作為一個(gè)同時(shí)擁有1/2.3、1/1.7、1英寸、M43、APS-C、全畫幅和中畫幅數(shù)碼器材的鍵盤攝影師，在很多場(chǎng)合都聽說過關(guān)于中畫幅的一些討論，有一些是崇拜，有一些是不齒，當(dāng)然更多的還是迷茫，毫無疑問價(jià)格與畫幅是單調(diào)遞增的關(guān)系，那么中畫幅的貴究竟貴在何處，它是不是真能碾壓其他更小畫幅成像系統(tǒng)，就趁今天還有點(diǎn)兒空閑，就來與大家一起討論討論吧。

首先，與M43、APS-C、全畫幅能做到機(jī)身體型相當(dāng)接近，拍攝目的也幾乎一致不同，中畫幅無論體型還是工作用途都有著顯著的區(qū)別，所以“全畫幅可替代APS-C”這話幾乎沒問題，但“中畫幅可替代全畫幅”就完全是錯(cuò)誤的。

從歷史沿革來看，登場(chǎng)順序基本是大畫幅、中畫幅、全畫幅再到更小畫幅，中畫幅是大畫幅的妥協(xié)，全畫幅是中畫幅的妥協(xié)……而妥協(xié)的雙方是什么？其實(shí)就是用輸出尺寸（數(shù)碼時(shí)代就是分辨率）換便利性。也就是說，全畫幅以及更小畫幅的特點(diǎn)是輕巧和速度，而中畫幅往上的特點(diǎn)則是絕對(duì)的成像質(zhì)量。

那么具體來說，什么是成像質(zhì)量，又或者說如何定義“畫質(zhì)好”，從統(tǒng)計(jì)學(xué)和信號(hào)學(xué)的角度來說，對(duì)成像系統(tǒng)而言：采樣率、信噪比、動(dòng)態(tài)范圍是三個(gè)比較重要的指標(biāo)。采樣率其實(shí)就是像素總數(shù)，對(duì)于同一空間而言，在相同等效焦距、相同放大倍率、相同光照條件的情況下，以富士GFX50S為例，它有5060萬像素，而富士X-T3就只有2600萬像素，這意味著GFX50S的空間采樣率足足比X-T3高出了接近1倍，在粗暴假設(shè)它倆鏡頭像差完全一致的情況下，中畫幅的解析力會(huì)明顯高出1倍，而且當(dāng)它們同時(shí)輸出到829萬像素4K顯示器上時(shí)，GFX50S有2.6檔信噪比增益，而X-T3只有1.6檔，所以此時(shí)中畫幅的信噪比又要再高出1檔。

更有趣的事實(shí)還有：2600萬像素的APS-C，像素密度與1億像素的48x40、1.5億像素的60x48是完全相同的，像元邊長(zhǎng)都是3.76微米，而GFX50S的像元?jiǎng)t有5.3微米，所以中畫幅可以在單位像素面積更大的情況下，憑借傳感器總面積的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)獲得更高的輸出分辨率。而像元尺寸大小與電荷阱阱容、靈敏度閾值都有著相當(dāng)重要的關(guān)系：5.3微米像元滿阱可以做到21000電子數(shù)，而3.76微米像元大多就只在15000電子數(shù)以內(nèi)，即便前者讀出噪聲高出1倍，但像素信噪比就依然可以領(lǐng)先近2dB，再加上高像素總數(shù)空間采樣率帶來的縮圖增益，信噪比差距會(huì)進(jìn)一步加大。而靈敏度閾值就更是與像元尺寸直接掛鉤了，它代表了產(chǎn)生等同于傳感器噪聲電子數(shù)所需的光子數(shù)，顯然，這個(gè)閾值越低，說明傳感器能在越黑暗的環(huán)境下輸出有意義的圖像，在同等技術(shù)的前提下，像元越大閾值越低（所以很多森林防火監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)采用大傳感器低像素密度的型號(hào)）。

不過，與很多高像素總數(shù)機(jī)型一樣，GFX50S傳感器沒有覆蓋低通濾鏡，這意味著它的銳度是有保證的，但同時(shí)因?yàn)橄袼孛芏认鄬?duì)較小，面對(duì)高頻信號(hào)時(shí)就容易出現(xiàn)摩爾紋和偽色：

這里就順便解釋了一個(gè)問題：同為5000萬像素左右的5DSR是否能與GFX50S一戰(zhàn)？單看縮圖倍率兩者是一樣的，但在工藝相同的情況下：要么是像元尺寸的差距使得中畫幅信噪比依然高出一個(gè)臺(tái)階；要么就是像元尺寸接近，但中畫幅更高的像素總數(shù)讓它的采樣率激增，從而實(shí)現(xiàn)更高的像方分辨率和重獲縮圖倍率優(yōu)勢(shì)。

動(dòng)態(tài)范圍方面，根據(jù)定義，滿阱容量越大、讀取/復(fù)位噪聲越小，峰值動(dòng)態(tài)范圍就越高，也可變相理解為：最大不溢出滿阱電子數(shù)/信噪比等于1時(shí)的電子數(shù)。因此不難發(fā)現(xiàn)如果拋開分辨率，單純看動(dòng)態(tài)范圍，那像元尺寸就成了一個(gè)關(guān)鍵值，像元越大就越容易實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)范圍，如果把風(fēng)光攝影的另一項(xiàng)重點(diǎn)：分辨率也算進(jìn)來一起看的話，恰恰也能體現(xiàn)中畫幅的相對(duì)優(yōu)勢(shì)，因?yàn)榧幢闶侨嫹L(fēng)光最強(qiáng)級(jí)別的尼康D850，像元尺寸也只有4.3微米左右，GFX50S總像素多出500萬的情況下像元還更大，就更有利于做高動(dòng)態(tài)范圍和高信噪比，更何況中畫幅往往都是16bit模數(shù)轉(zhuǎn)換，比全畫幅主力的14bit精度更高。

但在動(dòng)態(tài)范圍方面全畫幅不是沒有機(jī)會(huì)，因?yàn)?433中畫幅與全畫幅實(shí)質(zhì)上只有0.3檔的通光量差，用高阱容二極管設(shè)計(jì)就能把這個(gè)差距給補(bǔ)回來，D850的雙增益設(shè)計(jì)使得它可以暴力增大光電二極管阱容，實(shí)現(xiàn)原生感光度的進(jìn)一步下探，所以它在ISO 64時(shí)的動(dòng)態(tài)范圍并不輸ISO 100的GFX50S。但畢竟這是彎道超車，論上限還是中畫幅更容易做高（因?yàn)槔碚撋现挟嫹材茏鲭p增益）。

信噪比就簡(jiǎn)單了，全傳感器總電子數(shù)/總噪聲電子數(shù)（或像素亮度均值/像素亮度方差），在工藝相當(dāng)?shù)那闆r下，更大的畫幅更有利，而極值也可以通過降低原生ISO來提高。上一張DxO關(guān)于D850和645Z的SNR測(cè)試對(duì)比就一目了然：

事實(shí)上GFX50S的高感光度信噪比從視覺上也能看出明顯是有優(yōu)勢(shì)的：

不過說到ISO就還得說標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)，同為F4、1/20秒、ISO 6400，GFX50S的輸出亮度不如佳能全畫幅，這說明它的同ISO數(shù)值電壓放大增益倍率相對(duì)較低，這一點(diǎn)與自家的X-T3是一致的：

可以看到左側(cè)的GFX50S明顯更暗，但拋開標(biāo)定的層面，單說機(jī)身的成像質(zhì)量上限，中畫幅先天就高出更小畫幅一截。但完整的成像系統(tǒng)還包含了鏡頭，因?yàn)橄駡?chǎng)較大的關(guān)系，中畫幅鏡頭有著比較鮮明的特點(diǎn)，首先是它的速度明顯比全畫幅慢，超過F2的大光圈鏡頭很少，而當(dāng)代全畫幅鏡頭早已有F0.95的設(shè)計(jì)，膠片時(shí)代1965年尼康就有F1.2全畫幅標(biāo)準(zhǔn)鏡頭出現(xiàn)，那么中畫幅為什么鮮有我們印象中的“大光圈”？先從設(shè)計(jì)來找原因，主要因?yàn)橄駡?chǎng)大，像高高，而包括慧差、縱向橫向Petzval曲率、縱向橫向像散場(chǎng)曲、畸變、橫向色差都直接與像高成等比，部分甚至是冪函數(shù)關(guān)系，如果要做大光圈就意味著需要強(qiáng)力的大口徑特殊鏡片或獨(dú)特設(shè)計(jì)來補(bǔ)償像差，會(huì)更進(jìn)一步的提高設(shè)計(jì)成本，而單看富士GF鏡頭也不難發(fā)現(xiàn)它本身也是在盡量控制體型，以GF63mm F2.8為例，它的前組是標(biāo)準(zhǔn)鏡頭常用的雙高斯設(shè)計(jì)，而且口徑相對(duì)較小，后組擴(kuò)束（也算增倍）后以較大的出射角覆蓋像場(chǎng)邊緣，但就算如此，它405克的體重也比全畫幅的50mm F1.4鏡頭要重了不少（佳能為290克），直徑粗了10mm，長(zhǎng)度長(zhǎng)了近20mm。

更何況就像一開始強(qiáng)調(diào)的那樣，中畫幅本身是以畫質(zhì)取勝，沉下心來上架子以小光圈拍攝以求像場(chǎng)均勻才是常態(tài)（沒看到都還是反差對(duì)焦么？），強(qiáng)行堆料上大光圈并不符合它的應(yīng)用目的（但不是沒辦法解決，這個(gè)后面再說）。

這里順便聊一個(gè)鏡頭分辨率的話題，從輸出結(jié)果來看，分辨率主要有l(wèi)p/mm（每毫米底片能識(shí)別多少線對(duì)）、cy/px（每像素周期，每個(gè)像素能區(qū)分多少線對(duì)，理論峰值是0.5，也就是1個(gè)像素代表一條黑線，鄰接像素則是白色間隔）和LW/PH（一個(gè)給定畫幅能塞入多少條線），不難發(fā)現(xiàn)LW/PH是整塊傳感器的總數(shù)，lp/mm和cy/px是單位密度。有不少人都認(rèn)為M43的鏡頭分辨率更高，的確，單論pl/mm或cy/px的話因?yàn)楫嫹叫∠袼孛芏仍酱?，像索尼IMX318這種像元僅1微米的1/2.6英寸傳感器甚至可以做到500lp/mm的分辨率，而主要的中畫幅鏡頭“只能”做到60~80pl/mm，這么比起來差別是很大。但如果看整塊傳感器對(duì)空間采樣，IMX318可以做到橫向6811LW/PH，縱向5254LW/PH，而假設(shè)GFX50S使用80pl/mm分辨率鏡頭，那么它就是橫向7008LW/PH，縱向5264LW/PH，鏡頭分辨率總值依然更高，而且像施耐德Digitar系列可以在中畫幅甚至大畫幅上實(shí)現(xiàn)200pl/mm級(jí)單位分辨率。

簡(jiǎn)單來看就是這樣一張圖：

都是48條豎線，很明顯，左側(cè)小畫幅的單位密度更大，如果在大畫幅中裁切出等于小畫幅尺寸的畫面，線條數(shù)目也明顯更少。所以有的朋友認(rèn)為以M43鏡頭為了滿足小畫幅高像素密度，所以鏡頭分辨率也更高，但這里有非常重要的問題是忽略了放大倍率的差別：我們?cè)趯?duì)比系統(tǒng)分辨率時(shí)自然應(yīng)該按相同的等效焦距和放大倍率來進(jìn)行（之前的中畫幅數(shù)碼長(zhǎng)焦就是不符合邏輯的好奇心測(cè)試），兩個(gè)不同畫幅但相同像素總數(shù)的系統(tǒng)拍攝這48條線，在等效焦距和放大倍率一致的情況下，于同一塊顯示器上觀看幾乎沒有區(qū)別，而且大畫幅也更有利于填進(jìn)去更多的線條（像素），在總輸出分辨率更高的情況下衍射的影響更小。

但最關(guān)鍵的地方在于，上述計(jì)算并沒有代入MTF值（也就是這些黑白正弦標(biāo)線在鏡頭光學(xué)傳遞之后對(duì)比度還剩多少），要知道對(duì)于不同數(shù)值的lp/mm，MTF值是完全不同的，以多少為標(biāo)準(zhǔn)其實(shí)ISO組織有過規(guī)定，但現(xiàn)實(shí)中的datasheet大多也沒有嚴(yán)格遵循它來進(jìn)行標(biāo)定（比如有的會(huì)按MTF30，也就是30%對(duì)比度來算，而有的則按MTF20來算），所以直接對(duì)比沒有什么意義。且軸上與軸外會(huì)因?yàn)橄癫畹挠绊懘嬖诿黠@的數(shù)值差異，也幾乎沒有廠商會(huì)拿出這樣的數(shù)據(jù)來分享給用戶。

事實(shí)上一個(gè)無像差透鏡系統(tǒng)的截至頻率是1/λ（f/#），λ是光波長(zhǎng)，f/#就是系統(tǒng)的相對(duì)孔徑，變量很簡(jiǎn)單，限制光學(xué)系統(tǒng)達(dá)到理論極限分辨率的主要是像差（主要特征就是隨孔徑和像場(chǎng)增加而增加），而且成像系統(tǒng)的最終輸出分辨率非常依賴于采樣率，也就是像素總數(shù)，用于相機(jī)的成像系統(tǒng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到分辨率極限水平。真正在光學(xué)分辨率上走得靠前的是光刻機(jī)，想想為什么7nm往后的制程要上EUV？回到本段最前面的公式不難發(fā)現(xiàn)，與DUV相比，EUV的光源波長(zhǎng)從193nm降低到了13.4nm，從而提高了極限分辨率上限，更有利于先進(jìn)制程的可持續(xù)性。

而且對(duì)于高分辨率成像系統(tǒng)來說，空間頻率測(cè)試也不單純使用對(duì)數(shù)頻率線對(duì)或喇叭圖，而是主要以一個(gè)有傾斜角度的黑色刃邊為測(cè)試靶（仔細(xì)看上圖中就有不少），因?yàn)榧幢闶沁@種簡(jiǎn)單的方波，也是由無限個(gè)不同頻率的正弦與余弦分布圖形做組成，利用測(cè)試軟件可以很快速的算出不同MTF值的等效cy/px和LW/PH，精度還很高。

其實(shí)現(xiàn)有大多數(shù)全畫幅鏡頭的像場(chǎng)都超過了36x24，因此轉(zhuǎn)接全畫幅鏡頭是4433中畫幅比較有意思的玩法之一，比如移軸鏡頭都具備顯著增大的像場(chǎng)，幾乎可以簡(jiǎn)單粗暴地理解它們就是4433中畫幅鏡頭（不過是裁切了全畫幅的部分在像場(chǎng)內(nèi)做移軸），所以這類鏡頭的光圈值也不高，但像佳能TS-E 17mm F4轉(zhuǎn)接GFX50S后幾乎沒有遮擋，而且像場(chǎng)還有一定的富余可以繼續(xù)偏移和傾斜，等效13mm F3的規(guī)格已經(jīng)可以吊打原廠了。最重要的是如果你想要體驗(yàn)極致虛化效果，還可以轉(zhuǎn)接85mm F1.2等鏡頭，在邊緣會(huì)有一點(diǎn)遮擋，但換個(gè)思路這也就是所謂的氛圍感，轉(zhuǎn)接后等效規(guī)格就是驚人的65mm F0.92，單看虛化效果已經(jīng)可以吊打原廠甚至99%的全畫幅鏡頭了。

順帶對(duì)比一下不同畫幅的景深吧：

上圖為M43 25mm F2.8

上圖為M43 25mm F1.2

上圖為全畫幅50mm F2.8

上圖為GFX50S 63mm F2.8

上圖為全畫幅50mm F1.2，不難發(fā)現(xiàn)景深是逐步降低的，特別是最后這張，虛化的背后就是全畫幅在速度端的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)。

因此，中畫幅的畫質(zhì)優(yōu)勢(shì)本質(zhì)上就是能以更大的像元尺寸來實(shí)現(xiàn)更高的像素總數(shù)，從而在動(dòng)態(tài)范圍/信噪比/靈敏度/輸出分辨率等各個(gè)方面都能實(shí)現(xiàn)全面增益，但相機(jī)本身作為工具，不同的拍攝目的和不同的拍攝體驗(yàn)都會(huì)帶來本質(zhì)上的差距，中畫幅無法替代全畫幅成為奧運(yùn)會(huì)賽場(chǎng)的拍攝主力，也不可能替代動(dòng)物園里為老法師拍飛鳥賺長(zhǎng)焦的M43，更不可能成為大家拍完就發(fā)朋友圈的主力機(jī)型，它是一套復(fù)雜但明確分工的高品質(zhì)成像系統(tǒng)環(huán)節(jié)之一，提供上限更高的原始圖像才是它的本質(zhì)工作，但它還需要擁有出色后期技術(shù)的人，在性能與效果出色的PC上進(jìn)行處理后，再以較大尺寸輸出才能體現(xiàn)其真正的價(jià)值。而眼下的全畫幅正在拼命朝高速化發(fā)展（但不是說較大的畫幅不能做高速，如果是12bit模數(shù)轉(zhuǎn)換，66x27.5規(guī)格的6000萬像素傳感器也能做10fps輸出，換句話說就是：給錢就行），兩者的定位差距也會(huì)越來越大，我的日常GFX50S應(yīng)用就是待在棚內(nèi)，偶爾拍一下風(fēng)光，所以說正視差別的同時(shí)，最重要是在正確的場(chǎng)合用正確的系統(tǒng)，才能得到正確的結(jié)果。

PS：GFX50S的評(píng)測(cè)網(wǎng)上有很多，我就不再贅述了，對(duì)它有興趣的朋友可以在留言區(qū)一起討論，多謝支持。