什么是光学变焦(光学变焦是什么意思？)
(资料图)
也许你是摄影师，也许你是摄影爱好者，或者是对摄影略知一二的入门级用户。你或多或少听过“缩放”这个词。还可以知道变焦分为“数字变焦”和“光学变焦”。这两种变焦有什么区别？如何在相机上实现几十倍变焦？本文将详细解释数字变焦和光学变焦。
什么是变焦？
光学变焦
数码变焦
缩放动作
缩放倍数
差异化应用
结论
什么是变焦？让我们看一个动画来直观地感受缩放效果:
变焦相机拍月亮
所谓变焦，从字面上可以理解为焦距的变化。熟悉镜头的朋友对焦距的概念并不陌生。我们说的50 mm和85 mm的镜头是焦距。焦距的变化意味着画面中物体大小的变化。焦距变大，视野变窄，画面中物体的比例变大，焦距变小，视野变大，画面中物体的比例变小。所以在拍摄的时候，我们只需要随意扭动变焦环进行放大缩小，完全不需要移动我们的位置。
转动变焦环直接改变取景画面。
相机的变焦通常是通过拧动镜头的变焦环来实现的，一些紧凑型相机需要调节相机上的变焦杆来控制镜头电机来实现变焦。不同的相机有不同的变焦方式，甚至有些相机在变焦停止后还能继续放大。这背后的原理是什么？让我们具体看看光学变焦和数字变焦。
我们之前提到的通过改变镜头焦距的变焦方法叫做光学变焦。因为光学变焦的原理是通过改变变焦环来改变镜头内部的镜头位置。因此，我们通常听到人们变焦镜头，即通过在镜头内移动镜头来改变焦距的镜头。
镜头光学变焦原理示意图
我们常见的24毫米-70毫米镜头可以在24毫米和70毫米之间任意更换。我们可以在取景器中直观地看到相应场景的变化。通常变焦镜头需要额外的变焦镜头组，所以体积和重量都比定焦镜头大。不同的镜头变焦设计原理不同，包括内部变焦和外部变焦，所以是否变焦不能简单地通过镜头是否可伸缩来判断。比如尼康70-200镜头的镜头长度在整个变焦行程中没有变化。
我们可以从字面上理解所谓的数字变焦，它是通过相机内部的数字原理而不是光学原理来实现的。数码变焦时，相机会剪切当前图片进行放大。放大时，相机通过内部算法放大空后补齐缺失的像素，所以称为数字变焦。数字变焦的原理导致变焦后图像质量严重损失。
如果不让相机剪切图片进行缩放，可以尝试用软件剪切完成的照片，得到同样的缩放效果。如果你有一个高像素的机器，你仍然可以得到很好的效果，当你剪两次照片。需要注意的是，剪切图片的分辨率会明显降低，尤其是想要大尺寸打印第二张剪切照片的时候。
数码变焦效果也可以通过后期切割获得。
关于变焦的功能，我们首先了解到镜头焦距的变化有以下功能:
视角的变化，也就是我们所说的视角宽度的变化。焦距越长，视角越窄，焦距越短，视角越宽。所以变焦镜头最大的功能就是视角灵活，不需要改变拍摄者的位置就可以将画面放大缩小。例如，在体育或野生动物拍摄中，可以使用长焦来拉近拍摄对象。风景建筑等题材使用广角镜头接收更多场景。
视角的变化，即广角端会形成由近及远的透视感，而长焦端会在空之间形成压缩感。广角透视可以形成强烈的视觉冲击。长焦端空之间的压缩感，适合拍摄人像、静物等突出题材的画面。
熟悉景深原理的朋友一定知道，影响景深的不仅仅是镜头的光圈大小，还有镜头的焦距。焦距越长，景深越浅，焦距越短，景深越大。所以用一些长焦镜头拍摄时，即使光圈不是很大，也能得到明显的背景模糊效果。比如70-200镜头，即使f/5.6的光圈值，在200端也能得到明显的背景模糊效果。
不同焦距的光学变焦除了视角不同外，视角也会有不同的变化。
以上三个功能仅限于镜头的光学变焦，而数字变焦只能改变视角，不能改变视角和景深。
我们经常在一些相机的广告中看到这样的描述:某某相机有某某倍的变焦，比如10X、30X等。有些人看到这些内容会觉得有些困惑。这是什么意思？在镜头的光学变焦中，变焦因子或变焦比是指最长焦距除以最短焦距的比值。比如尼康200mm-500mm镜头的变焦倍率为500/200 = 2.5x，这叫变焦倍率。变焦倍率越大并不意味着焦距越长，而只是变焦范围越大。比如尼康28毫米-300毫米镜头的长焦端虽然不如200-500，但变焦倍率已经是10倍变焦了。所以，选择变焦比高的相机，不一定意味着能拍多远，而只是广角端到长焦端的跨度。
等效焦距与变焦因子关系及其效果示意图
我们市面上常见的高倍放大的机器都是小底尺寸的产品。这种设计的好处是可以保持相对较小的机身体积，获得更大的变焦倍率，尤其是长焦端由于等效焦距可以“赚”很多的长焦。
紧凑型高变焦相机尼康Coolpix B600相机
以尼康Coolpix B600产品为例，使用1/2.3英寸CMOS可以获得24mm-1440mm的等效镜头视角，实际上配置的镜头只有4.3 mm-258 mm的变焦范围，这里需要提到的一点是，所谓的“赚”远摄范围只是从视角上赚，其他远摄带来的视角和景深并没有改变。
摄像机等效焦距和视角示意图
我们已经系统地学习了光学变焦和数字变焦。差别非常明显。首先，在图像质量方面，光学变焦比数字变焦有很大的优势。光学变焦让你在几乎不损失画质的情况下获得更广阔的视野，同时也有相应的视角和景深变化。然而，数字变焦是以牺牲图像质量为代价来获得长焦等效视场的。只注意视野的变化，没有其他视角或景深的变化。更简单的方法是放大照片，这相当于数字变焦。
与光学变焦相比，数字变焦在获得相同视场图像质量方面有明显的损失。
两种缩放方式不能简单的判断好坏。虽然在光学变焦中可以以无损画质获得宽广的视野，但需要额外的变焦镜头组，即额外的成本和体积等。数码变焦只要你的像素足够高，还是可以通过裁剪得到不错的画面效果，不需要额外的镜头组参与。比如莱卡Q系列采用了28毫米定焦镜头，在Q2时代采用了4700万像素传感器。通过数字变焦，可以获得超过28毫米的35毫米、50毫米和75毫米的视角。当然，随着等效焦距的增加，总像素会明显减少:
28毫米视角4700万像素
35毫米视角3000万像素
50毫米视角1500万像素
75毫米视角660万像素
徕卡·Q2使用高像素来实现定焦镜头的变焦效果。
变焦的发明对拍摄具有重要意义。我们可以在不改变拍摄位置的情况下任意改变拍摄角度，尤其是对于一些不方便靠近被摄体的情况，变焦镜头可以快速对被摄体进行放大。但是我们必须记住光学变焦和数字变焦的区别。特别是，请记住数字变焦会损害图像质量。我们买一些紧凑型相机的时候，广告商为了提高宣传效果，就把数码变焦的变焦因子揉进去了。当你使用变焦功能时，光学变焦会继续放大图片，实际上是数字变焦。如果你不喜欢这个功能，你通常会有禁用数字变焦功能的设置。
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