很多人都說不存在等效光圈概念，從無忌的老法師，到一些攝影媒體圈的編輯，對等效光圈概念嗤之以鼻的貌似不少。而有意思的是他們又無一例外的對“等效焦距”這一概念表示全盤接受。

實際上，別說等效光圈了，0就連“光圈”這個概念，都是攝影術(shù)發(fā)明一百多年之后才出現(xiàn)的。光圈也被稱為“相對口徑”，其實按今天的語言習慣也可以被稱為等效口徑，要按照某些人的邏輯，孔徑就是孔徑，是幾毫米就是幾毫米，怎么還能相對、等效呢？各種“等效”概念的出現(xiàn)，說白了都是為了方便，只要效果相等即可，至于它們本質(zhì)上是否相同并不重要。

等效焦距的本質(zhì)是視角等效，然而為什么我們要講等效焦距，而不說等效視角，雖然后者似乎看起來似乎更合乎“物理本質(zhì)”？很簡單，我現(xiàn)在給一個視角50度的全幅鏡頭裝在截幅機上，請問當前的視角是多少？再假設你用50度的鏡頭拍出來的東西太小，請問你要改用視角多少的鏡頭才能把主體在畫面上的尺寸變大兩倍？這類問題你能在3秒鐘之內(nèi)報出答案嗎？焦距和等效焦距這個體系用起來就是比視角要方便，我直接加減乘除說等效 xx 毫米就行了，你非要繞個彎子強調(diào)“等效焦距根本就不存在，只是相當于全幅 xx 毫米鏡頭的視角”，說真的除了展現(xiàn)你比別人懂得更多（事實往往剛好相反）以外就沒什么卵用了。

根本原因是等效焦距概念解決了“三角函數(shù)（正切）對于一般人來說不容易快速計算”這個問題。本質(zhì)上還是一種數(shù)學工具。

所謂等效光圈也是同理，當然不是說鏡頭的光圈值真的改變了，而是在畫幅不同的情況下，等效光圈給了我們相等的效果，提供了跨畫幅比較的便利工具。這里的效果，指的是景深、弱光性能以及同結(jié)構(gòu)下的分辨率等。每個人在買鏡頭的時候之所以要看最大光圈值，也正是為了獲得這些光學性能。很不幸，如果你把實際光圈值當成衡量這些性能的標桿的話，你將會錯得離譜。

所以無論是等效光圈，還是等效焦距，都是一種便于處理問題的物理模型而已。如果你非要較真說不存在這樣的物理實體，那么也是呵呵噠。

首先簡單介紹一下景深的物理定義：

理論上來說，只有位于某一特定平面的點光源（下圖點A）所發(fā)散出的光線才可以被理想鏡頭在底片上重新還原為一個點（A'）。偏離點A所在平面的點光源（B）將匯聚在另一平面上（B'），導致其在底片上形成一個光斑，也就是所謂的彌散圓（Circle of Confusion）。

B點離A點越遠，則彌散圈越大，大到一定程度后B點便被虛化。A點前后能清晰成像（彌散圓直徑小于一定值）的范圍被稱為景深。

用簡單的中學幾何知識很容易算出彌散圓直徑（稱為C）：
（很明顯由B'點分開的左右兩個藍色三角形相似）。其中D為光闌的物理直徑，即D=f/F（焦距/光圈F值）。
根據(jù)高斯公式1/u+1/v=1/f（1/像距+1/物距=1/焦距），代入上式得到：


因為一般來說Ua>>f（物距遠大于焦距在非微距攝影當中都基本成立），故公式可以簡化為：

設有大小不同的兩塊底，大底的邊長是小底的x倍，很明顯此時根據(jù)等效焦距關(guān)系有：（此時應該保證Ua、Ub都相等，因為必須同構(gòu)圖，討論才有意義）

所以我們得出了一個結(jié)論：對于同構(gòu)圖、同攝距、同光圈f/值的不同畫幅系統(tǒng)來說，畫幅對角線長度為1/x的小底，其彌散圓直徑是大底的1/x^2。

不過并沒有完。實際有意義的值不是彌散圓的絕對大小，而是彌散圓的直徑與傳感器邊長之比（假設大小底的像素相同），所以用△Cx表示彌散圓的相對大小的話，有：

所以小底相機在使用同樣的光圈f值的情況下，其實際有效彌散圓直徑只有大底相機的1/x。為了補償這一差距，小底相機需要將光圈開大x倍，xF這個數(shù)值，就是景深這里的等效光圈。其折算倍率等于焦距折算倍率，也即傳感器的邊長之比。

例：D7100要獲得和D610相同的景深，在D610使用36mm/f2.0的時候D7100就需要使用24mm f/1.33。此時構(gòu)圖（視角）是一樣的。這時候我們就可以說D7100上這支24/1.33鏡頭的等效焦距是36mm（視角等效），等效光圈是f/2.0（景深/信噪比等效）。

而用實際光圈計算景深，對于不同畫幅來說，算出來的結(jié)果顯然沒有參考價值。

1、實際景深其實與焦距、畫幅、光圈f/值都無關(guān)，可以認為只取決于光圈的實際口徑（f/F）和對焦距離。（這里有個前提是Ub>>Ua，一般需要虛化的場景都可以滿足）

2、等效光圈決定景深，等效焦距除以等效光圈決定遠景虛化能力。

以下討論認為拍攝時快門速度相同，這也是個基于實際使用的前提。

為什么全幅高感好？之前我們從實際放大倍率的角度討論過這個問題，今天我們再從等效光圈的角度來考慮一下。

首先說明一個前置命題：光線（以及其攜帶的信息）可以看作一個矢量場。

至于矢量場是什么這并不重要，大家完全可以看作向你發(fā)射來的光束是一排等密度的箭矢，你的受光面積越大，中箭數(shù)量也就越多（接受到的光的縱能力大）。

這個參數(shù)在數(shù)學上叫做矢量場的通量，也是我們接下來要討論的東西。

（或者說一下磁通量和磁通密度這兩個東西？相信中學讀理科的人應該都還有印象吧。其實光通量也是一樣的道理）

所以“光圈（嚴格來說是T-Stop）是多少，通光量就是多少這一觀點是錯誤的。假設同一支50/1.8，搭載在M43畫幅和全畫幅的機身上，開同樣的1.8光圈，很明顯接收到的光通量，M43畫幅只有全畫幅的1/4。

那么，假設你又開了同樣的ISO800，而根據(jù)我們的常識，同光圈（T值）、同快門、同ISO感光度下所有畫幅相機輸出的亮度應該是一樣的；

然而對于傳感器來說，卻并不是這樣。

很顯然在上面的例子當中，M43傳感器接受到的光通量是全幅的1/4。然而又要輸出同樣的亮度，怎么辦？

只好強行增益信號了。

假設全幅ISO800的時候程控電壓放大器需要設置為2倍增益，那么對于M43來說，就是8倍。中間差了log2(8/2)=2檔的增益，而根據(jù)我們的常識，高增益會導致輸出信噪比的降低（本質(zhì)上是因為對于光量子噪聲而言信號總強度越低信噪比越差，而放大的時候是整個信號一起放大），這也就是小畫幅高感差的另一個解釋。

P.S.：這也是為什么有人會說不存在等效光圈（實際上他想說的是”在曝光中不存在等效光圈“）的原因。究其根本就在于這個ISO感光度值的定義只考慮輸出亮度，對于傳感器開多少倍增益，它是不管的。這在簡化了攝影師的拍攝流程（想象一下相機不標感光度，而是標實際增益倍數(shù)是一件多么可怕的事情）的同時，也給部分愛好者帶來了一定的困擾。

如果我想要M43獲得跟全幅相同的信噪比，怎么辦？

加大四倍通光量就行了。

如何加大？

開大光圈啊，正好兩檔（S=πr^2)。

這就是傳感器高ISO弱光畫質(zhì)這里的等效光圈。和景深是完全一樣的算法，等效光圈=物理光圈（f/）×焦距倍率。

例：D7100要獲得和D610相同的高感信噪比，在D610使用f2.0 ISO3200的時候D7100就需要使用f/1.33 ISO2132。此時曝光量是一樣的。這時候我們就可以說D7100上這支24/1.33鏡頭的等效焦距是36mm（視角等效），等效光圈是f/2.0（景深/信噪比等效）。

而用實際光圈計算高感信噪比，對于不同畫幅來說，算出來的結(jié)果顯然沒有參考價值。

當然還有個前提，傳感器的像素相同，而且采用同代技術(shù)制造（或者都是理想傳感器）。諸如拿5D2和A7S說事的人我覺得你可以打住了……

實際上我們討論光圈的時候，說的無非是信噪比（大光圈鏡頭可以開更低的ISO）和景深（大光圈鏡頭虛化好）這兩部分。而經(jīng)過上面的討論分析，對于這兩部分內(nèi)容的計算都應該采用該畫幅下的等效光圈，物理光圈其實已經(jīng)毫無意義。

其實想了想，好多不承認等效光圈問題的，只是因為自己入錯了門買錯了鏡頭。比如個把M43用戶拿著某只25/0.95頗為自豪，然而實際上無論從景深還是信噪比來看，都是等效50/1.9的水平，也就是個全幅的小痰盂。

等效光圈只是個分析問題時常用的數(shù)學工具，而在拍攝當中由于ISO感光度的定義已經(jīng)幫你拉平了這些東西，所以大可認為“在曝光中不存在等效光圈”，把這些東西忘掉就好了。