攝影觀念 再談不同焦距下的透視與等效焦距

Perspective & Focal Length




在Perspective 透視一文中，介紹了透視的意義與用法；
本文將再談談在不同焦距（focal length）鏡頭下，所看見的影像到底有何相同及不同之處...


一、　在相同的拍攝距離下，不同焦距鏡頭拍攝結果：

01　以 31mm 拍攝：


02　以 45mm 拍攝：
　

03　以 77mm 拍攝：



04　光是三張各別照片，可能看不出所以然...那請再看看這張：
　　是不是三張不同焦距的鏡頭在相同距離下拍攝可疊合成一張單點透視圖！



05　若還是看不懂...那再看看這張，也是三張疊合成的；
　　只是我把 45mm 和 77mm 的照片縮小到中央的柱子大小都和 31mm 相同，
　　結果是不是完全相同呢！所以，若不考慮散景與空間壓縮的差異，
　　可以說"幾乎"是三張相同的照片。



由此可知，焦距只是*視角（可看見的範圍）的不同，
長焦鏡能看到的範圍小，而短焦鏡則視野寬廣。
所以，透視和鏡頭的焦距是無關的！

在此，也一併帶入『等效焦距』的觀念，其實這是時代科技的妥協；
早期大片幅感光元件生產成本高且良率又低，無法直接以傳統菲林 135 片幅量產，
於是各廠便只好自訂較小的尺寸因應，便有了 **APS-C、APS-H、4/3 等不同規格...。

若以常見之 APS-C 片幅為例，因為可擷取影像的範圍較小；
而傳統 135 鏡頭的像場遠大於 APS-C 片幅，故便產生影像裁切的結果。

例如：
以 31mm 鏡頭用在傳統 135 片幅機身，如 Canon EOS 5D 拍攝，
應得（下圖5）之全部影像；但因 APS-C 片幅較小，如 Pentax K100D 拍攝，
便只能取得（下圖5）中央部分影像，大約是灰框部分 45mm 之影像，
並請比對（下圖6）APS-C 機身之實拍結果，大致相同。

05　以傳統 135 片幅機身，如 Canon EOS 5D 拍攝，所得之結果如下：



06　再實際以 APS-C 機身，如 Pentax K100D 拍攝，所得之結果如下：　　



02　再次比對 45mm 鏡頭以傳統 135 片幅機身，如 Canon EOS 5D 拍攝，所得之結果如下：

　

但是傳統菲林 135 片幅行之有年，並且最為普及，於是廠商也只好沿用傳統標示方法；
例如：PENTAX-DA 40mm /2.8 便會註記為等效 60mm /2.8 （即 40 * 1.5 倍）。

順帶一提，在（上圖6）與（上圖2）中，
在為講求構圖上主體的大小一致，造成拍攝距離的拉遠，
這點因素導致：在 APS-C 機身時，即使用 31mm 鏡頭、光圈已開到 F1.8，
但其散景卻與傳統 135 片幅機身，使用 45mm 鏡頭、光圈僅 F4.0 時，相差無幾。

二、　那若是在不同距離，而取相同的拍攝影像大小，不同焦距鏡頭拍攝結果...會如何呢？

07 以 31mm 拍攝：
　

08 以 45mm 拍攝：
　

09 以 77mm 拍攝：



請注意各個柱子的相關位置，在為求構圖上中央主體的大小相同，而移動拍攝距離情況之下...
各個物體的角度和相對位置已不再相同了，也已經是不同的透視了，
也就是說，不同距離下的拍攝，不管物體大小是否一致...
都已經不能算是相同的構圖了，當然，也不再是同一張照片了。

再回到『等效焦距』的問題，這造成了優劣參半的結果...
由於 APS-C 會造成影像裁切的情況，
於是拍攝者時常為了構圖需要，而必然要拉大與被攝物之間的距離，
但也正因為拍攝者的位置改變了，而造成透視的改變與***散景的折扣...，
於是很多傳統廣角銘鏡都是廢了一半功力，令很多人惋惜而遲遲不願進入數位系統；
但相反的，長焦鏡就相對的憑空增距了 50% 而吃香不少，也讓長焦攝影喜愛者省了不少銀子。

註：* 視角的計算公式與Excel列式如下：
　　（１）視角= 2 * tan-1 ( d / 2f)
　　　　　其中：tan-1 為 tan 的反函數，不是負一次方；
　　　　　　　　d 為片幅的對角線長度，
　　　　　　　　f 為焦距。
　　（２）Excel列式=DEGREES(2*ATAN(SQRT($A$1*$A$1+$A$2*$A$2)/(2*B2)))
　　　　　其中：$A$1 為片幅的長，
　　　　　　　　$A$2 為片幅的寬，
　　　　　　　　B2 為焦距。
　　（３）以下是以135片幅規格，代入電腦拉出部分焦距的視角：
　　　　　　　　焦長(mm)　　視角(度）
　　　　　　　　12.00　　　121.9657188
　　　　　　　　14.00　　　114.1821314
　　　　　　　　15.00　　　110.5270374
　　　　　　　　18.00　　　100.4756817
　　　　　　　　20.00　　　94.49321352
　　　　　　　　21.00　　　91.70210518
　　　　　　　　25.00　　　81.74138908
　　　　　　　　28.00　　　75.38064962
　　　　　　　　30.00　　　71.59151983
　　　　　　　　31.00　　　69.81841782
　　　　　　　　35.00　　　63.4399666
　　　　　　　　40.00　　　56.81194376
　　　　　　　　43.00　　　53.41395316
　　　　　　　　45.00　　　51.35092643
　　　　　　　　50.00　　　46.79300334
　　　　　　　　55.00　　　42.94269031
　　　　　　　　58.00　　　40.90982996
　　　　　　　　60.00　　　39.65405731
　　　　　　　　70.00　　　34.34724073
　　　　　　　　77.00　　　31.38563313
　　　　　　　　80.00　　　30.26361357
　　　　　　　　85.00　　　28.55832225
　　　　　　　　90.00　　　27.03156212
　　　　　　　　100.00　　 24.41373028
　　　　　　　　135.00　　 18.20811949
　　　　　　　　180.00　　 13.70644967
　　　　　　　　200.00　　 12.3469684
　　　　　　　　300.00　　 8.24903628
　　　　　　　　400.00　　 6.191454161
　　　　　　　　500.00　　 4.954898587

註：**不同片幅感光元件之規格：
　　（１）135 片幅：大小為 36*24mm：等效即為標示。
　　　　　Canon: 1Ds、5D系列；
　　　　　Nikon: D3、D700；
　　　　　Sony: A900。
　　（２）APS-H 片幅：大小為 27*18mm：等效焦距*1.3。
　　　　　Canon: 1D系列；
　　　　　Leica: M8。
　　（３）APS-C 片幅：大小為 23.6*15.8mm：等效焦距*1.5。
　　　　　Nikon: D300、D90、D60；
　　　　　Pentax: K20D、K200D、K-m；
　　　　　Sony: A700、A350
　　　　　APS-C 片幅：大小為 22.8*14.8mm：等效焦距*1.6。
　　　　　Canon: 40D、450D、1000D。
　　　　　Sigma 片幅：大小為 20.7*13.8mm：等效焦距*1.7。
　　　　　Sigma: SD14、DP1。
　　（４）4/3 片幅：大小為 18*13.5mm：等效焦距*2。
　　　　　Leica: Digilux 3；
　　　　　Olympus: E-3、E-520、E-420；
　　　　　Panasonic: G1、L10。

註：***散景：
在此先不討論其它如：感光元件畫素高低及密度、模糊圓（Circle of Confusion）的定義與影響。