Understanding camera lenses

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了解相机镜头有助于为数码摄影增加更多创意， 为拍摄任务选择合适的镜头需要在成本、尺寸、重量、镜头速度和图像质量之间做权衡。 本教程通过对图像质量、焦距、透视、定焦镜头与变焦镜头以及光圈或f值的概念进行介绍性概述，以增进对摄影的理解。

LENS ELEMENTS & IMAGE QUALITY

除了最简单的相机以外，所有相机镜头都由多个“镜头元件”组成的。 每个元件都会引导光线路径，以便在数字传感器上尽可能准确地重建图像。 在尽可能减少像差的基础上，使用最少和最便宜的元件。

当图像中的点在通过镜头转换后未汇聚到一点时会产生光学像差，从而导致图像模糊、对比度降低或颜色失准（色差）。 镜头也可能会受到不均匀，径向降低的图像亮度（渐晕）或变形的困扰。 将鼠标移到下面的每个选项上，以查看在极端情况下它们如何影响图像质量：

任何镜头在某种程度上都存在上述问题， 在本教程的其余部分中，当一个镜头的光学质量比另一个镜头低时，就会表现为上述伪像的某种组合。 取决于拍摄主题，某些镜头产生的伪像可能不如其他镜头那么令人反感。

INFLUENCE OF LENS FOCAL LENGTH

镜头的焦距决定了它的视角，也决定了在固定摄影位置上被摄对象被放大多少， 广角镜头的焦距短，远摄镜头的焦距长。

许多人说焦距决定图像的视角，但严格来说，视角仅随人相对于被摄物体的位置而变化。 如果人们试图同时使用广角镜和远摄镜头将同一被摄对象充满整个画面，那么视角的确会改变，因为要被迫靠近或远离其被摄对象。 对于这种情况，广角镜会放大或拉伸透视perspective，而远摄镜会压缩或展平透视perspective。

透视控制是摄影中强大的构图工具，并且通常可以决定焦距的选择（当人们可以从任何位置摄影时）。 将鼠标移到上方的图像上，以查看广角镜头造成的放大透视图。 请注意，镜框内的被摄对象是如何保持几乎相同的，所以广角镜需要更靠近位置。 物体的相对大小会发生变化，从而使远处的门口相对于附近的灯变得更小。

下表说明了什么焦距会被认为是广角或长焦镜头，并说明了典型用途。 请注意，所列焦距仅为粗略范围，实际用途可能会有很大差异。 例如，许多人在远处使用长焦镜头来压缩视角。

其他因素也可能受到镜头焦距的影响。 远摄镜头更容易受到相机震动的影响，因为较小的手部动作会被放大，类似于试图透过双筒望远镜观察时的晃动感。 广角镜头通常更耐眩光，部分原因是设计人员认为太阳更可能在镜框内。 最后要考虑的是，中等和远摄镜头通常在相似的价格范围内可产生更好的光学质量。

FOCAL LENGTH & HANDHELD PHOTOS

镜头焦距对手持拍出清晰照片的容易程度也会产生重大影响， 更长的焦距需要更短的曝光时间，以最大程度地减少手抖动造成的模糊。 可以认为这就像是要稳定握住激光笔一样， 当激光笔照在较近物体上时，亮点的晃动通常比远处的物体少。

这主要是因为轻微的旋转振动会随距离而大大放大，而如果仅出现上下或左右振动，则激光亮点的动作将不会随距离而改变。

估算给定焦距需要多快曝光的通用经验是1/焦距法则，对于35毫米相机，曝光时间至少需要与1/焦距（以秒为单位）时间一样快。 换句话说，在35毫米相机上使用200毫米焦距时，曝光时间必须至少为1/200秒，否则可能难以避免模糊。

此规则仅用于粗略指导， 有些人可以手持镜头更长或更短的时间， 对于带有裁剪传感器的数码相机用户，需要将其转换为等效的35 mm焦距。

ZOOM LENSES vs. PRIME LENSES

变焦镜头可以在预定范围内改变镜头焦距，而定焦镜头做不到。 变焦镜头的主要优点是更容易获得各种构图或视角（因为不需要更改镜头）。 这种优势通常对于动态主题至关重要，例如在新闻摄影和儿童摄影中。

请记住，使用变焦镜头并不意味着不再需要改变位置， 变焦只是增加了灵活性。 在下面的示例中，显示了原始位置以及两个使用变焦的替代位置。 如果使用定焦镜头，那么不裁剪图像就无法改变构图（如果需要更紧密的构图）。 与上一节中的示例类似，通过缩小并靠近主体可以实现视角的改变。 或者，要获得相反的透视效果，可以放大并远离主体。

为什么人们会故意使用定焦镜头来限制选择？定焦镜头在变焦镜头问世之前就已经存在很久了，但与更现代的镜头相比，它仍然具有许多优势。 当变焦镜头首次进入市场时，通常要不舍弃大量的成像质量。 但是更新的高端变焦镜头通常不会产生明显较低的图像质量，除非受过训练的眼睛仔细检查（或以非常大的字体显示）。

定焦镜片的主要优点是成本，重量和速度。 便宜的定焦镜头通常可以提供与高端变焦镜头相同（或更好）的图像质量。 另外，如果变焦镜头仅需要焦距范围的一小部分，那么具有相似焦距的定焦镜头将明显更小，更轻。 最好的定焦镜头几乎总是比最快的变焦镜头具有更好的聚光能力（最大光圈更大），这对于弱光运动/剧院摄影以及在需要较浅景深时通常至关重要。

对于紧凑型数码相机，列出的3、4倍等变焦指示，是指最长和最短焦距之间的比率。 因此较大的缩放标记并不一定意味着可以将图像进一步放大（因为在完全缩小时可能只是具有较宽的视角）。 此外，数字变焦与光学变焦不同，因为前者仅通过插值来放大图像。 阅读细则，以确保您不会被误导。

INFLUENCE OF LENS APERTURE OR F-NUMBER

镜头的光圈范围是指透镜可以打开或关闭的程度，以入射更多或更少的光量。 光圈以f值列出，定量地描述了相对的聚光区域（如下所示）。

请注意，较大的光圈开口被定义为具有较低的f值（通常非常容易混淆）。 这两个术语经常被错误地互换。 本教程的其余部分根据光圈大小来指代镜头。 具有较大光圈的镜头也被描述为“更快”，因为对于给定的ISO速度，对于相同的曝光，可以使快门速度更快。 另外，较小的光圈意味着更长的对焦范围，这一概念也称为景深。

当考虑购买镜头时，规格通常会列出最大（可能是最小）可用光圈。 在曝光选项和景深方面，具有更大光圈设置范围的镜头可提供更大的艺术灵活性。 最大光圈可能是最重要的镜头光圈规格，该规格通常会在框上列出，并附带焦距。

X的f值也可能显示为1：X（而不是f / X），如下所示，如佳能70-200 f / 2.8镜头所示（其框也显示在上面并列出了f / 2.8）。

人像和室内运动/剧院摄影通常需要镜头具有非常大的最大光圈，才能分别具有更浅的景深或更快的快门速度， 人像中浅景深有助于将主体与背景分离。 对于数码单反相机，最大光圈较大的镜头可提供更明亮的取景器图像-这对于夜间和低光摄影可能至关重要。 这些通常还可以在弱光条件下提供更快，更准确的自动对焦。 手动聚焦也更容易，因为取景器中的图像具有较窄的景深（因此，当物体进入或聚焦不清晰时，它的可见度更高）。

镜头的最小光圈通常远没有最大光圈那么重要。 由于透镜衍射引起的照片模糊，极少使用最小光圈，因为可能需要极长的曝光时间。 对于需要极高景深的情况，则较小的最小光圈（较大的最大f值）镜头可提供较宽的景深。

最后，数码单反相机和紧凑数码相机上的某些变焦镜头通常会列出最大光圈范围，因为这可能取决于一个人放大或缩小的程度。 因此，这些光圈范围仅指最大孔径范围，而不是整个范围。 f / 2.0-3.0的范围表示最大可用光圈从f / 2.0（完全缩小）逐渐变为f / 3.0（全变焦）。 使用具有恒定最大光圈的变焦镜头的主要好处是，无论焦距长短，曝光设置都可以更好地预测。

另外请注意，仅因为可能不使用透镜的最大光圈，并不一定意味着该透镜不是必需的。 当镜头执行从最大光圈下降一个或两个f-stop停止的曝光时，它们通常具有较少的像差（例如，在最大光圈为f / 2.0的镜头上使用f / 4.0的设置）。 因此，可能意味着，如果要获得最佳质量的f / 2.8照片，f / 2.0或f / 1.4镜头可能会比最大光圈为f / 2.8的镜头产生更高的质量。

reference

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