光圈必須了解的8項知識

Lucy Wu

2014/06/26 09:37

光圈像是一道閘門，用來控制鏡頭入光量，曝光時間一定時，光圈越大，光圈數值越小，入光量越多；大光圈易拍出淺景深，總共8項重要觀念，都在這一篇文章。

本文目錄：

光圈、光圈值與光圈級數
光圈級數（f-stop）和曝光級數（T-stop）
大光圈和淺景深
小光圈和光線繞射
尋找最適光圈範圍
光圈葉片數和散景
恆定光圈
光圈、自動對焦與增距鏡

光圈、光圈值與光圈級數

光圈好比是相機的瞳孔，通過放大和收縮來控制入光量，以調整照射在底片或感光元件上的光量。一般我們說的光圈大小，具體是指光圈的孔的大小，常以f/1.4、f/2這類的形式表示，通常我們稱之為「光圈值」，其後面的數字越大，表示光圈越小。但大家是否有想過，為什麼是這些數字呢？又為什麼數字越大，表示光圈卻越小呢？

▲圖片來源：Petapixel

其實這些數字是焦距長度與光圈孔徑的比值，更學術的稱法叫「焦比」，當焦距長度一定時，如果光圈開大，則孔徑也大，光圈值自然小，相反，光圈值則變大。以曝光級數的概念思考，我們常見的全級光圈值為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，在快門和感光度不變的情況下，各光圈值間的曝光級數皆差一級，因而稱為「全級光圈值」，各級間曝光量遞減半。現在由於科技進步，有些相機也可實現半級或三分之一級的光圈調整，因此大家也見過像f/3.5、f/6.3等這樣的光圈值。觀察這些全級光圈值，或許不少朋友已經知道他們數字間各差√2，但這√2是怎麼得出來的？這就需要拿出紙筆使用數學公式計算，有興趣深究的朋友可參考下面計算方式。

首先我們先將目前得知的幾個公式列出來，假設焦距不變為n、孔徑半徑為r，則f=n/2r，在快門和感光度不變的前提下，我們形象地將曝光量以光圈孔徑面積大小作為表示，所以設曝光量為T，T=2πr²（2派r的平方）。

當光圈值f=1時，光圈孔徑半徑為r₁，曝光量為T₁，我們想要知道若要比T₁減少一半曝光量時，f值應該是多少。減少曝光量，關鍵在於縮小光圈孔徑以減少光圈孔面積，因此設曝光量減半為T₂，這時的光圈孔半徑為r₂、光圈值為f’。

光圈級數（f-stop）和曝光級數（T-stop）

前面在介紹光圈值的時候，有順便提到「全級光圈值」的概念，經過了上面的介紹和計算，想必大家對於光圈級數也有更深的見解。光圈級數（f-shop），是在快門和感光度一定的情況下，依據光圈大小變化，衡量入光量的一種單位，各級間曝光量遞減半，例如f/1.4與f/2間差一級，f/2的入光量是f/1.4的一半；f/5.6與f8間差一級，f/8的入光量是f/5.6的一半，以此類推。當然，現在相機中光圈的縮放調整能更細化，可以1/2或1/3級進行調整，所以不少相機中還會有全級光圈值以外的其他f值出現。

曝光級數（T-stop）則為一個較廣義的曝光量的計算單位，囊括了光圈、快門級數、感光度三個控制元素，是曝光度的總量。

▲圖片來源：Petapixel

大光圈和淺景深

不少朋友喜歡大光圈，就是喜歡它容易拍出漂亮淺景深效果的感覺，且即便在光線不足的情況下也能很好的收光。然而大光圈也不是什麼都好，有時候大光圈造成景深過淺時，容易出現對焦失準的問題，由於景深太淺，對焦後若稍微移動，容易導致被攝物移出景深範圍的情況，導致沒對到焦的問題。

另外，一般鏡頭光圈開到最大時，即為「開放光圈狀態」時，畫質可能會略顯鬆散而不夠銳利，通常可再縮小3級左右，得到的畫質會最好。

小光圈和光線繞射

既然光圈太大有光圈太大的缺點，光圈過小一樣會有相對的問題產生，那就是光線繞射的情況。由於光通過小光圈時，容易造成波動疊加，形成亮暗相間的波紋，影響成像畫質。一般鏡頭光圈小於f/11後，解析度會開始逐漸變差，且到f/22左右，畫質低劣的現象將顯而易見，此外小光圈也會使感光元件上的黑點塵埃之類的更容易影響畫面，因此一般不建議將光圈縮至f/11以下。

▲圖片來源：Petapixel

尋找最適光圈範圍

前面已經和大家提到過，光圈開到最大的畫質不優，光圈縮太小的畫質也不優，那究竟手中這顆鏡頭的可用光圈範圍究竟在哪裡呢？儘管根據一些攝影師前輩的經驗告訴我們，一般開放光圈狀態下縮小3級左右可獲得最佳畫質，縮光圈最好不要縮過f/11，但對於你自己來說，自己可接受的範圍還是要透過自己的嘗試才知道。測試時，可找一個細節較多的場景進行拍攝，將相機架上腳架拍攝，方便捕捉同一個畫面來進行比較。捕捉下來的畫面，可在螢幕中放大到100％檢視各個細節畫質是否OK，再從EXIF數據中得到最適光圈值。

▲圖片來源：Petapixel

光圈葉片數和散景

大光圈的美麗散景，是不少攝影之友追求的影像美感，不管用於小品、人像還是夜景都能有很棒的效果，且散景的極致在於「奶油」般的光斑，圓潤且邊緣還有漸暈效果。能否拍攝出這樣美麗的散景，最主要取決於鏡頭本身的光圈葉片數，光圈葉片多，即便縮小光圈，依然能製造出圓形的散景光點。不過，光圈葉片數也不是越多越好，太多的話會影響鏡頭的運作速度，也會增加鏡頭製作成本。

目前市上的鏡頭商品多以5～9片為主，且依據光圈葉片本身的形狀不同，即便擁有同樣的光圈葉片數，也不一定製造出一樣效果的散景光斑。有的鏡頭規格會特別標示使用「圓形光圈葉片」，表示這顆鏡頭從最大光圈縮小個2～3級也能拍出圓圓的散景效果。

此外，光圈葉片數量亦關係到強光延伸的星芒數量，當光圈葉片數量為奇數時，拍出來的星芒將會是光圈葉片數的兩倍，若是偶數的話，則和光圈葉片數相同。據攝影前輩的說法是，雙數片數的光圈葉片拍出的星芒較粗，單數片數的則又細又清晰。

▲圖片來源：Petapixel

恆定光圈

大家在選購變焦鏡頭時，或許有注意到有的鏡頭具有「恆定光圈」的功能，一般的變焦鏡頭規格上，最大光圈處總是標個範圍，例如f/3.5～4.5之類的，但有的變焦鏡卻能恆定f2.8，為什麼會有這樣的差別呢？原來是因為變焦鏡頭中控制光圈的鏡片群組，還有分會隨變焦而移動與完全固定兩種。一般常見的，會隨著變焦移動的鏡片群組，通常可能是變焦範圍較大或著是廣交變焦鏡頭，它們的製造成本相對比較低，在光圈孔徑不變的前提下，光圈值f會隨著焦距的改變而改變。（前文中已敘述到光圈值為焦距與光圈孔徑的比值。）

相對來說，恆定光圈可能是在變焦鏡頭中採取固定光圈的設計，因此光圈值不會因為焦距的改變而受影響，典型的例子即為70～200mm F2.8。此外，也有一些恆定光圈變焦鏡頭的光圈是隨著鏡頭群組移動而移動的，但他們透過同時改變光圈的口徑大小，來維持光圈值的恆定，例如恆定F4.0，在50mm時，光圈口徑為12.5mm，在60mm時，光圈口徑則放大到15mm。

▲Sigma 24-105mm F4.0 DG OS HSM就是光圈恆定的變焦鏡頭。

光圈、自動對焦與增距鏡

光圈和自動對焦有什麼特別直接的關係？為什麼有的相機規格的對焦系統部分，常會寫著像「中央f/2.8十字型自動對焦點」或是「中央的 33 點可以在光圈低於 f/5.6 及高於 f/8 的情況下使用」這樣的敘述，是什麼意思呢？

先弄懂一個概念，即一般相機在執行自動對焦時，都是在鏡頭的最大光圈下進行的，不管在按下快門前使用者將光圈值設定在多少，一般相機都會先在最大光圈時對焦後，在迅速收至指定的光圈大小。因此，在說到自動對焦與光圈時所指的「光圈」，通常是指「鏡頭的最大光圈」，而非我們一般在設定的光圈值。

這時再回過來看關於對焦系統的這些敘述，便可知主要是指所搭配鏡頭的開放光圈，對應前例中兩句話的解釋便可為：「當接大光圈f/2.8的鏡頭時，中央對焦點將啟動十字型對焦，以加強中央對焦點的對焦精準度。（編按：畢竟大光圈景深淺，易出現跑焦情況。）」或「當鏡頭的開放光圈在f/5.6～8之間時，可使用中央33點自動對焦點。」會特別做這類敘述，主要是強調相機在接大光圈鏡頭時，或是接一些超望遠鏡頭及使用增距鏡時的對焦能力。

▲像Canon 5D MarkIII這類高階機種，對焦系統對應不同光圈鏡頭會有特別的設計。
（圖片來源：Canon JP）

關於大光圈時的對焦，由於景深過淺較有難度，容易有跑焦或不夠銳利的情況出現。因此不少相機會針對大光圈的情況下特別加強中央對焦點的對焦精準度，大家若在使用像f/2.8或更大的光圈AF進行拍攝時，以中央對焦點進行對焦的成功率會比較高。

另外，就是一些超望遠鏡頭由於焦距和設計的關係，最大光圈可能只有f5.6～8，或是有使用增距鏡的情況，也可能使鏡頭原有來的開放光圈級數變小（編按：原理可以想想前面提過的光圈值公式，應該就能想通囉！對於使用增距鏡後的鏡頭最大光圈值換算，亦是可利用該公式進行換算）。一些高階機種會也別強調小光圈時的對焦能力，畢竟一般不少相機在小光圈時常常會因為亮度不夠而對不到焦，且對於像常用望遠鏡頭的野生生態、運動賽事類等攝影師來說，這點應該是權衡相機入手與否的考量之一。

▲增距鏡作為鏡頭配件，可將鏡頭焦距依不同倍數放大。