圖像傳感器的規(guī)格與鏡頭焦距轉(zhuǎn)換系數(shù)

路長(zhǎng)偉

【摘 要】圖像傳感器是數(shù)碼相機(jī)的核心部件之一，圖像傳感器的尺寸與面積不僅僅關(guān)系到像素的多少，還與成像的視角等相關(guān)聯(lián)，本文將從圖像傳感器、像素與畫面清晰度的關(guān)系、傳感器面積與焦距轉(zhuǎn)換系數(shù)的關(guān)系和焦距轉(zhuǎn)換系數(shù)的計(jì)算進(jìn)行簡(jiǎn)要的論述，以期對(duì)這一概念有一個(gè)清晰的理解。

【關(guān)鍵詞】數(shù)碼相機(jī)；圖像傳感器；焦距轉(zhuǎn)換系數(shù)；等效焦距

眾所周知，數(shù)碼相機(jī)圖像傳感器的尺寸各不相同，同樣焦距的鏡頭在不同尺寸的傳感器上，所形成的成像視角亦不相同。那么，為什么同樣焦距的鏡頭安裝在不同傳感器數(shù)碼相機(jī)上會(huì)卻產(chǎn)生不同的視角范圍？人們常說的轉(zhuǎn)換系數(shù)是什么意思？轉(zhuǎn)換系數(shù)又是怎么計(jì)算出來(lái)的等等問題。要回答這些問題，請(qǐng)了解一下下面這張圖表，圖表中列舉了不同數(shù)碼相機(jī)的圖像傳感器的（CCD＼CMOS）規(guī)格、長(zhǎng)寬尺寸、對(duì)角線長(zhǎng)度、面積和焦距轉(zhuǎn)化系數(shù)。

表1

數(shù)碼相機(jī)的圖像傳感器的面積如果與傳統(tǒng)的135相機(jī)膠片面積相同的話，無(wú)論鏡頭焦距是多少，無(wú)論是安在傳統(tǒng)膠片相機(jī)上，還是安在數(shù)碼相機(jī)上，它們所得到的視角與畫幅是完全相同了。但遺憾的是數(shù)碼相機(jī)圖像傳感器的面積和畫幅有大有小，就像圖表中顯示的那樣。1 圖像傳感器、像素與畫面清晰度的關(guān)系

對(duì)圖像傳感器面積與畫面質(zhì)量的認(rèn)識(shí)，應(yīng)從多方面因素來(lái)考慮。通常來(lái)看，圖像傳感器的面積越大，所能容納的像素就越多，獲得的靈敏度、動(dòng)態(tài)范圍和信噪比就越高，對(duì)圖像細(xì)節(jié)表現(xiàn)、色彩層次、曝光寬容度等越能產(chǎn)生良性的影響。而圖像傳感器的面積和像素以及畫面清晰度的關(guān)系又如何呢？事實(shí)上，并非圖像傳感器面積大的就一定要比圖像傳感器面積小的要好，原因是圖像傳感器本身的質(zhì)量也有優(yōu)劣之分，我們?cè)诳剂康臅r(shí)候，應(yīng)該把圖像傳感器面積與圖像傳感器像素結(jié)合起來(lái)，然后再具體分析對(duì)畫面質(zhì)量的影響。一般的認(rèn)為，在圖像傳感器工藝技術(shù)都相同的情況下，圖像傳感器面積相同時(shí)，像素多的則畫面清晰度高；如果圖像傳感器面積不相同，仍然以像素多的畫面清晰度高；而當(dāng)像素相同，影像分辨率相同，但圖像傳感器面積不相同時(shí)，通常是以圖像傳感器面積大的畫面清晰度要高一些。

2 傳感器面積與焦距轉(zhuǎn)換系數(shù)的關(guān)系

我們知道，傳統(tǒng)135膠片相機(jī)使用的感光材料是膠片，而數(shù)碼相機(jī)使用的感光元件則是圖像傳感器（CCD/CMOS）。由于大多數(shù)數(shù)碼相機(jī)的圖像傳感器（CCD/CMOS）面積要小于135相機(jī)的膠片面積，因而，配用同樣焦距的鏡頭，數(shù)碼相機(jī)的視角比135膠片照相機(jī)的視角要小，視角小的程度因圖像傳感器（CCD/CMOS）面積不同而不同。而要想使圖像傳感器（CCD/CMOS）面積不同的數(shù)碼相機(jī)在鏡頭焦距上等效于135膠片相機(jī)鏡頭的焦距，便要乘以焦距轉(zhuǎn)換系數(shù)。

3 焦距轉(zhuǎn)換系數(shù)的計(jì)算

一般而言，焦距轉(zhuǎn)換系數(shù)主要是針對(duì)單反數(shù)碼相機(jī)與135膠片照相機(jī)在使用同等焦距鏡頭時(shí)所產(chǎn)生的視角差異而采用的計(jì)算方式。比如，一只50mm的鏡頭，在圖像傳感器規(guī)格為APS-C的單反數(shù)碼相機(jī)上，與135膠片照相機(jī)的等效焦距為75mm。50mm為何變?yōu)榱?5mm，從上面的表格中我們可以看到50mm的鏡頭需要乘以一個(gè)1.5的系數(shù)，即：50mm×1.5=75mm。而這個(gè)“1.5”就是所謂的“焦距轉(zhuǎn)換系數(shù)”。如果還是這只50mm鏡頭，用在圖像傳感器規(guī)格為4/3英寸的數(shù)碼相機(jī)上，與135膠片照相機(jī)的等效焦距變成了100mm。因?yàn)樵摂?shù)碼相機(jī)的轉(zhuǎn)換系數(shù)為2，50mm×2=100mm，那么與135膠片照相機(jī)的等效焦距就是100mm了。

上述提到的焦距轉(zhuǎn)換系數(shù)為“1.5”和“2”系數(shù)，是怎么得來(lái)的呢？需要我們進(jìn)一步的了解。焦距轉(zhuǎn)換系數(shù)既然是針對(duì)單反數(shù)碼相機(jī)與135膠片照相機(jī)在使用同等焦距鏡頭時(shí)所產(chǎn)生的視角差異而采用的計(jì)算方式，那么，必然與135膠片的尺寸相關(guān)聯(lián)。135膠片的長(zhǎng)寬尺寸是36mm×24mm，是一個(gè)長(zhǎng)方體，其對(duì)角線尺寸通過計(jì)算得出為43.27mm。因此，43.27mm便是數(shù)碼相機(jī)焦距轉(zhuǎn)換系數(shù)的基數(shù)，即：焦距轉(zhuǎn)換系數(shù)C=43.27mm。將數(shù)碼相機(jī)的實(shí)際焦距乘以鏡頭焦距轉(zhuǎn)換系數(shù)C，即得出等效的135膠片照相機(jī)的焦距。

例如，一臺(tái)數(shù)碼相機(jī)的實(shí)際鏡頭焦距為24mm-70mm，圖像傳感器（CCD/CMOS）的有效成像范圍的對(duì)角線尺寸為28.3mm，（15.6mm×23.6mm）。則：焦距轉(zhuǎn)換系數(shù)C=43.27mm÷28.3mm≈1.5。再用1.5分別乘以24mm和70mm，得出該鏡頭等效于135膠片照相機(jī)的焦距為36mm-105mm。

所謂“等效焦距”是把面積不同的圖像傳感器所得到的成像視角，轉(zhuǎn)化為135膠片相機(jī)上同樣的成像視角所對(duì)應(yīng)的鏡頭焦距，就是等效焦距。等效焦距同樣是針對(duì)數(shù)碼相機(jī)與135膠片相機(jī)而言的。

最后讓我們了解一下當(dāng)下市場(chǎng)上出售的主要品牌和型號(hào)單反數(shù)碼相機(jī)的轉(zhuǎn)換系數(shù)各是多少。尼康 DX 畫幅的數(shù)碼單反相機(jī)（D60、 D70 、D3200、D5200、D7100、D300S）的焦距轉(zhuǎn)換系數(shù)是1.5，尼康D600、D800、D4等，焦距轉(zhuǎn)換系是1（全畫幅）；佳能的EOS三位數(shù)、二位數(shù)（如650D、60D）等系列均為1.6，1D是1.3， 5D系列、6D、1DS和1DX焦距轉(zhuǎn)換系是都是1（全畫幅）；松下、奧林巴斯的4/3系統(tǒng)，轉(zhuǎn)換系數(shù)是2；索尼NEX系列的焦距轉(zhuǎn)換系是1.5。

對(duì)于數(shù)碼單反相機(jī)來(lái)說，焦距轉(zhuǎn)換系數(shù)可以在一定程度上反映出相機(jī)的檔次。目前，焦距轉(zhuǎn)換系數(shù)在1.5、1.6的數(shù)碼單反相機(jī)為中低端產(chǎn)品，焦距轉(zhuǎn)換系數(shù)在1.3或1的數(shù)碼單反相機(jī)為中高端產(chǎn)品。

[責(zé)任編輯：田吉捷]