手把手教授 数码相机的光学变焦与数字变焦

  光学变焦英文名称为Optical Zoom，数码相机依靠光学镜头结构来实现变焦。数码相机的光学变焦方式与传统35mm相机差不多，就是通过镜片移动来放大与缩小需要拍摄的景物，光学变焦倍数越大，能拍摄的景物就越远。

  在买数码相机的时候，很多用户都会问，什么是数码变焦，什么是光学变焦，下面，我们就用图示来解释一下。

  光学变焦是通过镜头、物体和焦点三方的位置发生变化而产生的。当成像面在水平方向运动的时候，如下图，视觉和焦距就会发生变化，更远的景物变得更清晰，让人感觉像物体递进的感觉。

光学变焦成像原理

  显而易见，要改变视角必然有两种办法，一种是改变镜头的焦距。用摄影的话来说，这就是光学变焦。通过改变变焦镜头中的各镜片的相对位置来改变镜头的焦距。另一种就是改变成像面的大小，即成像面的对角线长短在目前的数码摄影中，这就叫做数码变焦。实际上数码变焦并没有改变镜头的焦距，只是通过改变成像面对角线的角度来改变视角，从而产生了“相当于”镜头焦距变化的效果。

  所以我们看到，一些镜头越长的数码相机，内部的镜片和感光器移动空间更大，所以变焦倍数也更大。我们看到市面上的一些超薄型数码相机，一般没有光学变焦功能，因为其机身内根部不允许感光器件的移动，而像索尼F828、富士S7000这些“长镜头”的数码相机，光学变焦功能达到5、6倍。

  如今家用数码相机的光学变焦倍数大多在2倍－5倍之间，即可把10米以外的物体拉近至5-3米近；也有一些数码相机拥有10倍的光学变焦效果。家用摄录机的光学变焦倍数在10倍~22倍，能比较清楚的拍到70米外的东西。使用增倍镜能够增大摄录机的光学变焦倍数。如果光学变焦倍数不够，我们可以在镜头前加一增倍镜，其计算方法是这样的，一个2倍的增距镜，套在一个原来有4倍光学变焦的数码相机上，那么这台数码相机的光学变焦倍数由原来的1倍、2倍、3倍、4倍变为2倍、4倍、6倍和8倍，即以增距镜的倍数和光学变焦倍数相乘所得。

  “数字变焦 Digital Zoom”是数码相机的独有特异功能。早期的数字变焦功能常见于一些使用固定焦距的数码相机产品。现在则延伸到顶级机种也配备了这项功能。数字和光学变焦的不同在于，光学变焦是利用不同镜头组的搭配，产生焦距变化而达成将远方景物的光线拉近至相机内的目的，画质不失真。但却会因，镜头本身设计的屈光度差异，造成图像的枕状或桶状形变。数字变焦则是利用近似于数字影像软件中的“剪裁”功能，对中心影像做一格放的动作。较早期的数字变焦效果是以光学取得的影像分辨率做一加工，但这却暴露出使用数字变焦而导致画面像素不足致使影像模糊的缺点。新一代的产品中则在逻辑IC中加入了“内插法”的运算功能，藉由参考相邻像素的亮度和色彩贴入经计算后的像素。不过，整体上来说目前尚未有一种计算方式可以使数字变焦的影像画质媲美光学变焦。 

  与光学变焦不同，数字变焦是在感光器件垂直方向向上的变化，而给人以变焦效果的。在感光器件上的面积越小，那么视觉上就会让用户只看见景物的局部。但是由于焦距没有变化，所以，图像质量是相对于正常情况下较差。

数字变焦原理图

数字变焦“放大”图

  需要说明的是有的数码相机的变焦倍数是这样计算的：用光学变焦倍数乘以数码变焦倍数所得到的就是最大变焦倍数。例如Sony DSC-F717的光学变焦为5倍，数字变焦为2倍，那么它的最大变焦倍数就是10倍。实际我们在选择数码相机产品的时候应注意其光学变焦能力，而数字变焦能力因可以通过后期软件处理得到，所以并不需要做太多考虑。