【相机知识详解】1/10基础篇（上）

2021-01-14 09:53 作者:ZYZ_Lab 0人读过 | 我要投稿

一、CIS（CMOS Image Sensor）尺寸

CIS即CMOS图像传感器，是相机的感光元件，也是最核心的部件。CMOS指的是它的材料，中文全称为互补金属氧化物半导体。数码相机早期也曾采用CCD作为材料，但随着CMOS技术的发展，在性能方面，CCD几乎在所有领域都不敌CMOS。

其尺寸一般用CIS对角线长度表示。如手机中常见的1/1.28、1/1.33、1/1.7等等，它们的单位为英寸；常见的相机CIS尺寸如全画幅为2.7inch（36x24mm）。注意CIS的一英寸标准为16mm，当传感器尺寸小于16mm标准下的1/2英寸时，一英寸标准变为18mm，即18mm适用于同标准下小于等于1/2.3英寸的CIS。

民用CIS中，常见的尺寸最大的为中画幅，例如Fujifilm 100mp（mp，百万像素）的GFX100，和Hasselblad的很多数码后背，其次为全画幅，再其次是APS-C，M43，1inch等等。全画幅和APS-C相机最为普遍。

传感器长宽比，手机使用的大多为4:3，也有少部分为3:2和16:9；相机使用的多为3:2。

二、焦距、等效焦距与视场角

焦距就是焦距，镜头的物理属性，和其它的东西无关。

等效焦距则是镜头焦距乘以转换系数，转换系数为全画幅的传感器尺寸即2.7与使用该镜头的传感器尺寸之比值。例如，手机中1/1.7inch传感器的转换系数为2.7/(1/1.7)，相机中，除佳能外的APS-C画幅转换系数为1.5，佳能为1.6。
对于普通的镜头（不普通的镜头包括但不限于鱼眼镜头），其视场角基本完全与等效焦距对应，部分等效焦距对应关系如下图。

其原因就是小的CIS相当于从大CIS的中心截取一部分，因此视场角更小。这也是手机能够在很小的体积下实现10倍光学“变焦”的原因

总体来说，对于同一传感器，焦距越小取景越广，越大则越窄。通常，等效焦距在24mm以下的称为超广角；24~35mm的称为广角；50mm左右为标准镜头；高于85mm的为长焦，70mm一般也算作长焦，此外300mm以上的称为超长焦。

三、光圈与等效光圈

光圈在镜头中起到小孔成像的作用，一般由多个叶片构成，从而可以调整孔径大小。手机中的光圈为一个完整的圆，不能自由改变大小。

光圈的值为光圈的直径与镜头焦距的比值。如F/1.4、F/2.8，表示光圈直径与镜头焦距的比值为1/1.4和1/2.8（F就是焦距，F/2.8就是光圈的直径），平时交流时也可以直接说分母，如光圈是1.4，是2.8等等。对于变焦镜头，光圈大于F/2.8的较为少见。

在不考虑镜片等对光的损耗下，光圈的通光面积（当圆处理即可）决定照射在传感器上光线的亮度。在考虑损耗时，用T值表示通光量的大小，T值一般与光圈值接近；T值常用在电影镜头上。

等效光圈即光圈直径与等效焦距的比值。当对焦距离与视场角相同时，景深（详情见后续文章）由等效光圈决定。详细内容见评论区置顶文章。

四、ISO

ISO即感光度，在现代的相机中为对接收到的信号的增益大小。在模拟信号转换为数字信号（模数转换）之前，会有两个放大器进行两次放大，第一次放大后对应的ISO称为原生ISO（新的相机会有双增益技术，使得其有两个原生ISO）。

不过这里的原生ISO实际应被称为基准ISO(Base ISO)，相机的一般第一档为100。而相机厂家所说的一个范围的原生ISO是基准ISO经过第二个放大器所得的，如α7R4为100-32000。

在模数转换之后通过计算改变的增益称为拓展ISO。例如一般ISO50、102400等均为拓展ISO，其与使用原生ISO后，在后期使用电脑软件进行提亮压暗无区别，拍摄raw时不建议使用。

此外还有等效ISO。为ISO乘以转换系数的平方。当等效ISO相同时，对于除画幅外其他条件相同的两CIS拍摄的相同亮度的照片，其画质相同。例如手机上1/1.7的CIS在ISO100时，其等效ISO为100*(2.7*1.7)^2=2107，即该手机在ISO100时的画质与全画幅相机ISO 2107时相当。其本质原因见后续文章。但由于不同的CIS很难保证工艺相同，这一数值应用价值不大，不如使用等效光圈理论。