光圈是什麼?光圈大小會影響景深? | 5 分鐘搞懂光圈必修 3 大重點

光圈是什麼?光圈大小會影響景深? | 5 分鐘搞懂光圈必修 3 大重點

文 章 最 後 更 新 日 期 : 2023 年 07 月 11 日

相信學攝影的你們一定聽過曝光三要素「 光圈 、快門、ISO 」,但可能對其原理和應用不太熟悉。Tim 和 Ting 建議大家可先參考「曝光三要素:光圈、快門、ISO | 初學者 5 分鐘指南」這篇文章,先複習曝光基本原理後再來看本篇會更有效果喔!

而本篇文章要介紹的主題-光圈,可說是曝光三要素中最困難、也最容易搞混的,因此 Tim 和 Ting 將會從最簡單的觀念開始、再逐步談到其應用和技巧,並會於文章最後總結 3 個初學者必修的光圈重點精華,一定要看到最後喔!

光圈是什麼?

淺談光圈

「光圈」是鏡頭內一個控制孔徑大小的組件,由數個光圈葉片所組成,主要用來調節進光量 (光線進入相機的量) 。當其他參數不變情況下,調大光圈會使進入相機的光變多,進而使得照片變得更亮;縮小光圈則相反,會使得照片變得更暗。

更具體來說,光圈的作用原理和人的瞳孔十分相似,為了應付不同光線和不同的視覺環境,人的瞳孔在豔陽下會縮小以避免不適、黑暗中會放大以獲取更大的進光量;光圈亦是如此,因此大家才會說「更大光圈、更好的夜拍能力」。(下面影片展示光圈是如何動作的)

  • 光圈越 → 開孔越大 → 進光量越大 → 照片越
  • 光圈越 → 開孔越小 → 進光量越小 → 照片越

光圈的結構

光圈是由光圈葉片所構成的,透過這些光圈葉片的開度來控制光圈的大小。一般來說,光圈葉片越多,除了有越高的精度外、也越能實現正圓形的光圈孔洞。目前主流鏡頭一般都具備 5-9 片的光圈葉片。(如上圖,該鏡有 7 片光圈葉片)
P.S. 一般而言中階鏡可能有 7 片,而較好的鏡頭則會強調有 9 片,但非絕對。有些老鏡動輒有 15 片以上的葉片。

那麼光圈葉片的多寡對於實際拍攝有什麼影響嗎?如上所述,越多的葉片所圍出的光圈越圓,此時所呈現的散景也會較為圓潤滑順;反之,葉片越少則越容易有多邊形的散景 (如下圖右上,散景為 7 邊形)。也因此較高階的鏡頭都會特別強調其葉片數量有 9 片或以上的原因。

光圈數值 & 曝光

一般而言我們會以 f/值 來表示光圈的大小,比如說 f/1 , f/1.4 , f/2 , f/2.8 , f/4 , f/5.6 , f/8 , f/11 , f/16 , f/22 。(另外,除了 f/值外,光圈還會有其他表示方式,如 F 2.8f 2.81: 2.8,其代表的意義皆為 f/2.8)。

至於 f/ 值的公式或由來並不重要 (有興趣可參考段落 5 [補充資料]),但大家務必知道的是「數字越小代表光圈越大」,所以 f/2.8 的光圈比 f/8 還要更大的。至於大多少呢?2 倍、3 倍、還是 2.85 倍 呢?其實都不是,正確答案是 8 倍。怎麼知道的呢?

這裡我們建議大家可以將常見的光圈數值簡單記一下 (f/1 , f/1.4 , f/2 , f/2.8 , f/4 , f/5.6 , f/8 , f/11 , f/16 , f/22),為什麼?因為這裡的數字只要每往右一格,光圈就會下降一級、進光量減半。所以 f/2.8 比 f/8 大了 3 級,所以光圈和進光量是 f/8 的 8 倍。

[記憶小撇步]:大家其實不需要死背,只要先記得 f/1 , f/1.4 就好,因為後續兩個數字是 1 和 1.4 的兩倍 f/2 , f/2.8;接下來則是 2 和 2.8 的兩倍 f/4 , f/5.6,依此類推 f/8 , f/11 和 f/16 , f/22。雖然記得這些數字對於拍出更好的照片沒有幫助,但能讓大家對曝光有更好的理解。

因此,當所有參數和環境都一樣時,使用 f/4 的光圈會比使用 f/2.8 的光圈還要暗一倍 (進光量少了一半),如果要獲得 f/2.8 一樣的曝光度,需要將快門時間增加一倍、或是將感光度提高一倍;同理,今天如果要利用光圈將 f/4 的相片亮度再減一級,自然也就會知道要將光圈調至 f/5.6 而非 f/4.5 或 f/8

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  • f/值越 → 光圈越 → 照片越
  • f/值越 → 光圈越 → 照片越

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光圈的影響 - 景深

了解光圈的基本原理後,再來要來談談光圈在攝影上的應用,其中與光圈最密切相關的就是景深。相信大家應該常常聽到「大光圈淺景深、小光圈深景深」的概念,究竟什麼是景深 (Depth of Field, DOF) 呢?

景深是什麼?

一般我們在拍照時,除了拍攝的主體外,通常不免俗的還會有背景和前景,以下圖為例,主角為女孩①,背景和前景則分別為樹木②和小狗③ 。今天當相機對焦完成之後,對焦點的前後範圍中,影像清晰的深度有多少,我們就稱之為景深。今天狀況 (1) 的清晰範圍較廣,我們便會說該圖片的景深比較;而狀況 (2) 的清晰範圍較窄,我們便會說該圖片的景深比較

從實際的範例圖片中也可以看出,景深越深能看清楚的範圍也就越大,反之,景深越淺則清楚範圍則越窄。

光圈 / 景深 / 散景的關係

下圖是 Tim 和 Ting 用來示範光圈與景深的教學圖,我們將對焦位置設定於綠色框框處 (無尾熊),而分別測試在大光圈 f/2.8 以及小光圈 f/8.0 下的實拍結果。大家可以從前景 (深色燭台) 和背景 (遠方廚具) 的虛化程度發現,大光圈下的清晰範圍較小,有較的景深,而小光圈下的清晰範圍較大,有較的景深。

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另外,除了深、淺景深這種名詞外,我們還將這種「對焦點範圍外、那些虛化、朦朧的成像」叫做散景。也就是說,當今天光圈越大、景深越淺的時候,我們可以得到的散景也就越多越明顯;而光圈越小、景深越深時,則散景較少教不明顯,所以景深和散景其實是一樣的概念。

很難記憶嗎?這裡教大家用我們在「曝光三要素」裡提到的繪圖比喻法來理解吧!

[繪圖比喻法]:光圈的大小猶如畫筆的粗細,光圈越就好像用粗畫筆在作畫,畫出來的背景就會圓潤、朦朧,其效果就好像很多散景 (淺景深) ;而光圈越小就好似用細畫筆在作圖,可以清楚勾勒物體的輪廓,此時背景就相當清晰、散景較少 (深景深) 。

  • 光圈越 (f/值越) → 畫面清晰範圍越 → 景深越(散景)
  • 光圈越 (f/值越) → 畫面清晰範圍越 → 景深越深 (散景)
  • 大光圈淺景深、小光圈深景深

大、小光圈的優缺點 & 使用時機?

既然知道基本原理和景深應用了,那麼具體什麼時候要用大光圈、什麼時候使用小光圈呢?

下表是 Tim 和 Ting 以概略方式比較大小光圈的優缺點,以及其適合使用的場景。但其實這個問題沒有標準答案,並非大光圈只適合拍人像、小光圈只適合拍風景,一切還是得根據拍照當下的環境,還有身為攝影師的你想表達的畫面為主,所以千萬不要被這些統整給限制了想像力。

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種類

特色

適合主題

範例圖片

大光圈


f/2.8以上

優點:

  • 進光亮大、有較快的快門

  • 景深淺:可強調並凸顯主題


缺點:

  • 最大光圈時非最高解析力

  • 景深過淺,拍不出背景

  • 夜晚手持拍攝

  • 人像特寫

  • 物體特寫

  • ……

小光圈


f/8.0以下

優點:

  • 景深較深:背景環境清晰

  • 縮光圈解析力、畫質較好

  • 易拍出星芒


缺點:

  • 快門慢,易手震

  • 需慎選背景,否則易失焦點

  • 風景、城市照

  • 風景人像

  • ……

光圈越小畫質越好?

如同前面所述,使用鏡頭的最大光圈時,其畫質表現通常不是最優異的,一般都會需要縮 2-3 級才會來到鏡頭的最佳光圈,也就是說縮小光圈有助於提升相片整體的表現,而通常來說鏡頭的最佳光圈都會介於 f/5.6 - f/11 這個範圍內 (並非絕對)。但如果是高階鏡頭,即使在光圈全開的情況下畫質表現仍然非常優異,雖然銳利且可用,但仍然不是最佳光圈。

既然如此,只要將鏡頭的光圈縮到最小就可以有最好的畫質囉?其實不然,由於物理光學的繞射現象,當光圈過小時 (如 f/22) ,照片反而會不夠銳利、有些朦朧模糊的現象。所以當大家在拍風景照時,切記不要為了較深的景深而無限縮小光圈,最好還是將光圈控制在最佳光圈範圍內喔!


鏡頭光圈怎麼看?

知道光圈的使用技巧和應用後,我們又該如何知道自己手邊的鏡頭有多大的光圈?又或者買鏡頭時該怎麼辨別光圈大小呢?

[延伸閱讀]:鏡頭最完整解析 - 選購鏡頭的 8 大指標,教你如何挑第一支鏡頭

什麼是最大光圈?

鏡頭有分定焦鏡變焦鏡,顧名思義,定焦鏡頭只有單一且固定的焦距 (如 24mm, 35mm, 50mm, 85mm 等),每次使用不同焦距只能換另一顆鏡頭;而變焦鏡則與之相對應,是可以靈活變換焦距的 (如 24-70mm, 70-200mm 等),只要使用的焦距在該鏡頭的範圍內,都可以自由變焦而不用換鏡頭。

那既然變焦鏡聽起來這麼方便好用,那為何還會需要定焦鏡呢?

這是因為定焦鏡的光學設計相對單純簡單,不僅光學組件用的較少、更易於優化所以有更好的畫質表現、最重要的是光圈通常能做的更大;而變焦鏡則與之相反,複雜光學設計使得光圈通常無法做到很大 (通常 f/2.8),有些甚至還會隨著焦距變大,光圈隨之縮小。

所以我們究竟該怎麼讀光圈的大小呢?以下用實例說明。

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鏡頭種類

圖片

說明

最大光圈

定焦鏡

  • 僅單一焦距 (50mm)

  • 僅單一光圈 (1: 1.8)

f/ 1.8

變焦鏡

  • 變焦 (18-55mm)

  • 光圈有範圍 (1:3.5-5.6)

焦距 18mm:f/ 3.5
焦距 55mm:f/ 5.6


18mm → 55mm:從 f/ 3.5 逐漸縮至 f/ 5.6

什麼是恆定光圈?

難道變焦鏡的光圈一定只能隨著焦距變化而縮小嗎?沒有固定光圈的變焦鏡嗎?答案是有的,就是所謂的恆定光圈變焦鏡。由於要在變焦環境下保持光圈不變,通常恆定光圈變焦鏡的價格和重量體積會較高,例如各家廠牌常見的大三元鏡頭清一色都是 f/ 2.8 恆定光圈的鏡頭。這類鏡頭又該怎麼讀呢?

《手機瀏覽可左右滑動表格》

鏡頭種類

圖片

說明

最大光圈

變焦鏡

  • 變焦 (24-105mm)

  • 僅單一光圈 (1: 4)

焦距   24mm:f/ 4
焦距 105mm:f/ 4


光圈不隨焦距而改變 稱之為「恆定光圈」

小結

  • 定焦鏡上僅會有一個光圈數字,該數字即為該鏡的最大光圈。 (如 50mm f/1.2,最大光圈即為 f/1.2)
  • 變焦鏡上的光圈可能是個範圍,分別代表焦距最小到焦距最大的最大光圈。
  • 如 24-105mm f/ 4-7.1,代表 24mm 下最大光圈為 f/4、而 105mm 下最大光圈為 f/7.1,從 24mm 變焦至 105mm 時,最大光圈會逐漸從 f/4 縮至  f/7.1)
  • 變焦鏡但僅有一個光圈數字,代表各焦距下的最大光圈皆是此數值,或稱之為恆定光圈變焦鏡。
  • 如 24-70mm f/2.8,表示 24-70mm 任何焦距下的最大光圈皆為 f/2.8

光圈該怎麼調?

想要調整光圈,首先要先有台可以手動控制光圈、快門、ISO 的相機 (單眼、微單、類單皆可)。接著將相機設定為手動模式光圈先決模式,如此一來便可以調整光圈的大小。至於這些模式的功能是什麼,Tim 和 Ting 也會再專門寫一篇文章來講解相機 4 大模式 (PASM Mode) 的差異、以及其適合的使用時機。


[補充資料] 光圈級數的計算 & 原理

該段落會詳細介紹光圈 f/ 值 背後的數學原理。該段落對學習攝影本身並無直接幫助、甚至有些枯燥,大家若不感興趣可以跳過、不用特別去理解。但若大家和工程師 Tim 一樣是個好奇寶寶,相信本段落可以讓你更明白其數字背後的物理意義唷!

[補充]:更多關於 f/值 的故事和歷史,可點此參考維基百科。

f/ 值的定義?

光圈 f 值 = 鏡頭焦距 mm / 光圈直徑 

舉例: f/ 2.8 的鏡頭,在 24mm 焦距下,其光圈直徑約 8.6mm;同理 70mm 焦距下,光圈直徑則為 25mm

所以從光圈的定義可以知道,為什麼越長焦的鏡頭,其光圈很少做到 f/ 2.8 或甚至更大,這是因為光圈直徑將會變得非常大,不僅會犧牲鏡頭的重量和體積、其造價也會非常昂貴。也因此我們在市面上可以看到 200mm、頂多 400mm 還會有 f/2.8 的光圈,但幾乎沒看過 800mm / 1200mm 有 f/2.8 甚至 f/4 的光圈。

另外,由定義也可以得知,由於光圈直徑 (光圈大小) 和 f/ 值呈現倒數反比關係,這也解釋了為何 f/ 值越小而光圈越大。

  • 同樣焦距下 (e.g. 50mm):光圈越大的鏡頭,體積和重量就會越大。
  • 同樣光圈下 (e.g. f/ 2.8)  :焦距越長的鏡頭,體積和重量就會越大。

為什麼亮度增減一倍,f/ 值非倍數增減?

如同本文第一段所述,若要將亮度提高一倍,光圈需要上升一級,使進光亮增高一倍。但為什麼光圈上升一級,其 f/ 值不是以倍數方式下降呢?讓我們回到進光亮及 f/ 值的定義開始吧!

進光量 ∝ 光圈面積 = 𝝿  × (光圈半徑)^2 

說明:光經過光圈後進入相機,所以進光量會受到光圈的面積大小影響 (∝為成正比的意思)


∵   光圈 f 值 = 鏡頭焦距 mm / 光圈直徑   →  光圈直徑 = 鏡頭焦距 mm / 光圈 f 值

∴   光圈面積 = 𝝿  × (光圈半徑)^2  = 𝝿  × (鏡頭焦距 mm / 光圈 f 值 / 2)^2

* 說明:光圈半徑 = 光圈直徑 / 2

總結:  進光量 ∝ 光圈面積 ∝ (鏡頭焦距 mm / 光圈 f 值)^2

所以在相同焦距下,進光量若要提高一倍 (×2),f 值需要變為原本的 (1 / √2 )倍。這也是為什麼光圈級數的排序為 f/1 , f/1.4 , f/2 , f/2.8 , f/4 , f/5.6 , f/8 , f/11 , f/16 , f/22

當下光圈

進光量 ×2 下的光圈

f/ 2.0

2.0 × (1 / √2 ) = 1.41

f/ 1.4

f/ 2.8

2.8 × (1 / √2 ) = 1.98

f/ 2.0

f/ 4.0

4.0 × (1 / √2 ) = 2.83

f/ 2.8

f/ 5.6

5.6 × (1 / √2 ) = 3.96

f/ 4.0


總結

為了讓大家能更快速理解本文,Tim 和 Ting 整理了 3 大光圈必修重點,讓大家一目瞭然。

#1 - 光圈數值 & 曝光關係

  • f/值越 → 光圈越 → 照片越
  • f/值越 → 光圈越 → 照片越

常見光圈數值:f/1 , f/1.4 , f/2 , f/2.8 , f/4 , f/5.6 , f/8 , f/11 , f/16 , f/22

(每往右一格,光圈下降一級、進光量減半)

#2 - 光圈大小 & 景深關係

  • 光圈越 (f/值越) → 景深越淺 :適合低光環境凸顯主題
  • 光圈越 (f/值越) → 景深越深 :適合拍攝風景風景人像

#3 - 鏡頭 & 光圈

  • 定焦鏡上僅會有一個光圈數字,該數字即為最大光圈。
  • 變焦鏡上的光圈可能是個範圍,分別代表最小焦距到最大焦距的最大光圈。
  • 變焦鏡上若僅有一個光圈數字,代表各焦距下的最大光圈皆是此數值,或稱為恆定光圈

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NOT professional photographer, But passionate photo-lover. 我們並非專業攝影師,但我們是熱衷於觀景窗世界的攝影愛好者。 期待能以創新的圖解攝影教學,來讓更多人認識這快門聲此起彼落的攝影世界。

2 thoughts on “光圈是什麼?光圈大小會影響景深? | 5 分鐘搞懂光圈必修 3 大重點

    1. Hello irene,

      你好,很開心有收到你的留言,我們目前有堂線上攝影課程正在預售中。
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      by Tim

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