数码相机变焦(在一篇文章中理解光学变焦和数码变焦)

也许你是摄影师，也许你是摄影爱好者，或者是对摄影略知一二的入门级用户。你或多或少听过“zoom”这个词。进一步可以知道变焦分为“数码变焦”和“光学变焦”。这两种变焦有什么区别？如何在相机上实现几十倍变焦？本文将详细介绍数码变焦和光学变焦。

文章指南

什么是缩放？

光学变焦

数码变焦

缩放动作

缩放倍数

差异化应用

结论

什么是缩放？

什么是缩放？我们来看一个动画，直观感受一下缩放效果:

变焦相机拍摄月球

所谓变焦，从字面上可以理解为焦距的变化。熟悉镜头的朋友对焦距这个概念并不陌生。我们说的镜头50 mm和85 mm就是焦距。焦距的变化意味着画面中物体大小的变化。当焦距变大时，视野变窄，画面中的物体比例变大，当焦距变小时，视野变大，画面中的物体比例变小。所以在拍摄的时候，我们只需要扭动变焦环就可以随意放大缩小，根本不用移动自己的位置。

旋转变焦环直接改变取景画面。

相机的变焦通常是通过扭动镜头的变焦环来实现的，有些紧凑型相机需要调节相机上的变焦杆来控制镜头电机实现变焦。不同的相机有不同的变焦方式，甚至有的相机在变焦停止后还能继续放大。这背后的原理是什么？我们来具体看一下光学变焦和数码变焦。

光学变焦

我们之前说的通过改变镜头焦距的变焦方式，叫做光学变焦。因为光学变焦的原理是通过改变变焦环来改变镜头内部的镜头位置。所以我们通常会听到人们说变焦镜头，也就是在镜头内部移动镜头就可以改变焦距的镜头。

镜头光学变焦原理示意图

我们常见的24mm-70mm镜头，可以在24mm和70mm之间任意变换。我们可以在取景器中直观的看到对应场景的变化。通常变焦镜头需要额外的变焦镜头组，所以体积和重量都比定焦镜头大。不同的镜头变焦设计原理是不一样的，包括内变焦和外变焦，所以是否变焦不能简单的用镜头是否可伸缩来判断。比如尼康70-200镜头的镜头长度在整个变焦行程中是不变的。

数码变焦

我们可以从字面上理解所谓的数码变焦，是通过相机内部的数码原理而不是光学原理来实现的。数码变焦时，相机会剪切当前图片以放大它。在放大时，相机通过内部算法将放大后缺失的像素空补齐，所以称之为数码变焦。数码变焦的原理导致变焦后图像质量损失严重。

如果不让相机切图变焦，可以尝试用软件切完照片，得到同样的变焦效果。如果你有一个高像素的机器，你仍然可以在两次切割照片时获得良好的效果。要注意剪切后画面分辨率明显下降。当你想把二次切割后的照片打印成大尺寸时，要特别注意信息资源的网络分辨率的影响。

数码变焦效果也可以通过后期切割获得。

缩放动作

提到变焦的作用，我们首先了解到镜头焦距的变化有以下作用:

视角的变化，也就是我们所说的视角宽度的变化。焦距越长，视角越窄，焦距越短，视角越宽。所以变焦镜头最大的作用就是视角灵活，可以在不改变拍摄者位置的情况下放大缩小画面。例如，在体育或野生动物拍摄中，可以使用长焦来拉近主体。风景建筑等科目使用广角镜头接收更多场景。

透视的变化，即广角端会形成由近及远的透视感，而长焦端会形成空之间的压缩感。广角透视可以形成强烈的视觉冲击。长焦端空之间的压缩感，适合拍摄人像、静物等突出被摄体的画面。

熟悉景深原理的朋友一定知道，影响景深的不仅仅是镜头的光圈大小，还有镜头的焦距。焦距越长，景深越浅，焦距越短，景深越大。所以用一些长焦镜头拍摄时，即使光圈不是很大，也能得到明显的背景虚化效果。比如70-200镜头即使f/5.6的光圈值，在200端也能得到明显的背景虚化效果。

不同焦距的光学变焦除了视角不同之外，还会有不同的透视变化。

以上三个功能仅限于镜头的光学变焦，数码变焦只能改变视角，不能改变视角和景深。

缩放倍数

我们经常在一些相机的广告中看到这样的描述:某某相机有某某倍的变焦，比如10X，30X等。有些人看到这些内容会觉得有些迷茫。这是什么意思？在镜头的光学变焦中，变焦因子或变焦比是指最长焦距除以最短焦距的比值。比如尼康200mm-500mm镜头的变焦倍率为500/200 = 2.5x，称为变焦倍率。变焦倍率越大并不意味着焦距越长，只是变焦范围越大。比如尼康28mm-300mm镜头的长焦端虽然不如200-500，但变焦倍率已经是10倍变焦了。所以，当你选择高变焦比的相机时，并不一定意味着你能拍多远，而只是从广角端到长焦端的跨度。

等效焦距与变焦因子的关系及其效果示意图

我们市面上常见的高倍变焦的机器都是底尺寸小的产品。这种设计的好处是可以保持相对较小的机身体积，获得更大的变焦倍率，尤其是长焦端由于焦距相当，可以“赚”到很多长焦。

紧凑型高变焦相机尼康Coolpix B600相机

以尼康Coolpix B600产品为例，使用1/2.3英寸CMOS可以获得24mm-1440mm的等效镜头视角，实际上配置的镜头只有4.3 mm-258 mm的变焦范围，这里要提到的一点是，所谓的“赚”长焦范围只是从视角上赚，其他长焦带来的视角和景深并没有改变。

相机等效焦距和视角示意图

差异化应用

我们系统地学习了光学变焦和数码变焦。区别非常明显。首先，在画质方面，光学变焦比数码变焦有很大的优势。光学变焦可以让你在几乎不损失画质的情况下获得更广阔的视野，同时也有相应的视角和景深变化。但数码变焦是以牺牲画质为代价来获得长焦等效视野的。只关注视野的变化，没有其他视角或景深的变化。更简单的方法是放大一张照片，相当于数码变焦。

与光学变焦相比，数码变焦在获得同样的视野图像质量上有明显的损失。

两种变焦方式不能简单的判断好坏。虽然在光学变焦中可以获得无损画质的大视场，但是需要额外的变焦镜头组，也就是额外的成本和体积等。数码变焦只要你的像素足够高，通过裁剪依然可以获得很好的画面效果，不需要额外的镜头组参与。例如，莱卡Q系列采用了28毫米定焦镜头，而在Q2时代采用了4700万像素的传感器。通过数字变焦，可以获得超过28毫米的35毫米、50毫米和75毫米的视角。当然，随着等效焦距的增加，总像素会明显减少:

28毫米视角4700万像素

35mm视角，3000万像素

50毫米视角1500万像素

75毫米视角660万像素

徕卡Q2使用高像素来实现定焦镜头的变焦效果。

摘要

变焦的发明对拍摄意义重大。我们可以在不改变拍摄位置的情况下，任意改变拍摄角度，特别是对于一些不方便靠近被摄体的情况，变焦镜头可以快速放大被摄体。但是一定要记住光学变焦和数码变焦的区别。特别要记住，数码变焦会损害图像质量。当我们购买一些小型照相机时，广告商为了提高宣传效果，增加了数码变焦的放大倍数。使用变焦功能时，光学变焦会继续放大画面，其实就是数码变焦。如果你不喜欢这个功能，你通常会设置禁用数码变焦功能。