什麼是光圈?您真的懂麼?

攝影入門教學:光圈

什麼是光圈?

就算不懂得攝影的朋友,也聽過光圈這個名字。到底光圈是什麼呢?很簡單,這是鏡頭中間開啓的洞口,有點像眼睛的虹膜,大小是可以改變的。也可把光圈想像成水龍頭,出水口的大小可以被調較,只是通過水龍頭的是水,而穿過鏡頭光圈的是光線。

有些鏡頭的光圈可以開得比其他的大,它們就是我們所謂的大光圈鏡頭。有些鏡頭的光圈又比其他的細小,不過小光圈鏡頭這個名詞比較少聽見,因為99.9%的攝影師都只比較鏡頭的最大光圈值。至於光圈可選擇的範圍,則取決於鏡頭本身。

f / 數值

光圈大小是以「f / 數值」(f-number)來表達,例如:f/2.8,f/4等。這個「f / 數值」代表著什麼?那就要從下面的數學公式開始:

f / 數值 = 鏡頭焦距 / 光圈的直徑

因此 f/2 解讀為光圈的直徑是鏡頭焦距的一半,f/4 指光圈的直徑是焦距的四分一。最易出錯的地方來了,數值上4 比 2 大,但從剛才的闡釋得知 f/2 的光圈比 f/4 大。
光圈大小

f/數值越小,光圈越大

為了減少誤會,F-number 都被寫成「f / 數值」而非「f 數值」,因為 4 比 2 大,但 1/2 卻比 1/4 大。由此刻起,請緊記 「f /數值」中的數值越小,光圈越大;數值越大,光圈越小。f/2 比 f/4 大,f/4 又比 f/8 大,明白了沒?

假設我們把相機的光圈設為 f/ 4,再配上24mm的鏡頭,那麼按下快門時,鏡頭的光圈有多大?運用上方的公式得知光圈的直徑是6mm。如果把24mm的廣角鏡鏡頭換成200mm的遠攝鏡頭呢?答案是50mm。

同是f/4, 光圈直徑大不同

一下子,光圈的孔徑竟然由6mm變成50mm,直徑變長了8倍多。驚訝?更驚訝的是以上兩個例子中,感光原件(CMOS/CCD)的受光量都是一樣,因為隨著焦距增加,景物與相機的距離也增加,亮度會隨之以平方遞減。
Canon EF 400mm f/2.8L IS II USM
這也解釋了為何 400mm f/2.8 的鏡頭比大家的臉還要大,而100mm f/2.8 就只有拳頭般大。400mm f/2.8下,光圈孔的最大直徑達 400 / 2.8 = 143mm (14.3cm),而 100 f/2.8下,光圈孔的最大直徑只需 100 / 2.8 = 35.7mm (3.57cm)。

光量基於面積,不是直徑

另一古惑迷題出現了!光圈的直徑減少一半時,f/數值會增加一倍,但光量減了多少呢?同樣是一半?要小心啊!光量取決於光圈口的面積,而非直徑啊!計算圓形面積的公式是:

面積 = π‧半徑2

直徑減半等於半徑減半,新面積=π‧(半徑/2)2 = π‧(半徑2)/4,面積是舊面積的1/4,因此光量是先前的1/4。即是說,f/4 的光量只是 f/2 的1/4倍。

攝影中,增多一倍光量,我們把它叫作增一級光圈。相反,減少一倍光量,即減一級光圈,或直稱減一級光。讓我們由 f/1 算起,下一整級的光圈是多少?即是比 f/1 少一倍光量的 f/數值是多少?答案不是f/2,而是 f/1.4。何解?

除了光圈,其他設定不變,要獲取多一倍的光量,光圈孔的面積便要乘2。從圓形面積的公式,面積=π‧(直徑/2)2,我們知道面積和光圈孔直徑的平方成正比,但和光圈數(f/數值)成反比,因此,要把 f/1 的光量減一倍,便要求出以下公式的n值。
2 x 12 = n2
n = √(2)
n = 1.4


f/1,f/1.4,下一級: 2 x 1.42 = n2,n = 2。以下是每一級光圈值的差距。

一級光圈
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 f/45 f/64  

f/2和f/2.8之間相差一倍光量。那麼f/2和f/4之間相差多少倍光量呢?答案是4倍,2x2。

以下是半級半圈的值:
半級光圈
f/1.2 f/1.8 f/2.5 f/3.5 f/4.5 f/6.7 f/9.5
f/13 f/19 f/27 f/38 f/55    


由 f/1.4 到 f/1.8 是半級,f/1.8至f/2又是半級。

既然光圈是可變的,那麼場景和光圈如何配搭呢?簡單來說,光圈可分為大,中和小三個範圍。

大光圈

一般來說,光圈值在 f/2.8 或以下,便稱為大光圈。在昏暗和光線不足下,較大的光圈可以讓更多光線通過鏡頭,有助吸取足夠的光量。大光圈又名高速光圈,因為較大的光圈,可以讓我們使用較高的快門速度。

大光圈很容易做出背景(焦點以外)模糊不清的效果,因此在人像、運動、野生動物的拍攝上,大光圈都大派用場。

中等光圈

光圈值由 f/4 至 f/8,我們都稱它為中等光圈。 大多數鏡頭都在中等光圈中擁有最高的鏡頭表現,包括對比度和銳利度。拍攝四平八穏的活動照等尤其適合。

小光圈

當光圈值達 f/11 或以上,我們都稱它為小光圈。 烈日當空下,可以使用小光圈來減少光線的進入。 拍攝風景照時,小光圈也常被用到,因為小光圈有較深的景深,容易令前後景物都清晰可見。


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