镜头与机身的匹配问题之探讨

   摄影业发展到现在已走过了一百多年历史了，早期照相机机是大型的箱型座机，使用大平面胶片，胶片盒可移动位置来满足所需的尺寸。后来发明了胶卷，使得相机小型化成为可能。相机和胶卷分135和120两种规格，由于镜头分辨率和胶卷颗粒度的不断提高，120型为专业型，135型为普及型。又以单反相机为主流，镜头与机身分离，不同的镜头可满足主题需要，不同的机身所携带不同感光度的胶卷可对付光线明暗的环境条件。

   信息革命后，数码单反相机(DSLR)成像面以电子传感器代替胶卷，但仍保留大部分胶卷相机的传统功能。在买单反相机时，通常是机身与镜头分开购买的，很多初学者并不知道镜头与相机有搭配的问题，以为只要是同一厂家制造的，机身与镜头必定搭配。这种想法在胶卷相机的时代是正确的，因为那时的135胶卷底片的成像画面都是统一规格36mmX24mm的，我们将它称为全幅底片。现在是数码相机年代，成像面是感光元件-传感器（sensor）。由于传感芯片制作工艺复杂，成本昂贵，几乎占了数码相机成本的一半。为了节约成本，缩小芯片面积是关键，所以廉价相机的传感芯片都是很小的，比如手机上的感光芯片就做得非常小。

   目前相机的传感器分CCD和CMOS两种类型，性能各有优劣，CCD工艺更复杂，价格比CMMOS高。但为什么高档相机仍用CMOS？一是成本，二是省电。目前市场上销售的单反机身根据芯片的面积的大小分全幅（fullframe）和半幅（crop or APS-C）两种，分别有与之匹配的两类镜头：全幅镜头和半幅镜头。其实称crop为“半幅”不准确，APS-C面积不足full frame面积的一半。crop是剪裁的意思，凡小于fullframe sensor size的都被称为是crop，我只是为了方便才称它为半幅，否则就要使用英文了。

   一般来说，fullframe镜头可用于crop机身上，crop镜头不可用于fullframe机身上。因为crop镜头的成像图案只能覆盖fullframe sensor的一小部分，因此画面会出现暗边角。更可怕的是，在佳能相机上，假如crop镜头用在fullframe机身上，将会毁坏机身和镜头。因为crop镜头座比fullframe镜头座突出了一些（见以下附图），且fullframe机身的反光镜比crop机身的反光镜大，两者叠加造成彼此碰撞。所以佳能公司为了避免两者混用，有意在机身与镜头的卡口上作了手脚，使的crop镜头无法与fullframe机身对接。尼康相机则没有这种问题，任何尼康镜头都可以与任何尼康机身安全对接。相比之下，尼康显得大众化一些。

   （上图为crop（EF-S） 镜头，下图为fullframe（EF）镜头。crop镜头座明显比fullframe镜头座多出一截，会碰伤fullframe机身的反光镜。）

   严格地说，两者是不能混用的。也就是说，fullframe镜头必须与fullframe机身相配合，crop镜头必须与crop机身相配合，否则清晰度和亮度都有损失。即使fullframe镜头可以与crop机身对接，但像素将降至机身原有像素的1/3左右。比如crop机身的像素为24m，用全幅镜头时只剩10m左右，原因是fullframe镜头的清晰度设计以涵盖全幅芯片为目的，而crop芯片小，只能接受其中的一小部分，等于将它裁剪了大半。这还不算，通光量也被衰减一倍以上，这意味着要用较低的快门速度，较大的光圈，较高的感光度。再加上景深视觉改变（焦距X1.6倍），等等弊端防不胜防。这些损失是惊人的，不可接受。要知道，好镜头价格在一万美元以上，若被滥用，几万美元的fullframe镜头的画质还不如几百美元的crop镜头的画质。

   以上的评论不是危言耸听，希望初学者务必在意，不可掉以轻心。总之，镜头是为机身而设计的，镜头与机身的搭配与设计有关，为了充分发挥相机的效用，镜头与机身的合理匹配十分重要。

  说来说去都是感光芯片搞得鬼，统一不就没事了嘛。

   那么，哪些属于fullframe镜头，哪些属于crop镜头，如何区分它们呢？以佳能镜头为例，EF型号属于fullframe镜头，EF-S型号属于crop镜头。以尼康镜头为例，DX属于crop镜头，FX属于fullframe镜头。

   下面介绍一下镜头上的识别标志，以佳能 CANON ZOOM LENS EF 24-105mm 1:4 L IS USM 为例（见以下附图），其中：

   EF: electro-focus （电子对焦，所有佳能的镜头以它为标志，是为fullframe机身设计的镜头）

   EFS: electro-focus small image circle (佳能专为APS-C格式相机设计的crop镜头，它们的像场较小，无法覆盖fullframe相机的感应器，所以不能用于fullframe机身。）

   L: luxury lens (豪华镜头或专业镜头，通常这类镜头有一道红圈）

   IS：image stabilization (图像稳定装置，俗称防抖装置）

   USM: ultra shound motor (超声波马达）

   STM: Stepping motor （步进马达）

   (上面一款带有红圈的镜头市场价格为一千美元，下面一款带有白圈的镜头市场价格只须六百美元。)

   不少初学者经常提到的这样的问题：fullframe与crop的差距有多大？我该买哪种？

   我的回答是：得看你的目的。从成像质量看，fullframe相机好；从性价比来说，crop相机好。我给fullframe打100分，给crop打91分，就那么一点点，你们看着办吧。

   其实对绝大部分人来说，没必要买这种又大又笨的单反相机，有架 point & shoot（直译为：瞄准即拍）的傻瓜相机就可以了。假如你觉得单反机好玩，一定要买。我建议：

   1）以拍生活照及纪念照为主的，一年也用不上几次的人，买crop相机为好。数码相机依赖电子设备的成分高，电子元件存在老化问题，寿命都不长。不建议你们买fullframe相机，没必要花冤枉钱。

   2）已经买了crop相机的人，想必已经有了crop镜头，如果再买fullframe机身，意味着那些crop镜头将成为废品，太可惜了，不赞成你们改买fullframe机身。

   3）摄影爱好者，发烧友，建议你们一次到位，花大价钱买fullframe相机。因为摄影器材的开销与你花费在外出旅游和时间，图像后期的加工处理相比，简直是九牛一毛。

   我来介绍一款价廉物美的，用途广泛的，适合绝大部分人的傻瓜相机（point & shoot camera，下图）：尼康Nikon Coolpix P900。 它具有16m像素, 83x光学变焦比（等于135相机的24mm-2000mm），几乎涵盖市面上生产的所有单反镜头（鱼眼除外），以一当百，市场价格只须$599。就目前的单反镜头来看，无论变焦还是定焦，都没有长焦段超过1000mm的，而且价格惊人。

   思考题：

   1）假设将来厂家为全幅单反相机设计一款2000mm的镜头，估计这镜头与反坦克火箭筒一般大。可是尼康P900的镜头那么短就做到了2000mm，为什么？

   2）传感器sensor的面积与像素的密度有必然的联系吗？

（以上图片均来自网络）

休里

November 30th， 2016