文|家电网

近几年来，手机摄像头成为各大手机厂商展现技术力的地方，但却不谋而合地汇聚到了“虚化”和“夜景”两个大方向上，比如苹果在带Plus后缀的机型上加入一颗长焦镜头以实现人像模式；而谷歌则通过算法，在单镜头的前提下，实现了将夜晚变成白天的夜景模式。

然而让人感到疑惑的是，现在光圈值动辄f/1.5的手机镜头，为什么还需要通过增加镜头或者通过算法的方式，实现大光圈镜头的效果呢？

“光圈”作为摄影的基础概念，指的是用来控制光线透过镜头，进入机身内感光面光量的装置，其数值的公式为“光圈值=焦距/光圈进光孔直径”比如“50mm镜头/25mm光圈进光孔=光圈值f/2”。所以在不考虑其他变量的情况下，光圈值越小，镜头的通光量也越大，虚化效果也越强。

按道理说，f/1.5的光圈值已经足够大，然而在没有其他辅助硬件或者算法的加持下，手机镜头产生效果却和理论不相符，比如产生的虚化效果并不足够以及夜景表现差等等。问题出在哪里？

实际上，包括手机镜头在内，一张画面的成型实际上是多方面综合成果，其中一个关键的元器件是传感器。作为胶片在数码时代的替代品，传感器实际上是将光信号转变为电子信号的电子元件，一般包括CMOS和CCD两种，其中CMOS因具备集成度高、功耗小、速度快、成本低的特点而被广泛用于数码相机以及手机上，其成像质量低于CCD，容易在电流变换过于频繁的情况下过热而产生噪点。

一般来说，传感器在不同级别的相机里存在尺寸差异，比如所谓的全画幅相机，采用的就是尺寸为24mm*36mm如佳能5D系列，往下还有尼康D7100采用的15.6mm*23.5mmAPS-C传感器比如尼康D7200，而佳能的APS-C与尼康猎游差异，规格为14.9mm*22.3mm，此外还有松下GH5采用13.5mm*18mm的4/3传感器。

由于传感器在机身中所占据的空间并不小，因此在手机上采用的传感器尺寸一般为1/2.3英寸的CMOS传感器。一般来说，不同尺寸的传感其存在不同的等效系数，影响焦距和光圈在不同尺寸传感器上的表现。

比如在不同尺寸的传感器上，相同的镜头焦段，最终呈现的取景范围存在一定的差距，比如以50mm在全画幅上的取景范围为1的话，那么在APS-C上呈现的是75mm在全画幅相机的效果，也就是进行了一定的裁切。而光圈也同样，APS-C相机上的光圈值为f/2，那么呈现出的虚化效果却是f/3在全画幅上的效果。

由于全画幅的等效系数为1，那么逆推即可得出APS-C的等效系数为75mm/50mm=1.5，而正确的公式是以全画幅为标准，那么等效系数=43mm/感光元件对角线长度，全画幅传感器的对角线长度为43mm，因此全画幅传感器的等效系数为1，APS-C的等效系数为1.5。

以此类推，1/2.3英寸底的对角线为7mm，与全画幅的43mm相除，得出大约8.1的等效系数。而等效光圈=光圈值*等效系数，以手机的光圈为例，手机上的f1.5光圈所呈现的虚化效果约等同于f/1.5*8=f12。因此，即便手机镜头具备光圈非常大，但是由于传感器尺寸太小的缘故，最终也只能呈现出f/12的小光圈效果。

此外，传感器尺寸还会影响到相机的通光量，比如在其他条件一直的情况下，全画幅相机能够获得正确曝光的画面，而4/3传感器的曝光量则会减少1/4，造成欠曝。而在不使用专业模式的手机相机上，为了保证曝光的正确性，光圈与快门时间都开启到极限，并提升ISO数值，伴随着ISO的提升，画面噪点被放大而导致信噪比降低，画质变差。

值得注意的是，在同尺寸传感器的条件下，相机的像素低的画质反而比像素高的稍好，原因在于像素越多，单个像素的面积越小，获得的通光量也就越少，接收到的有效信号也就越少，最终导致信噪比降低，画质变差。而相对的像素越少，单个像素的面积越大，获得的通光量也越大，接收的有效信号也就越多，信噪比也越高，画质越好。

不过当不同像素的照片放在同一个分辨率谈论时，两者的画质差距则会缩小，这意味着手机相机所拍摄的照片即便在高像素的情况下，也无法进行放大印刷，导致手机相机无法取代专业摄影机。