每一篇嚴謹的評測都需要客觀真實的數據作為支撐,中關村在線手機事業部的評測自然也不例外。經常關注我們評測文章的朋友都知道拍照是一篇全面評測中必不可少的測試項,而為了更加真實展現一款手機的拍攝參數,我們在實拍樣張的下方都會附上EXIF信息以備網友參考。
揭秘手機攝像頭廣角數值
不過有網友在看到我們樣張的EXIF信息時產生了一點疑問:為什麼手機攝像頭的樣張焦距只有區區幾毫米,卻能夠實現與相機十幾甚至二十幾毫米接近的視角呢?為此筆者選擇了三款設備(nubia Z5S mini、佳能EOS 600D+18-135 IS Ⅱ、索尼α7+FE 24-70)在同一角度各自拍攝了一張照片,並同時保留了EXIF信息。
焦距:5mm 光圈:f/2.2 ISO感光度:100
曝光時間: 曝光補償:EV 白平衡:自動
焦距:18mm 光圈:f/5.6 ISO感光度:400
曝光時間:1/2000 曝光補償:-1EV 白平衡:自動
焦距:28mm 光圈:f/4.0 ISO感光度:800
曝光時間:1/4000 曝光補償:0EV 白平衡:自動
可以看到三張圖像的視角十分接近,但EXIF上顯示的焦距數字卻有很大不同。nubia Z5S mini顯示的焦距只有5mm,佳能EOS 600D顯示的焦距是18mm,索尼α7顯示的焦距則是28mm。那麼為什麼會出現同一視角焦距不同的問題呢?其實這裡面涉及了一個叫做等效焦距的概念,今天的文章中筆者就來簡單介紹下等效焦距這個概念。
不少手機發布會上都會提到攝像頭廣角值
此外,現在不少手機廠商在發布會上動輒就聲稱自己的產品攝像頭能實現多少毫米的廣角,弄得消費者雲裡霧裡暈頭轉向卻沒辦法證實廠商的宣傳是否有水分。今天筆者教大家一個方法,稍加計算就可以驗證廠商宣傳的數字是否「摻水」。
CMOS規格差異造就等效焦距
我們知道,每枚鏡頭都有其固定的焦距,叫做物理焦距。無論這枚鏡頭是安裝在全畫幅機身、APS-C畫幅機身還是手機上(假如可以的話),它的物理焦距是不會改變的。以今年推出的三星GALAXY K zoom為例,在它背面的鏡頭下方印有「4.4mm-44mm」的字樣,這指的就是這枚鏡頭的物理焦距。當然除了這種數位相機般的智慧型手機外,絕大多數的智慧型手機是不會將物理焦距標註在鏡頭附近的,不過如果您手中有單眼相機的話可以留意一下鏡頭正面或是鏡身上面的標記,上面表示的就是這枚鏡頭的實際物理焦距。
三星GALAXY K zoom在鏡頭上標註了物理焦距4.4-44mm
單眼相機鏡頭上標明的物理焦距
任何事物都有一套統一的標準,放到焦距身上也不例外。在當今的數碼時代,廠商都將35mm膠片機的感光元件尺寸(36*24mm)作為全畫幅感光元件的標準尺寸。不過由於36*24mm感光元件的成本較高,相機廠商開始大力推廣基於35mm膠片機感光元件但尺寸相對較小的APS-C畫幅相機。但同時這也造成了焦距標準的混亂,為了統一焦距的標準,於是人們想出了「等效焦距」這一名詞來給那些小感光元件的設備進行焦距的換算。
常見的感光元件規格(示意圖)
上面是一張常見的感光元件尺寸對比圖,但請注意只有比例是正確的,並不代表實際的尺寸。拋開不常見的大中畫幅不談,我們以所謂「行業標準」——36*24mm的感光元件作為標尺來看,僅次於它的是佳能的APS-畫幅(但事實上現售的佳能產品已經沒有這一CMOS尺寸)。尼康和佳能的APS-C感光元件雖然名稱相同但實際畫幅大小尼康要稍大一點,「單反備機」——佳能G1X和G1X Mark Ⅱ搭載的是1.5英寸的CMOS。
對於絕大多數智慧型手機而言從1/1.7英寸開始才是它們的舞臺(拋開1/1.2英寸的諾基亞808不談),索尼、金立、IUNI等廠商目前已經使用1/2.3英寸(等同於大部分消費級卡片機)的感光元件尺寸,而主戰場現在仍然是1/3英寸這一領域。
焦距轉換係數如何得出
可能看到上面這個圖大家已經蒙圈了,這麼多不同尺寸的感光元件怎麼衡量等效焦距呢?這裡我們再引入一個概念叫做「轉換係數」,等式為:物理焦距×轉換係數=等效焦距。轉換係數的計算方法很簡單,用全畫幅感光元件的對角線長度÷你手中設備的感光元件對角線長度(手機相機均可),這個比值就是焦距轉換係數。接下來我們以相機和手機各舉一個實例來看看焦距轉換係數是怎麼得出來的。
CMOS尺寸決定了焦距轉換係數的大小
先以用戶數量巨大的佳能相機為例(畢竟光EOS系列產量已經破7000萬),我們知道佳能全畫幅相機的感光元件長寬分別為36mm和24mm,設對角線長為x,依勾股定理36²+24²=x²,可得x≈43,即佳能全畫幅相機感光元件的對角線長約為43mm。同時我們也知道佳能APS-C畫幅相機的感光元件的長寬分別約為22.3mm和14.9mm,同理計算可以得出佳能APS-C畫幅相機感光元件對角線長約為27.2mm。43÷27.2≈1.6,熟悉佳能相機的人們都知道這正是佳能APS-C畫幅相機的焦距轉換係數(順便說一下尼康索尼賓得的APS-C畫幅相機焦距轉換係數是1.5)。
說完了機身我們再拿鏡頭說話,玩相機的朋友恐怕對所謂的「紅圈裝X加成」並不陌生,佳能的L系列鏡頭上有顯著的紅圈標記,這代表了L鏡頭的高素質,但同時也隱藏著「裝X屬性」。筆者身邊就不乏佳能APS-C畫幅機身搭配經典紅圈頭EF 24-105 F4L或是EF 17-40 F4L的用戶,固然APS-C畫幅機身可以兼容EF鏡頭,但其弊病也是顯而易見的。
類似這種配鏡方案經常見到
以佳能EF 24-105 F4L鏡頭為例,當其安裝在諸如EOS 6D這樣的佳能全畫幅相機時,其實際焦距就等於鏡頭上標註的焦距,即廣角端24mm,長焦端105mm。而將其安裝在佳能APS-C畫幅相機上時,就需要在物理焦距的基礎上各乘以焦距轉換係數1.6,這樣,其等效焦距就變成38-168mm,廣角端幾乎喪失殆盡,這也就是為什麼很多人在APS-C畫幅相機上掛24-105後發覺廣角端不夠廣,因為38mm無論如何也稱不上「廣角」兩個字。因此除非您只是用APS-C畫幅相機過渡、未來必上全幅,否則筆者並不建議這種配鏡方案。
說了半天相機還是回到自己的老本行手機上來,事實上手機攝像頭感光元件焦距轉換係數的算法與相機是相同的,但有一點區別就是手機的感光元件對角線長度算法發生了變化。一般來說描述一塊感光元件的尺寸都是以長寬毫米數相乘來表示的,不過大多數消費級卡片機和手機中的感光元件採用的是「1/XX英寸」這樣的表示方法。但請切記,這裡的1英寸可並不是通常意義上的25.4mm,而是另有文章。
電子管(圖片來自維基百科)
上世紀中後期,電子管是電視攝像機的感光元件。電子管的外部有一個玻璃罩,其外徑雖然包括了玻璃罩的厚度,不過這一層罩子並不參與成像,因此實際成像區域只有1英寸(25.4mm)的約2/3也就是約17mm。雖然電子管早就退出了歷史舞臺,但這一計算方式卻歷經滄桑保留了下來。
手機等效焦距一算便知
看到這裡相信對大家來說計算手機感光元件的尺寸就不算是難題,以筆者所使用的nubia Z5S mini為例。nubia Z5S mini內置的是索尼IMX135感光元件,尺寸為1/3.06英寸。按照之前介紹的算法,17÷2.3≈7.39。已知索尼IMX135的長寬比為4:3,設感光元件的長為4x,寬為3x,則有(4x)²+(3x)²=7.39²。可得x≈1.47,乘以係數,可知1/3.06英寸感光元件的尺寸約為5.9×4.4mm。
nubia Z5S mini樣張(物理焦距5mm等效焦距約29mm)
佳能EOS 600D+18-135 IS Ⅱ樣張(物理焦距18mm等效焦距約29mm)
索尼α7+FE 24-70樣張(物理焦距28mm)
那麼,nubia Z5S mini的焦距轉換係數就是43.2÷7.39≈5.85。我們再回到文章開始時候貼的三張實拍圖上,可以看到nubia Z5S mini樣張EXIF顯示的焦距為5mm,則其等效焦距為物理焦距5×焦距轉換係數5.85≈29。佳能EOS 600D+18-135 IS Ⅱ的樣張焦距為18,等效焦距為物理焦距18×焦距轉換係數1.6≈29。而索尼α7本身是全畫幅感光元件沒有轉換係數一說,因此28mm的物理焦距就擺在這裡。三張照片雖然由不同CMOS尺寸的設備拍攝,但由於等效焦距近似,因此圖像視角也就接近。
這樣看來,只要用戶掌握了某款手機的感光元件尺寸(官網大多可以查到),就可以計算出感光元件的對角線長度,繼而得出焦距轉換係數。用手機實拍一張照片,用照片EXIF信息中的焦距乘以轉換係數,就能夠判斷這款手機攝像頭的廣角端到底有多少mm。
手機攝像頭廣角多少一拍便知
文章的結尾希望手機廠商們不要指責筆者揭露了什麼行業內幕,其實這也不算是什麼內幕,對消費者而言,掌握正確的信息才是最重要的。今後如果消費者是被攝像頭「大廣角」這一點吸引購機的話,買之前不妨按照筆者所說的方法一試。