了解相机光圈及其重要性

在过去的三年左右的时间里，每次宣布手机时，他们都会看到相机的部件，“光圈”这个词会被抛出。随着Galaxy S9即将推出，你即将再次听到它。如果有关可以调节光圈的相机镜头的传言是真的，我们将听到至少200％推荐的光圈通话剂量。但是这是什么意思？究竟是什么？

在其最简单的形式中，光圈是光穿过的孔。在谈论摄影时，“洞”是镜头前面的开口（不是镜头直径本身），而词孔具有更大的意义，成为摄影师可以参考的设置。这是图像捕捉的三个基本支柱之一，以及ISO和快门速度，虽然所涉及的科学和数学使得光圈设置对于一系列原因很重要，但对于任何拍摄照片的人来说，最重要的两个是焦点。和曝光。准备深入研究所有这些，直到它有意义吗？大！我们也是。

摄影的三角恋

之前我曾提到光圈是摄影的三大支柱之一，还有ISO和快门速度。这三种设置一起被称为曝光三角形 ，每种设置都可以对照片的外观产生巨大影响。它们影响的不仅仅是图片的曝光（亮度），所以不要让这个名字欺骗你 - 它们是使图片看起来很棒或太可怕的最大因素。

光圈，快门或ISO的任何更改都会影响所有三种设置。

这三个设置需要平衡，所以你真的不能谈论一个，而不解释其他人可以做些什么。相机需要能够及时冻结并在正确的位置重新创建正确的颜色并能够定义右边缘，并且光圈，ISO和快门速度是实现它的三个设置。如果您希望拍摄出精美的照片，如果不调整至少一个其他设置，则无法调整一个设置。

ISO

ISO是相机传感器对光线灵敏度的测量值。当使用实际胶片时，您购买了不同的ISO级胶片，因为没有传感器，ISO是图像曝光的不可调节部分。我们现在的事情好多了。使用现代数码相机，我们可以即时控制传感器的灵敏度。从技术上讲，我们控制应用于信号的捕获后增益水平，因为这样更容易，将大大延长传感器的寿命，并提供相同的结果。

较低的ISO意味着较低的噪音。

理想情况下，较低的ISO更好，因为这意味着在过滤掉的任何后处理的最终结果中存在较少的噪声（不是现实生活设置的重建像素）。当处理必须去除噪声时，它会根据周围没有噪声的像素进行消除并做出有根据的猜测。较少的猜测意味着更好的照片。但是大多数时候使用超低ISO设置是不切实际的，因为快门速度和/或光圈开度无法补偿。

增加ISO设置可提高对光线的敏感度，使您可以使用来自任何光源的较少光线拍摄照片。关于ISO设置，有三件事需要记住：

ISO编号越低，传感器对光的敏感度越低。 ISO编号越高，传感器对光的敏感度越高。
当信号变得更敏感时，信号会吸收更多噪音。这意味着较低的 ISO数字具有较低的噪音， 较高的 ISO数字具有较多的噪音。
当您无法打开更宽的光圈或无法减慢快门时，您可以使用更高的ISO来“冻结”动作并拍摄不模糊的照片。

快门速度

快门速度是指拍摄照片或拍摄视频帧时快门保持打开状态的时间长度。当快门打开时，光线会进入，因此更快的快门速度无法收集，曝光也会降低。当然，情况恰恰相反，速度较慢会导致曝光率增加。想象一下曝光时使用这种方式作为照片的亮度或黑暗，一切都完成后你就可以掌握它的含义了。

在谈论快门速度时，速度越低越快。

当快门打开时，传感器正在收集有关它可以“看到”的所有内容的数据。当传感器前方框架的任何部分移动时，结果将会模糊，因此大多数情况下，更快的快门速度可以更好地获得清晰的对焦照片。

如果降低快门速度（也称为快速快门），则需要升高ISO或打开光圈以增加曝光。但是你的照片会更快，更快。
如果增加快门速度（较慢的快门），可能需要降低ISO或关闭光圈以减少曝光。但是你的照片会不那么清晰，甚至可能会因较慢的快门而模糊。

每个相机都有一个快门，甚至是你的手机。胶片相机需要一个实际的机械帘来打开和关闭，但许多数字小型传感器相机（包括你的手机）只是将数据捕获作为快门。这就是为什么你可以在许多手机上打开或关闭快门声音的原因; 没有什么能够产生噪音，它只是由软件生成并定时发送到快门。

光圈

光圈是测量相机镜头的光圈是如何打开（或关闭）的。它以f值为单位进行测量，表示焦距（从镜头上的聚焦点到传感器前面的距离）与光圈直径（镜头前面的孔）之比。你不需要记住它或做任何数学运算，但你需要知道较低的光圈值是一个更宽的光圈，允许更多的光通过镜头并到达传感器。

较窄的光圈（较高的光圈值）需要较慢的快门或较高的ISO设置以增加曝光。
较宽的光圈（较低的光圈值）需要较快的快门或较低的ISO设置以减少曝光。

如您所见，光圈只是正确曝光照片的一部分。但是像快门速度和ISO一样，光圈也会影响清晰度。曝光三角形的每个部分也会在调整照片时更改照片的另一个元素。更改ISO会增加噪点，更改快门速度会增加运动模糊，更改光圈会改变所谓的景深。

一切都不是肖像模式

你可能想知道为什么你的相机上的光圈不仅仅是超低，它可以放入所有的光线。嗯，除了在很多情况下使照片过度曝光外，景深也会太窄。

正确的景深可以使画面变得更好。

景深是照片中最接近的物体与仍然聚焦的照片中最远的物体之间的距离。相机镜头只能将物体聚焦在一个地方。超出该精确点的任何东西都不会聚焦，并且会从光圈形状的中心点向外模糊。看起来对我们眼睛聚焦的部分是在景深中。

当某些东西足够远时，只要设备可以调整ISO和快门速度足以补偿，af / 5光圈（左）和af / 25光圈（右）之间的差异是最小的。你的手机不能，结果会很吵。很吵。

忽略光圈，ISO，快门和曝光，镜头能够产生的最大直径景深被称为其混乱的圆圈 。景深的直径越大，镜头距离焦点越远，直到达到混乱的圆圈。这意味着拍摄街对面的东西有更宽的景深，可以拍摄几英寸远的东西并使用完全相同的设置。对我们来说，聚焦在足够远的地方的镜头看起来会有一个全宽度的景深，我们可以看到的所有东西都是焦点，但是相机传感器可以比我们的眼睛更好地处理它前面的东西。

我们看到的与我们得到的结果

最重要的是我们能看到什么，而不是镜头能捕捉到的东西。

景深决定了照片中哪些区域是焦点。通常情况下，我们希望整张画面清晰锐利，但有一个明显的点吸引我们的目光。摄影师需要确保拍摄对象以引人注目的方式构图，但景深使得该拍摄对象比其他照片更“清晰”。理想情况下，一切都在焦点，我们无法看到实际焦点下降的位置，而只是我们感觉到一点点差异。摄影是部分视觉幻觉以及部分艺术和其他一切。

简而言之，为制造相机镜头的公司工作的人有很多需要考虑的因素，并且需要进行大量非常复杂的数学计算。当他们在智能手机中设计一个非常小的固定镜头时，一切都变得更加复杂。而且这一点非常重要，因为最重要的是，无论向我们投掷什么数字，我们都希望我们的照片看起来很棒。

令人敬畏的肖像

肖像摄影是一般规则的例外。当你有一个单一的主题 - 可能是一个人或一个宠物或一群朋友或其他任何东西 - 你想要在简单而愉快的背景下脱颖而出，如果正确完成，肖像照片看起来会令人难以置信。

通常，肖像使用宽光圈来创建窄景深。除了适当的曝光和稍微调整的颜色外，这还会产生一个结果，即主体看起来与背景隔离。这对于具有更快的镜头和全手动控制的相机来说很容易，但对于像智能手机这样的东西来说却不那么容易。

Pixel 2使用纯软件解决方案同时拍摄普通照片（左）和人像模式照片（右）。

不同的公司正试图以不同的方式进行肖像拍摄。谷歌和华为正在使用机器学习和功能强大的硬件来通过软件和处理来创建肖像。三星首先关注硬件（原谅双关语），为图像处理器提供多个角度和焦距。 Apple正在做这两件事。这两项都不是新的，我们在过去的五年中看到了诺基亚，中兴，LG等公司的多个镜头和软件可调节的景深，但技术已经向前发展，结果也好多了。

注意我说“更好”而不是完美。虽然可以从任何一款功能强大的旗舰手机上拍下精美的人像照片，但大部分照片都是平均水平。它们似乎都错过了景深边缘的细微之处，并在背景上应用了均匀的模糊，使得事物看起来有点不自然。创造一个每次看起来都很好的景深效果很难，但我们已经到了那里。

智能手机上的可调光圈？

如果传闻属实，我们会看到Galaxy S9上有一个用户可调节光圈的相机。细节很稀疏，所以我们不知道这是否意味着打开或关闭镜头盖上的光圈或可以控制景深效果的软件的实际机械方式。

我认为这意味着一种调整焦点的方法，就像我们从众多公司看到的那样，以及一种调整实际景深效果的方法，而不仅仅是在处理后模糊照片的某些部分。智能手机的老手们会记得诺基亚的Refocus功能与我所描述的非常相似。现代硬件应该能够比我们在2013年看到的更快地获取所需的所有数据，拍摄照片不会花费太长时间或者不那么繁琐。

无论三星如何提供可调节光圈，如果他们这样做，很容易理解为什么。这一切都可以追溯到景深。

2017年的硬件在调整2013年的景深方面要好得多。 2013年的硬件一点也不差。

大多数小型镜头专为我们手机使用的图像传感器类型而设计和磨削，因此它们最清晰，景深介于ƒ/ 5.6和ƒ/ 8之间。这是非常狭窄的，不允许大量光线，但它减少了色差，使您的相机再现的颜色尽可能接近原始。使用设置为偶数f / 5.6的固定光圈系统不会产生没有高ISO（请记住，这意味着很多噪音）和/或慢速快门（这意味着模糊的照片）曝光良好的照片，所以光圈加宽，一点锐度交换为一个更灵活的系统。

随着我们手机中的相机接近ƒ/ 0.5（根据Sidney F. Ray的应用摄影光学的理论最大值），正常照片中的锐度越来越高。很难使快门慢到足以允许适当的曝光并产生正确聚焦和锐利的照片，因此ISO增加并且SNR（信噪比）变得越来越高。在拍摄普通或广角照片时，这对解决狭窄的景深没有任何作用。

我们已经看到像素大小增加以补偿并且相机电路构建以比以前更好地处理噪声，但是如果您是一家公司想要专注于使用硬件来获得更好的照片而不是软件，那么下一个合乎逻辑的步骤是完善使用多个孔径的方法。我不确定三星会对Galaxy S9的相机产生什么样的期待，但三星需要迈出下一步才能做到这一点。