.4 USM镜头的拍摄景深：前景深=0.57米；后景深=0.74米；总景深为前后景深总和为1.31米。b). 佳能50D(APS-C)相机装SIGMA 30mm F1.4 EX DC HSM 佳能卡口镜头的拍摄景深：前景深=1.14米；后景深=2.11米；总景深为3.25米。从上面分析可以看出，等效焦距与实际焦距在焦长方面可以等效。而在景深方面却有很大的差别。佳能系列的APS-C相机装50mm镜头的等效焦距为50mm,总景深：3.25米，比佳能系列的全画幅相机装50mm实际焦距镜头的总景深1.31米长了约2.48倍。也就是说，等效焦距在成像视角上和实际镜头焦距一致，但景深没有改变。不能与实际焦距镜头的景深对