8个你不可不知的光圈知识

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什么是光圈？

问到这个问题，大多数人都知道光圈像是一道闸门，用来控制镜头入光量；知道曝光时间一定时，光圈越大，光圈数值越小，入光量越多；知道大光圈易拍出浅景深的道理等。

除了这些，在学摄影的过程中，大家是否遇到过其他关于光圈的问题呢？笔者整理出来以下几点，我们一起来温习一下。

1. 光圈、光圈值与光圈级数

                               
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图片来源：Petapixel

光圈好比是相机的瞳孔，通过放大和收缩来控制入光量，以调整照射在底片或感光组件上的光量。一般我们说的光圈大小，具体是指光圈的孔的大小，常以 f/1.4、f/2 这类形式表示，通常我们称之为“光圈值”，其后面的数字越大，表示光圈越小。

但大家是否有想过，为什么是这些数字呢？又为什么数字越大，表示光圈却越小呢？

其实这些数字是焦距长度与光圈孔径的比值，更学术的称法叫“焦比”。当焦距长度一定时，如果光圈开大，则孔径也大，光圈值自然小，反之，光圈值则变大。

以曝光级数的概念思考，我们常见的全级光圈值为 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，在快门和感光度不变的情况下，各光圈值间的曝光级数皆差一级，因而称为“全级光圈值”，各级间曝光量递减一半。

现在由于科技进步，有些相机也可实现半级或三分之一级的光圈调整，因此大家也见过像f/3.5、f/6.3 等这样的光圈值。观察这些全级光圈值，或许不少朋友已经知道他们数字间各差√2，但这√2是怎么得出来的？这就需要拿出纸笔使用数学公式计算，有兴趣深究的朋友可参考下面计算方式。

首先我们先将目前得知的几个公式列出来，假设焦距不变为n、孔径半径为r，则 f=n/2r，在快门和感光度不变的前提下，我们形象地将曝光量以光圈孔径面积大小作为表示，所以设曝光量为T，T=2πr2（2派r的平方）。

当光圈值 f=1 时，光圈孔径半径为 r1，曝光量为 T1，我们想要知道若要比 T1减少一半曝光量时，f值应该是多少。减少曝光量，关键在于缩小光圈孔径以减少光圈孔面积，因此设曝光量减半为 T2，这时的光圈孔半径为r2、光圈值为f’。

                               
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2. 光圈级数（f-stop）和曝光级数（T-stop）

图片来源：Petapixel
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前面在介绍光圈值的时候，顺便提到了“全级光圈值”的概念，经过上面的介绍和计算，想必大家对于光圈级数也有了更深的了解。光圈级数是在快门和感光度一定的情况下，依据光圈大小变化，衡量入光量的一种单位，各级间曝光量递减一半。

例如 f/1.4 与 f/2 间差一级，f/2 的入光量是 f/1.4 的一半；f/5.6 与 f8 间差一级，f/8 的入光量是 f/5.6 的一半，以此类推。

当然，现在相机中光圈的缩放调整能更细化，可以1/2或1/3级进行调整，所以不少相机中还会有全级光圈值以外的其他f值出现。

曝光级数则为一个较广义的曝光量的计算单位，囊括了光圈、快门级数、感光度三个控制元素，是曝光度的总量。

3. 大光圈和浅景深

不少朋友喜欢大光圈，就是因为它容易拍出漂亮的浅景深效果，且即便在光线不足的情况下也能很好的收光。

然而大光圈也不是什么都好，有时候大光圈造成景深过浅时，容易出现对焦失准的问题，由于景深太浅，对焦后若稍微移动，容易出现被摄物移出景深范围的情况，导致没对到焦的问题。

另外，一般镜头光圈开到最大时，即为“开放光圈状态”时，画质可能会略显松散而不够锐利，通常可再缩小3级左右，得到的画质会最好。

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4. 小光圈和光线绕射
既然光圈太大有它的缺点，光圈过小一样会有相对的问题产生，那就是光线绕射的情况。由于光通过小光圈时，容易造成波动叠加，形成明暗相间的波纹，影响成像画质。

一般镜头光圈小于 f/11 后，分辨率会开始逐渐变差，且到 f/22 左右，画质低劣的现象比较明显。此外小光圈也会使感光组件上的黑点尘埃之类的杂质更容易影响画面，因此一般不建议将光圈缩至 f/11 以下。

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5. 寻找最佳光圈范围

                               
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前面已经和大家提到，光圈开到最大的画质不优，光圈缩太小的画质也不优，那手中这颗镜头的可用光圈范围究竟是什么呢？尽管根据一些摄影师前辈的经验表明，一般开放光圈状态下缩小3级左右可获得最佳画质，缩光圈最好不要缩过 f/11。但对于你自己来说，自己可接受的范围还是要通过自己的尝试才知道。

测试时，可找一个细节较多的场景进行拍摄。将相机架上脚架拍摄，方便捕捉同一个画面来进行比较。拍摄下来的画面，可在屏幕中放大到100％检视各个细节画质是否让人满意，再从 EXIF 数据中得到最佳光圈值。

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6. 光圈叶片数和散景

                               
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大光圈的美丽散景，是不少摄影朋友追求的影像美感，不管用于小品、人像还是夜景都能有很棒的效果。且散景的极致在于“奶油”般的光斑，圆润且边缘带有渐晕效果。

能否拍摄出这样美丽的散景，最主要取决于镜头本身的光圈叶片数，光圈叶片多，即便缩小光圈，依然能制造出圆形的散景光点。不过，光圈叶片数也不是越多越好，太多的话会影响镜头的运作速度，也会增加镜头制作成本。

目前市面上的镜头商品多以5～9片为主，且依据光圈叶片本身的形状不同，即便拥有同样的光圈叶片数，也不一定制造出一样效果的散景光斑。有的镜头规格会特别标示使用“圆形光圈叶片”，表示这颗镜头从最大光圈缩小个2～3级也能拍出圆圆的散景效果。

此外，光圈叶片数量亦关系到强光延伸的星芒数量，当光圈叶片数量为奇数时，拍出来的星芒将会是光圈叶片数的两倍，若是偶数的话，则和光圈叶片数相同。据摄影前辈的说法是，双数片数的光圈叶片拍出的星芒较粗，单数片数的则又细又清晰。

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7. 恒定光圈

                               
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适马 24-105mm F4.0 DG OS HSM 就是光圈恒定的变焦镜头。

大家在选购变焦镜头时，或许会注意到有的镜头具有“恒定光圈”的功能，一般的变焦镜头规格上，最大光圈处总是标个范围，例如 f/3.5～4.5 之类的，但有的变焦镜却能恒定 f2.8，为什么会有这样的差别呢？

原来是因为变焦镜头中控制光圈的镜片群组，分为会随变焦而移动与完全固定两种。一般常见的，会随着变焦移动的镜片群组，通常可能是变焦范围较大或是广交变焦镜头，它们的制造成本相对比较低，在光圈孔径不变的前提下，光圈值f会随着焦距的改变而改变。

相对来说，恒定光圈可能是在变焦镜头中采取固定光圈的设计，因此光圈值不会因为焦距的改变而受影响，典型的例子即为 70～200mm F2.8。此外，也有一些恒定光圈变焦镜头的光圈是随着镜头群组移动而移动的，但他们通过同时改变光圈孔径大的小，来维持光圈值的恒定，例如恒定 F4.0，在 50mm 时，光圈口径为 12.5mm，在 60mm 时，光圈口径则放大到 15mm。

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8. 光圈、自动对焦与增距镜

                               
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像佳能 5D MarkIII 这类高级机种，对焦系统对应不同光圈镜头会有特别的设计。

光圈和自动对焦有什么特别直接的关系？为什么有的相机规格中对焦系统部分，常会写着类似 “中央 f/2.8 十字型自动对焦点”或是“中央的 33 点可以在光圈低于 f/5.6 及高于 f/8 的情况下使用”这样的叙述，这到底是什么意思呢？

先弄懂一个概念，即一般相机在执行自动对焦时，都是在镜头的最大光圈下进行的，不管在按下快门前使用者将光圈值设定在多少，一般相机都会先在最大光圈时对焦后，再迅速收至指定的光圈大小。因此，在说到自动对焦与光圈时所指的“光圈”，通常是指“镜头的最大光圈”，而非设定的光圈值。

这时再回过来看关于对焦系统的这些叙述，便可知其主要是指所搭配镜头的开放光圈，对应前例中的两句话，可将其解释为：“当接大光圈 f/2.8 的镜头时，中央对焦点将启动十字型对焦，以加强中央对焦点的对焦精准度。当镜头的开放光圈在 f/5.6～8 之间时，可使用中央33点自动对焦点。”

会特别做这类叙述，主要是强调相机在接大光圈镜头时，或是接一些望远镜头及使用增距镜时的对焦能力。

关于使用大光圈时的对焦，由于景深过浅容易有跑焦或不够锐利的情况出现。因此不少相机会针对大光圈的情况特别加强中央对焦点的对焦精准度。大家若在使用像 f/2.8 或更大的光圈 AF 进行拍摄时，以中央对焦点进行对焦的成功率会比较高。

另外，就是一些超望远镜头由于焦距和设计的关系，最大光圈可能只有 f5.6～8，或是有使用增距镜的情况，也可能使镜头原有的开放光圈级数变小。一些高级相机会也特别强调小光圈时的对焦能力，毕竟一般不少相机在小光圈时常常会因为亮度不够而对不到焦，且对于常用望远镜头的野生生态、运动赛事类等摄影师来说，这点应该是权衡相机入手与否的考虑之一。