發布日期：2022-05-11 點擊率：31
絕大多數攝影人對景深的關系，首先聯想到的肯定就是光圈、焦距和拍攝距離這三者關系，很少有人會想到它與圖像傳感器也是有密切關系的，因為以往的攝影教科書中基本不會提到這一話題。如果要說實話，傳感器的尺寸大小其實并沒有直接影響相機的背景虛化能力，那么為什么單反數碼照相機的背景虛化效果卻要遠遠優于一般的消費類DC(全自動、傻瓜類—下同)，或者直接的象手機攝影呢？
對于了解單反數碼照相機的攝友來說，都知道“焦距轉換系數”這個東西，比如APS-C畫幅的DSLR，如佳能APS-C的數碼照相機的轉換系數為1.6倍，當一支400mm的鏡頭安裝在它身上后，它的等效焦距就變成了640mm；而如果安裝在全畫幅DSLR上它還是400mm，這是否意味著此款鏡頭在APS-C機身上就具有更好的背景虛化能力呢，其實并非如此。
在景深計算公式中，f（焦距）指的是鏡頭的物理焦距，不能用等效焦距與鏡頭的實際焦距進行對比。現在，大家可以再仔細觀察一下目前市場上的消費類DC（主流產品一般都會在相機鏡頭上標注物理焦距），它們所搭載的鏡頭物理焦距其實非常非常小，這就是為什么一般情況下消費類DC的背景虛化能力不及單反相機。
比如理光GR-D III的鏡頭等效焦距為28mm，但實際上鏡頭的物理焦距僅6mm。
通過上面的表述，大家應該明白了景深的問題實際上就是由鏡頭來決定的，而并非是由傳感器面積的大小來決定的；對于普通消費類DC而言，由于它的傳感器面積非常之小，所以它“焦距轉換系數”就會越大，比如要想得到28-120mm這樣等效焦距比較實用的DC類產品，其鏡頭的物理焦距就會非常小(焦距短景深長)，而這就是消費類DC背景虛化能力在很多情況下不及單反的根本原因。
明顯的例子就是我們平時的手機照相，它的圖像傳感器面積僅有不到黃豆般的大小，但它的實際構圖范圍有的甚至比全畫幅的還大，這就說明了它的物理焦距是相當的短。因此，手機攝影在哪小小的屏幕上給人的感覺非常“不錯”，尤其“清晰度”讓人非常“滿意”。但當您明白了這個道理，也不會指責我本文的標題是“文不對題”了。
一、 傳感器 尺寸大揭秘
雖然感光元件的尺寸是影響成像表現力的硬指標之一，但許多人對感光元件尺寸的表示方法大惑不解，例如全畫幅，中畫幅之類的感光元件是使用漢字來表示的;又有些諸如APS-C畫幅,APS-H畫幅的感光元件是使用英文縮寫進行標注的;而更多的相機則使用的是諸如1/1.8英寸,1/2.3英寸這樣的分數表示。那么到底在這些不同表示方法下的感光元件大小有什么不同?1/2.3比微4/3感光元件具體小多少，它們和APS-C畫幅相比又如何呢?為什么我們在談到較大尺寸感光元件時會使用毫米做單位，而談到小尺寸感光元件時卻使用分數和英寸?
二、你的 傳感器尺寸到底有多大?
首先我們來說說全畫幅，當相機過渡到數碼時代時，人們延續了膠片時代的標準，將采用與135膠卷相同尺寸的感光元件的數碼單反相機稱為“全畫幅數碼相機”。所以全畫幅數碼單反相機的感光元件尺寸為36×24mm。
有別于膠片時代的膠卷，數碼相機的傳感器在制造成本上要比膠卷昂貴許多倍，為了降低制造成本，以進一步搶占中低端市場，相機廠商開始使用較小尺寸的感光元件，但問題也就隨之而來了。在一些低端的卡片相機上，廠商們出于成本考慮，將傳感器做的非常小，例如1/2.3英寸的傳感器，它的尺寸僅為6.16×4.62mm，在面積上只達到全畫幅的3.2%。或許廠商認為把它叫做全畫幅的3.2%不夠好聽，所以將其叫做1/2.3英寸，又是分數又是英寸，無非就是想讓它聽起來更大一些。
三、傳感 器尺寸 大的優勢和焦距倍數
有些單反相機采用的是大尺寸的APS-C畫幅感光元件，而有些卡片相機采用的是1/2.3英寸感光元件，雖然它們可能都擁有1800萬像素，但是區別在于二者的單個像素寬度不同。APS-C畫幅、1800萬像素感光元件的每一個像素寬約為4.3微米，而1/2.3英寸、1800萬像素感光元件的每一個像素寬約有1.68微米。
單個像素越寬代表每個像素點的面積越大，通常情況下像素點的面積越大其捕捉的光子越多，感光性能越好，越不容易產生噪點。而像素點面積越小，所獲得的信息量自然也就少了，為了對其加以補償就必須加大電信號，而這么做又容易產生噪點。這就是為什么單反相機在夜晚的拍攝能力要比卡片相機好很多。
相機感光元件的尺寸不同還給我們帶來了一個關于鏡頭焦距轉換倍率的問題。由于目前大部分數碼相機的感光元件小于全畫幅，故數碼相機鏡頭的等效焦距比全畫幅相機鏡頭的實際焦距大得多。
四、傳感 器尺寸小的優勢何在?
當然也并不是說小尺寸的感光元件毫無優勢，畢竟感光元件的尺寸縮小了，與之對應的相機體積也可以做的很小。我們就拿賓得Q來說，如果沒有里面那塊1/2.3英寸的小尺寸感光元件，相信它無論如何都不會做的這樣小巧。
拋開尺寸優勢，小尺寸的感光元件在制造成本以及功耗水平上也都會比大尺寸的傳感器低很多。就拿制造成本來說，之所以數碼相機能夠走進千家萬戶，之所以我們花一千多塊錢就能買到一臺數碼相機，很大程度上就是因為小尺寸的感光元件制造成本低。這點對于數碼相機的普及還是有很大意義的。
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當光線穿過鏡頭，快門打開后，最終成像會落在傳感器上，對于現代的數碼相機，這些光線會在傳感器中進行光電轉換，最后將最終成像存儲在相機的存儲卡中。看完相機的基本工作流程后，我們不難發現，數碼相機的靈魂在于它的傳感器，它決定了相機的整體性能和圖像質量。那什么是相機傳感器呢？
什么是相機傳感器？
在傳統相機時代，是使用一個35毫米的膠片來曝光和存儲圖像，而數碼相機則采用CMOS傳感器進行曝光，存儲照片時使用的是存儲卡。這是一個簡單的處理過程，上面也提到過，但傳感器更復雜的在于它的處理過程。眾所周知，CMOS傳感器是用很多個發光二極管組成的，當我們拍攝一張照片時，光線進入到CMOS傳感器進行曝光，然后讀取圖像數據信息，之后這個數據信息被發送到一個協處理器或者后端控制器中進行處理，最后才被壓縮并且保存到存儲器中。
圖像傳感器的性能同時也決定了相機的性能。快門速度和光圈定義了相機傳感器接收光信息的時間長度和多少，ISO確定了光信息的放大倍數。特別實在弱光條件下，傳感器的尺寸對圖像質量的影響尤為重要。
決定圖像質量的主要因素之一是傳感器的物理尺寸。通常較大的傳感器在高ISO情況下會有比較好的表現。不同類型的相機，它們的傳感器大小也不同，傳感器的物理尺寸通常以毫米（mm）為單位，看下圖：
傳感器的尺寸越大就會有更大的表面積，從而在標準間隔(稱為曝光時間)上可以提供更多的用于接收光信息的區域。我們可以把傳感器比喻成船帆，帆越大，表面積越大，它就能接收更多的風，從而船走的越快。對于相機傳感器而言，傳感器越大，表面積越大，它就能接受更多的光(光子)。這代表什么？光越多，對我們的圖像質量影響就越大，這一點會在后面詳細敘述。
前面是一些基礎的知識和傳感器是如何影響相機性能的，下面我們就要詳細講訴傳感器尺寸到底是如何影響圖像質量的。
傳感器尺寸對噪點和畫質的影響
如果我們放大看相機傳感器，會發現相機傳感器是由數百萬個小方格組成的矩形網格，這其中的一個小方格就是一個像素。每一個像素都有一種顏色，數百萬個像素最終組成了一張圖片。如下圖中，這是一張普通的圖片，當我們將這張圖片放大后，會看到這種圖片中包含了許多小方格，這就是圖片中的像素。
數碼相機中的傳感器將收集到的光信號光轉換為一個個像素，每個像素都包含了顏色和亮度。理論上說，傳感器尺寸越大，包含的像素就越多，照片的清晰度就越高。但實際情況卻不是這樣的，當像素密度過大的時候，單個感光像素獲取到的光線量會變少，所以要提高感光度才能獲取到與原來單個像素相同的進光量，而高感光度會對圖片產生噪點。所以，我們的一般經驗，對于全畫幅相機，2000萬左右的像素為宜。
總的來說，當像素相同時，傳感器尺寸越大，畫質越好；而在傳感器相同的情況下，像素與畫質就不一定會成正比的關系了，因為傳感器尺寸相同，增加像素密度，畫面的感光度也會變弱，隨之就產生畫面的噪點，從而影響畫質。
傳感器尺寸是如何影響景深的
對于景深，影響它的因素通常有三個：光圈、焦距、相機與主體之間的距離；但還有一個因素，經常被大家忽略，就是傳感器的尺寸，它對景深的影響沒有前三個要素那么大，實際是它對景深沒有什么影響，實際影響的是裁剪系數和有效焦距，是我們感官上的錯覺。
那什么是裁剪系數和有效焦距呢？
當我們在半幅相機上安裝全幅鏡頭時，最終得到的畫面，相機會為我們進行裁剪，而這個裁剪多少的倍數就是裁剪因子。那么這個數是如何得出來的呢？
將全畫幅相機傳感器上的對角線距離與特定相機傳感器上的對角線距離進行相除得出，具體計算方法如下：
我們知道傳感器的寬度和高度（以毫米為單位）后，可以使用勾股定理輕松計算出對角線距離。
對角線距離=SQRT（（寬度^ 2）+（高度^ 2））。其中SQRT是平方根。
例如，可以找到36mm x 24mm全幀的對角線距離或斜邊，如下所示：=SQRT （（24 ^ 2 ）+ （36 ^ 2 ））。結果大約是43.3mm。
相機裁剪因子=43.3 /相機傳感器對角距離
全畫幅相機的裁切因子為1，即43.3mm / 43.3mm。
例子：在下圖中，傳感器尺寸為23.5x15.6mm，根據勾股定理可得出對角線為28.21mm：
裁剪系數=43.3/相機傳感器對角距離=43.3mm/28.21mm=1.5
快速參考，標準相機傳感器裁剪系數：
全畫幅傳感器裁剪因子=1APS-C傳感器的裁剪系數=1.5至1.6（取決于型號）Micro 4/3傳感器裁剪因子=2
對于給定的傳感器尺寸和焦距，有效焦距（也稱為35mm等效焦距）是將在35mm相機上產生相同視場的焦距。它是通過將鏡頭的實際焦距乘以傳感器的裁剪系數而得出的。
有效焦距=焦距x裁剪系數
想象一下，您使用尼康D7100 （傳感器尺寸23.5x15.6mm，裁剪1.5x）拍攝，焦距為35mm，光圈為f / 1.8。
由于此相機的裁剪系數為1.5倍，因此其有效焦距為50毫米（1.5 x 35毫米）。換句話說，對于全畫幅相機需要使用50mm的焦距才能獲得相同的視角。所以實際情況是在我們使用尺寸小的傳感器時，它不是為我們增加了景深，而是將圖片“放大了”，欺騙了我們的視覺而異。
例如看上圖：在使用相同光圈f2.8的情況下，同樣是50mm的全幅鏡頭，安裝在全畫幅相機，它的焦段是50mm，安裝在半畫幅相機上，它的有效焦距成為75mm，而得到的景深是一致的（這里涉及到混亂圈的問題，在以后的文章中會講解）。
傳感器尺寸與動態范圍
何為動態范圍：動態范圍是相機所能包含的最亮到最暗之間的范圍，它的范圍越大，圖像中所呈現的層次越豐富，這意味著，較大的動態范圍可以捕捉大陰影中的細節，同時又不會使高光區過度曝光。
請注意，動態范圍并不完全由傳感器尺寸確定。相反，較大的像素比較小的像素能獲得更好的動態范圍。但是，較大的傳感器具有更大的表面積，因此它們的像素通常比較小的傳感器多，因此動態范圍更好。
數碼相機使用傳感器作為光敏元件。因此，對于最終圖像中的每個像素，都需要一個特殊的光電二極管亮，它將從鏡頭接收的光子數量轉換為電荷。光電二極管越多，電荷越高，并且如果它們超出了傳感器的動態范圍，則像素分別為黑色或白色。所以對于低動態范圍的相機，在高光或者陰影處，相機拍攝不出細節。
在前面關于像素的章節中也已經說過：當像素相同時，傳感器尺寸越大，畫質越好，畫面噪點越少；在這一點的基礎上，我們也可以得出這樣一個結論：
光圈大小和快門速度控制著每個像素能獲得多少光亮，從而增加或降低了信號強度。
ISO確定信號和噪點的放大率。ISO還確定在最佳曝光時需要多少光。
ISO值越高=需要的環境光越少=信噪比越小=動態范圍越小=圖像噪點越多。
ISO值越低=需要的環境光越多=信噪比越大=動態范圍越大=圖像噪點越少。
總的來說：較大的傳感器通常代表著相機性能也越好，也可以為我們提供更廣泛的創作空間，但與此同時，也帶來了昂貴的費用。
首先，你要明確一點，就是不管是富士的X100還是索尼的RX100，這些相機雖然傳感器尺寸、鏡頭類型都不相同，但產品定位都是便攜相機，便攜性是這些相機的核心賣點。
在有了這個認識的基礎上，你還要明白一些最簡單的攝影知識，比如，傳感器的尺寸影響著相機的性能和便攜性，而且影響鏡頭焦距和光圈的等效換算，比如X100的APS-C系數只有1.6，而1寸底的系數則是2.7。再比如，傳感器的大小在很多程度上決定了鏡頭的尺寸，而鏡頭的尺寸影響著相機的便攜性。還有，不同的焦距有不同的視角，可以用來拍攝不同的題材，比如廣角拍風格，中焦拍人物，長焦打鳥。不明白的話，你逐條百度學習一下啊。
明白了這些，就好理解這兩種相機的設計思路了，在保障足夠便攜的前提下，X100定焦相機，用更大的傳感器換取了變焦功能，這樣在拍攝特定題材時依然有很好的效果。RX100則相反，小傳感器搭配變焦鏡頭，因此拍攝題材更加豐富，但效果相對要差一些。
1、傳感器和焦距是有關系的。焦距相關兩個屬性，一是物理屬性，鏡頭的焦距是固定的，永遠不會變；二是視角屬性，相同焦距的鏡頭用在不同傳感器面積的機身會導致視角的變化，即相同焦距的視角會隨著傳感器面積的改變而改變。比如一個相同的50mm的標準鏡頭，用在全畫幅機身上的視角大約是46°，用在半畫幅機身上大約是30°（相當于全幅75mm焦距的視角），如果用半幅機身也要拍到46°的畫面，則必須使用33mm焦距的鏡頭。因此，為了有一個比較統一的視角標準，故產生了“等效焦距”的概念，即以拍攝視角作為標準，將相同焦段鏡頭在不同傳感器面積上的視角差異進行統一換算。實踐中，通常以全畫幅視角作為焦距系數的基準，即全畫幅焦距轉換系數為X1。根據傳感器面積差異之比，等效焦距的換算公式為：中畫幅的轉換系數為X0.8，半畫幅為X1.5（佳能因為半幅傳感器面積比標準半幅面積小了一點點，故為X1.6），4/3畫幅為X2，1英寸畫幅X2.73，1/2.3畫幅為X5.62，等等。比如同一個50mm的鏡頭，用在全畫幅機身上的焦距是50mm，用在半畫幅機身上的焦距就變成了75mm（佳能是80mm），轉接用在4/3畫幅上的焦距就變成了100mm，這就是傳感器和焦距的關系，也就是視角的變更。樓主在提問中提到的GR2，GR2鏡頭的實際焦距（物理焦距）是18.3mm，根據統一視角的等效焦段換算標準，GR2的等效焦距是18.3mmX1.5=27.45mm，接近28mm，故GR2的等效焦距是28mm，就被稱為了28mm鏡頭，而X100的實際焦距是23mm，等效焦距是23mmX1.5=34.5mm，接近35mm，故稱為35mm焦段鏡頭，其他按照公式類推；
2、鏡頭有變焦鏡頭和定焦鏡頭之分（其他還有移軸鏡頭等，不展開說了），由于鏡頭的物理結構和光學技術的制約，變焦鏡頭的成像質量難以達到定焦鏡頭的水準（個別的例外，不展開說了），變焦鏡頭的優點是使用方便，缺點是成像質量沒有定焦好，特別是光圈難以做的很大，而定焦鏡頭的成像分辨率高，可以具備超大光圈（變焦鏡頭在技術上做不到超大光圈，只有適馬變焦鏡頭18-35做到了最大的恒定F1.8光圈，已經被譽為黑科技，但體積也已經比較大了），故商家往往在攜帶便攜性、使用方便性和畫質優秀性方面進行權衡，研發各種不同類型的相機和鏡頭。比如理光GR系列、富士X100系列，既要考慮便攜性，又要以畫質和大光圈優先，技術上只能做定焦鏡頭（如果做成變焦鏡頭，一是畫質會下降，二是體積會增加），又比如佳能G系、索尼RX100系以便攜性優先兼顧畫質，便可以做成變焦鏡頭；再比如徠卡XV，折中權衡了畫質和便捷，在半畫幅傳感器上就做成了變焦鏡頭，但光圈就再難做大，（但這已經很不容易了，傳感器面積越大，需要覆蓋像場的面積也更大，鏡頭體積就無法做小），如果非要做成大光圈，體積就會像單反，不會有市場，這是技術上的制約。今后能否突破，應該是有希望的，但現在還不行；
3、由于定焦鏡頭的像質更好，故商家研發了各種不同焦段的定焦鏡頭，供用戶進行選擇。我在先前說過，定焦鏡頭的焦段與視角具有最緊密的關系，比如35mm定焦，相當于人的雙眼視角，與平時人看到的場景最接近，故35mm鏡頭又被稱為人文鏡頭，再比如50mm定焦，相當于人的單眼視角，故被稱為標準鏡頭，等等。商家根據最常用的視角分類，大多都按照20mm、24mm、28mm、35mm、50mm、60mm、85mm、100mm、135mm、200mm、300mm等標準研制定焦鏡頭，但這也不是絕對的，比如也有46mm、58mm的鏡頭，用途各不相同。定焦鏡頭最大的優點是具備大光圈（還有更好的分辨率等其他屬性），比如佳能50mm、85mm都做到了F1.2光圈，135mm、200mm都做到了F2光圈，而變焦鏡頭在技術上是無法做到的（如果硬要做，鏡頭就成了龐然大物），比如各家的鏡皇70-200光圈也只能做到F2.8，而且體積已經非常大，故定焦鏡頭的畫質優越性是變焦鏡頭無法達到的。至于各焦段定焦鏡頭的用途，是由鏡頭視角等特性決定的，比如風景，需要廣角定焦，比如遠攝，需要長焦定焦，等等，這是視角原因。同時，還有成像質量的原因，比如拍攝全身人像，200mm或者135mm的效果是最好的。通俗來說，背景虛化的質量（柔美性）=傳感器面積（越大越好）+大光圈（越大越好）+長焦距（相同光圈下焦距越長越好）+近攝距（主體距離越近、背景距離越遠，越好），四個要素中只要有一個變差，虛化的質量就會下降。如果用50mm鏡頭，雖然也可以拍全身人像，但如果要拍攝于135mm視角一樣的畫面，那么傳感器不變、光圈不變，但攝距變遠，焦距變化更大，虛化質量就遠沒有135mm的效果好。簡單說，50mm拍攝的全身人像就不會有135mm拍攝人像的空間壓縮感，俗稱“空氣切割”，效果天差地別；
4、定焦鏡頭雖然畫質好，但不方便，一般不會有人備齊全部定焦鏡頭（個別土豪例外），而變焦的方便性則是非常突出的，比如24-70F2.8+70-200F2.8兩個鏡頭就基本可以涵蓋絕大多數的拍攝題材。在變焦鏡頭中，變焦的倍數與鏡頭素質成反比，變焦的倍率越高，成像質量越差，但變焦的倍率越高，方便性也越好。比如很多18-200、18-300的鏡頭被稱為天涯鏡（一鏡走天涯），什么都可以拍到，但畫質確并不好，而比較好的變焦鏡頭變焦倍率都在3倍左右，但3倍變焦鏡頭的像質卻沒有不能變焦的定焦好。比如樓主說的RX100，變焦范圍是24-70，而佳能G7X的變焦范圍是24-100，佳能的變焦倍率大，能拍得更遠更方便，但鏡頭素質卻沒有索尼的24-70好，這是在不同需求之間的妥協。此外，變焦鏡頭有很多超廣角鏡頭。因為拍攝風光并不需要超大的光圈，只需要超廣的視角，故超廣角鏡頭大多都是變焦鏡頭。因此，變焦鏡頭也有著龐大的市場需求。如何選擇，每個人的標準是不一樣的。
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