光圈系数/F数/光圈值/光圈F值

一、F数：相对孔径的倒数

    在照相机行业里，一般不常使用相对孔径的概念，而是使用相对孔径的倒数（f'/D），称之为F数，也叫光圈数，记作F/...。

F=f/D

F-----光圈值，它是一个比值，没有单位

f-----焦距大小，一般以毫米mm为单位，135相机的标准焦距是50mm

D-----通光口径，单位mm，镜头在某一焦距下最大通光孔洞的直径(要区别滤镜口径，他们是不同的)

    在某一焦距下，你的通光口径D越大，光圈值F也就越小，相机接受的光亮也就越多，景深越浅，例如50/1.2在F1.2时可以达到极浅的景深 。

二、光圈数值 F/光圈值

    平时看到的 F 值以及 f / 值，都是“光圈系数”，光圈系数就是相对孔径的倒数，也就是“焦距 ÷ 有效孔径”。

    相对孔径是 1:2.8 的话，对应的光圈系数就是 F2.8 或 f / 2.8，把分数变成整数，看着简洁多了。

    例如针对 50mm 的标准镜头而言，最大的通光直径为 29.5mm，其最大相对孔径的计算值为 29.5mm÷50mm=1：1.7。其最大光圈的计算值为 50mm÷29.5mm=F1.7。也可以理解为将通光直径设为 1，焦距就对应 1.7。

    F 值越大，光圈越小，进光量越小；F 值越小，光圈越大，进光量越大。

    镜头的焦距/镜头通光直径得出的相对值

    光圈值，是镜头的焦距/镜头通光直径得出的相对值（相对孔径的倒数）。

三、怎样计算光圈数值

    常见的光圈数值有 F1.4、F2、F2.8、F4、F5.6、F8 等大小，每个光圈相邻 1 挡，进光量为 2 倍关系。

    F1.4 比 F2 大 1 档，F1.4 的进光量是 F2 的两倍。放在实际应用中，F1.4、10s、ISO100 拍出的亮度等于 F2、10s、ISO200 也等于 F2、20s、ISO100。

    除了相邻 1 档的光圈，还有相邻 1/3 档的光圈，如 F5.6、F6.3、F7.1、F8，每档光圈的进光量相差 1/3 倍，可以更加灵活的控制曝光。假如你使用了快门优先模式拍摄，ISO 也设置了固定数值，只有光圈是相机自动。当前相机给出的光圈数值是 F6.3，你用曝光补偿增加 0.3EV 的曝光值，相机就会把光圈设置为 F5.6。

   那么，1.4、2、2.8 这样的数字是怎么计算出来的呢？

    假如我们正在用上面那支 50mm 镜头拍照，现在是光圈 F1.7。想要增大一档光圈，就要把通光圆的面积变为原来的 0.5 倍。圆的面积是 πr²，让面积成原来的 2 倍（2πr²），就要把 r 变成原来的√2 倍，约等于乘 1.414。

    所以，光圈数值就变成了 50÷（29.5×1.414），变形得到（50÷29.5≈1.7）÷1.414。因此，相邻一档（2 倍）的光圈数值相差 1.414（√2）倍。相邻 1/3 档（1.3 倍）的光圈数值相差√1.3 倍。F2×√2 是 F2.8，F2.8×√2 是 F4，F5.6√1.3 是 F6.3。

四、镜头的纳光能力

    咱们先从基本的概念入手：镜头可以纳光，拍照时镜头先纳光，再将光线传送到 CMOS 上成像。镜头纳光的多少就可以影响照片的明暗程度。

    人们用“相对孔径”来表示一个镜头纳光的多少，相对孔径就是“有效孔径 ÷ 焦距”。

     没错，焦距和孔径都会影响进光量，现在知道为什么长焦镜头的光圈都小了吧。

    镜头上也都标注着“相对孔径”的大小，比如 1:2，意思就是这个镜头的最大相对孔径是 1:2，是一支恒定光圈镜头。再比如 1:2.8~4，一般就是最短焦距时的最大相对孔径的 1:2.8，最长焦距时的最大相对孔径的 1:4。

五、相对孔径：

    控制镜头进光量，需要由镜头的所谓“孔径光阑”(Diaphragm)来控制。

孔径光阑都是位于镜头内部，通常由多片可活动的金属叶片(称为光阑叶片)组成，可以使中间形成的(近似)圆孔变大或者缩小，以达到控制通过光量大小的目的。

    我们用“孔径”来描述镜头的通光能力，而孔径受到光阑的控制。

    对于不同的镜头而言，光阑的位置不同，焦距不同，入射瞳直径也不相同，       用孔径来描述镜头的通光能力，无法实现不同镜头的比较。

    为了方便在实际摄影中计算曝光量和用统一的标准来衡量不同镜头的孔径光阑实际作用，采用了“相对孔径”的概念。

    相对孔径 = [镜头焦距] / [入射瞳直径] = f/d

    比如某个镜头的焦距为50mm，入射瞳直径为25mm，那么该镜头的相对孔径就是50/25=2。

    通常表示相对孔径的办法是在相对孔径前面加入[f/]，比如f/1.4、f/2、f/2.8等，也有用1:2来表示f/2的。通常镜头标记上用类似1:2的方式更多些。

在实际使用中，很少使用“相对孔径”的称呼，通常都是用“光圈系数(f-Stops)”来称呼，简称“光圈”或者“f-系数”。

在镜头的标记上，通常都是标记镜头的最大光圈系数

现在标记镜头的相对孔径都是用了一系列标准化的数值：

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

     可以看到：每一个数值都与相邻数值有一个根号2的关系，表明后一个数值的通光量为前面一个的一半，前一个数值的通光量是后面一个的两倍。因为根据圆面积的计算公式，镜头通过的光量与f系数的平方成反比。

比如：f/5.6的通光量是f/4的一半；是f/8的两倍。

     由于采用了这样的标准化方式，对于不同的镜头，在快门速度不变的情况下，只要f-系数的相同，曝光量就是相同的。

     上面表格中从前一个数字变化到后面一个数字，称“f-系数变化一档”，从前面数字变化到后面数字(就是增大f-系数)，称为“缩小/收缩光圈”；反之，称为“增大/开大光圈”。

     在镜头上，有光圈调节环，用来控制实际拍摄的光圈。

     由于AF SLR的普及，现在一些品牌的镜头已经取消了光圈调节环，光圈的调节由机身控制，比如Canon EF系列、Minolta AF系列、Nikon G系列、Olympus Zuiko AF/Digital系列和Pentax J系列等。

六、光圈的作用

1、控制进光量：

由于光圈控制镜头进光量的作用，在暗弱的光线下拍摄，需要使用大光圈镜头，一获得更多的光量；而在明亮的场合，则使用小光圈不至于曝光过度。总之，可以通过光圈的调节，达到准确曝光的目的。

2、控制景深：

光圈的作用除了控制进光量外，另外一个很重要的作用是控制拍摄画面的景深。

3、控制像质：

由于光学原理和制造成本的限制，摄影镜头在全开光圈时的像质并不是最佳的，通常在收缩光圈后，像质有明显的改善。

每个摄影镜头都有一个或者多个最佳光圈，在这些最佳光圈下，画面的质量达到最好，分辨率高、反差均衡等。

不同的镜头，最佳光圈的位置也不尽相同。一般而言：最佳光圈出现在最大光圈收缩2档或者3档的位置。比如最大光圈为f/2.8的镜头，最佳光圈为f/5.6或者f/8。

七、圆形光圈

严格来说，由多片光阑叶片形成的是多边形而不是圆形。多边形光阑会使真正的通光量与标称的通光量有一定的差别。由于这样的差别很小，实际使用中可以忽略不计。

近年来，由于设计和制造工艺的改进，开始流行圆形光圈，就是在最大光圈收缩两档，依然保持圆形。这类光圈的优点是：

1、使实际光圈与标称光圈的差别减小；

2、改善了焦外成像效果。

八、相关文章：《F数》

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