• 導(dǎo)語：

沒想到濃眉大眼的蘋果也開始測試可變光圈技術(shù)了，但基于蘋果多年來一直專注錄像之風(fēng)格偏好來看，其看中的應(yīng)該是小米陣營主導(dǎo)之無極可變光圈技術(shù)。

因?yàn)橹挥袩o極可變光圈技術(shù)，才可以在同一快門速度情況下精準(zhǔn)匹配錄像過程中的曝光需求，從而避免錄像畫面亮度的跳動(dòng)或閃爍。

此外，假如沒有可變光圈的話就需要改變ISO值來匹配曝光，這就非常容易出現(xiàn)暗光噪點(diǎn)。所以這期就來講透關(guān)于鏡頭光圈的知識(shí)，以助理解蘋果的選擇。

• 1，什么是光圈

光圈最簡單的定義就是代表鏡頭之通光孔徑，并通過此定義得以衡量進(jìn)光量的大小。但由于所搭載傳感器和鏡頭焦距之差異，對(duì)于光圈值的計(jì)算定義實(shí)際上會(huì)比較復(fù)雜。

• 而手機(jī)鏡頭光圈的定義則為——鏡頭之物理焦距除以通光孔徑，但由于手機(jī)用的是等效焦距，所以為了知道物理焦距還得求出等效系數(shù)。

等效系數(shù)求法：通過將全畫幅傳感器的對(duì)角線數(shù)值43.3，除以手機(jī)傳感器之對(duì)角線數(shù)值得到。那么手機(jī)傳感器的對(duì)角線該怎么算呢？這個(gè)由于歷史原因，得分兩種情況。

首先大于或等于1/2英寸的傳感器，對(duì)角線長度通過16mm乘以傳感器尺寸算；至于那些小于1/2英寸的傳感器，其對(duì)角線長度則通過18mm乘以傳感器尺寸計(jì)算。

例如，上圖努比亞Z50S Pro的主攝傳感器為IMX800，拍照時(shí)的裁切畫幅為1/1.56英寸，故其拍照畫幅對(duì)角線長度為16/1.56≈10.26mm，等效全畫幅的系數(shù)則為43.3/10.26≈4.22。

通過上圖可知努比亞Z50S Pro的主攝通光孔徑為5.21mm，結(jié)合其35mm主攝等效焦距，那么其主攝光圈值便為 f /（35÷4.22÷5.21）≈ f/1.59，這便是用戶所看到的光圈值。

綜上所述，鏡頭傳感器的底越大則等效系數(shù)越小，這就可以完美解釋，隨著傳感器變大光圈值會(huì)相應(yīng)變小的現(xiàn)象了。但是別忘了影響光圈值的，還有鏡頭焦距和通光孔徑這兩個(gè)因素。

• 因?yàn)殡S著鏡頭焦距的變短光圈值會(huì)隨之變大，這就可完美解釋為啥華為Pura70 Ultra的一英寸主攝光圈能比小米14 Ultra的大一點(diǎn)了——因?yàn)槠湓咕?2.5mm比小米的23mm短一點(diǎn)，同時(shí)還解釋了為啥手機(jī)主攝焦距從以往的27mm一直降到了現(xiàn)在的23mm。

但是，在卷大底傳感器方面國產(chǎn)廠商皆是不遺余力，而主攝焦距不斷縮短也有個(gè)頭——畢竟再縮下去就變成超廣角了，于是增大通光孔徑這個(gè)高難度設(shè)計(jì)，便成了“大力出奇跡”的有效方案。

• 2，大光圈有啥用

光圈最直接的用處就是控制進(jìn)光量，但要比較進(jìn)光量的話還得考慮傳感器默認(rèn)輸出的像素尺寸。

例如 Pura70 Ultra 主攝默認(rèn)四合一輸出3.2微米大像素，而 iPhone15 Pro Max 的則為2.44微米，結(jié)合兩者光圈值f/1.6和f/1.78，以及RYYB陣列的1.4倍加成，便可得出以下計(jì)算式：

（3.22/1.62）÷（2.442/1.782）× 1.4－1 ≈ 1.98，乘以100%后便可得出和下圖一樣的結(jié)果。

最后問題就變成了，進(jìn)光量大有啥用呢？這方面最直接的影響，就是可以縮短快門時(shí)間——即以更短時(shí)間完成同樣的曝光，從而解決拍攝高速運(yùn)動(dòng)物體容易糊的問題。

• 此外在暗光環(huán)境下，更大進(jìn)光量還可以用更低的ISO完成同樣時(shí)間之曝光，從而獲得更為純凈的高信噪比成像。這就是光圈、快門、感光度之間的聯(lián)系，三者共稱為“曝光三要素”。

最后，就是光圈與景深的關(guān)系了，一般而言光圈越大景深就越淺——即背景虛化的效果更好（凸顯主體適合特寫）。

具體原理如下圖所示，拍攝物體的景深與鏡頭后面的焦平面焦深成正關(guān)聯(lián)。也正是因此，影響景深的指標(biāo)不單止光圈，鏡頭的焦距越長或者拍攝的距離越近，那么景深就越淺。

• 3，小光圈有啥用

看起來大光圈好像優(yōu)點(diǎn)很明顯，這是不是說明，手機(jī)主攝光圈可以無腦做大呢？很遺憾，世事到頭來還是逃不開一個(gè)“魚與熊掌”的取舍關(guān)系，因?yàn)樾」馊@玩意也有好處！

最簡單的，既然大光圈的景深淺，那么反過來就是小光圈的景深深，換言之就是其擁有背景清晰的優(yōu)勢。例如拍文檔、合影的時(shí)候，要求全景都拍清楚，這時(shí)候就是小光圈更好用了。

到了快門時(shí)間這塊，小光圈反過來又可以獲得“慢速快門”的玩法，例如拍攝車流、星軌等需要超長曝光的題材時(shí)，小光圈就可以避免過曝，同時(shí)小光圈還附帶有“星芒”玩法。

此外，在鏡頭光學(xué)設(shè)計(jì)這塊小光圈也有其獨(dú)特的優(yōu)勢，因?yàn)槠淇梢宰尮饩€盡量從成像素質(zhì)更好的鏡組中心通過，所以就能夠減輕離軸光線對(duì)成像的負(fù)面影響。

這里小光圈所減輕的成像負(fù)面影響，主要包括球差和慧差這兩種常見的像差現(xiàn)象。

如下圖所示，球差說的是直透鏡組的光線不能匯聚于一個(gè)焦點(diǎn)上而產(chǎn)生的像差，而慧差說的則是斜射光線通過鏡組后不能匯聚于同一焦點(diǎn)而產(chǎn)生的像差。

當(dāng)然光圈也不能太小，不然衍射現(xiàn)象就會(huì)很棘手；一般來說當(dāng)明顯的衍射條紋超過一個(gè)像素的尺寸時(shí)，輸出畫質(zhì)就會(huì)明顯下降，而這對(duì)于像素尺寸偏小的手機(jī)傳感器來說就很敏感了。

不過，由于手機(jī)鏡頭光圈設(shè)計(jì)相較于相機(jī)鏡頭來說完全不是一個(gè)維度的，所以其對(duì)于像差之影響實(shí)際上可忽略不計(jì)，手機(jī)端小光圈的用處主要還是集中在拍合影、拍文檔和拍星芒等方面。

那么對(duì)于不能調(diào)節(jié)鏡頭光圈值的大多數(shù)手機(jī)來說，又該如何確定對(duì)應(yīng)的光圈值呢？結(jié)合手機(jī)的主攝光圈演進(jìn)情況來看，確實(shí)是沒有做到上限值，而是在取甜點(diǎn)值的道路上將光圈做大。

• 4，可變光圈雙全法

上圖所示的小米14主攝光圈值f/1.6就是所謂的“甜點(diǎn)值”，之所以說其沒有做到上限，是因?yàn)樾∶?4 Pro在同樣鏡頭焦距和同款傳感器的情況下，將可變光圈最大值做到了f/1.42。

這樣重點(diǎn)就來到了，華為所開創(chuàng)的十檔可變光圈技術(shù)。熟悉相機(jī)攝影的朋友，可能會(huì)覺得華為把“擋”打成了“檔”，實(shí)際上華為的所謂“十檔”可以理解為“十段”，而并非整擋的光圈值。

像f/1.4到f/2.0這種進(jìn)光量減少一半的，就是所謂之一整擋光圈遞進(jìn)；而華為的一檔如下圖所示卻并非整擋的遞進(jìn)關(guān)系，而是將覆蓋f/1.4到f/4.0的四個(gè)整數(shù)擋位分為了十段。

實(shí)際上早在諾基亞N86時(shí)代，就有了f/2.4、f/3.2、f/4.8三檔可變光圈技術(shù)，但那是為了搭配其1/1000s機(jī)械快門而引入的，這種小光圈組合可以保證其在強(qiáng)光下成像不會(huì)過曝。

至于后來三星的f/1.5、f/2.4兩檔可變光圈，實(shí)際應(yīng)用其實(shí)很不錯(cuò)，因?yàn)閒/1.5光圈值可以保證暗光畫質(zhì)，而f/2.4光圈值則可以保證逆光畫質(zhì)。

但后面隨著大底傳感器的引入、HDR技術(shù)的突飛猛進(jìn)、鏡頭光學(xué)素質(zhì)的進(jìn)步、機(jī)身內(nèi)部空間的壓擠，兩檔可變光圈設(shè)計(jì)就被舍棄了。所以，上述兩種可變光圈設(shè)計(jì)皆為過渡方案。

但是，華為首創(chuàng)的這種十檔可變光圈技術(shù)，卻將光圈值變化范圍最大程度地拓展了，具體原因如下。

• 有了可變光圈之后，主攝就不用再費(fèi)盡心思選取盡量大的甜點(diǎn)光圈值，而是直接一步到位堆滿最大光圈值即可！至于剩下的大光圈不適合應(yīng)對(duì)之拍攝場景就交給那些小光圈組合即可。

后面華為又將鏡頭通光孔徑做成類圓形（第二代技術(shù)），這樣就能獲得好看柔和的圓形散景光斑。

• 總結(jié)：

手機(jī)傳感器越大、鏡頭焦距越長則光圈越難做大，所以在手機(jī)主攝傳感器不斷變大的趨勢中為了做大光圈便開始縮短焦距，但最直接有效的大光圈方案還是增大通光孔徑。

由于手機(jī)鏡頭光圈是通過等效焦距和通光孔徑比值算出來的，所以通過結(jié)合默認(rèn)輸出的傳感器像素尺寸因素，便可求得對(duì)應(yīng)的進(jìn)光量。

大光圈優(yōu)點(diǎn)——充沛進(jìn)光量可以帶來更高的快門速度，有利于抓拍；也可以用更低的ISO曝光，有利于暗光畫質(zhì)；還可獲得淺景深的自然光線背景虛化，有利于人像特寫。

小光圈優(yōu)點(diǎn)——由于其沒有進(jìn)光量優(yōu)勢，故有利于拍攝慢門作品；又由于其能獲得深景深的全景清晰成像，所以就有利于文檔和合影拍照；順帶的，還能獲得星芒玩法。

可變光圈優(yōu)點(diǎn)——可以一步到位直接將最大光圈值做到鏡頭所支持的上限，同時(shí)還可兼具大光圈和小光圈的全部優(yōu)點(diǎn)。

可變光圈檔位少的設(shè)計(jì)由于應(yīng)對(duì)場景有限，故三星已經(jīng)不玩了，現(xiàn)在只有榮耀還在玩這種兩檔方案。而多檔設(shè)計(jì)現(xiàn)在只有華為一家，通過多款機(jī)型的應(yīng)用完成了技術(shù)迭代。