光圈縮得越小,畫面不一定越銳:光圈到某個程度後,繞射(diffraction)會讓每個點光源在感光元件上變成一個有限大小的亮斑(愛里斑,Airy disk),縮光圈只會讓它更大。愛里斑直徑約為 2.44 × 波長 × 光圈值 N,拿它和像素間距比,就能算出自己的機身大概縮到 f/幾 開始吃虧。讀到的程度:今天的搜尋摘要把這個公式與「愛里斑約跨 2 到 3 個像素才限制解析度」歸給 Cambridge in Colour 的繞射教學,但我開該頁時被 403 擋下,沒讀到原文,所以屬二手轉述;1.22 係數另有論壇與 ScienceBase 的轉述可互相對照。下面所有數字為自算。
📖 學
繞射從哪來。 光通過圓形光圈時會向邊緣擴散,點光源的像不是一個點,而是中央亮斑加外圍同心環。中央亮斑的半徑是 1.22 × λ × N(物體在無限遠時),直徑就是 2.44 × λ × N。波長取可見光中段 550 nm(0.55 微米),直徑約為 1.342 × N 微米。搜尋摘要也說各色光的繞射極限不同,取 550 nm 只是中間值的近似。
換成實際光圈值(自算)。
| 光圈 | 愛里斑直徑 | 算式 |
|---|---|---|
| f/2.8 | 約 3.8 微米 | 1.342 × 2.8 |
| f/5.6 | 約 7.5 微米 | 1.342 × 5.6 |
| f/8 | 約 10.7 微米 | 1.342 × 8 |
| f/11 | 約 14.8 微米 | 1.342 × 11 |
| f/16 | 約 21.5 微米 | 1.342 × 16 |
每縮一級光圈(N 乘以 1.414),愛里斑就大 41%,所以 f/16 的亮斑是 f/8 的 2 倍,是 f/2.8 的 5.7 倍。
對上像素。 像素間距可用「感光元件寬度 ÷ 橫向像素數」估。全片幅 36 mm 寬、6,000 像素,間距 6.0 微米;若是 9,504 像素的高畫素機,間距約 3.79 微米(自算:36000 ÷ 9504)。若以愛里斑跨 2 像素當「開始影響」、3 像素當「明顯受限」(此門檻出自搜尋摘要轉述):
| 機身 | 間距 | 2 像素對應光圈 | 3 像素對應光圈 |
|---|---|---|---|
| 全片幅 6,000 像素 | 6.0 微米 | 約 f/8.9 | 約 f/13.4 |
| 全片幅 9,504 像素 | 3.79 微米 | 約 f/5.6 | 約 f/8.5 |
算法:光圈 = 愛里斑直徑 ÷ 1.342,例如 12 ÷ 1.342 ≈ 8.9。也就是說同樣是全片幅,畫素從 2,400 萬拉到約 6,100 萬,「開始繞射」的光圈從 f/9 左右提早到 f/5.6 左右。
但這不等於高畫素機會比較糊。 繞射模糊是鏡頭光圈決定的,和像素多寡無關;高畫素機只是更早「看得見」它,而且同一張圖放大到相同尺寸時,高畫素的結果不會比低畫素差。搜尋摘要提到,Cambridge in Colour 也說繞射的出現是漸進的,在完全限制解析度之前,愛里斑的部分重疊就會先降低細節對比;另有論壇回覆說實際點擴散函數幾乎總比理想愛里斑更大,所以用 D = P 還是 2P 當門檻差別不大。這幾點我只看到摘要,未驗證原文。
實務含意。 風景要全景深而縮到 f/11 到 f/16 時,景深增加的好處要和繞射的損失互相抵換;若用對焦堆疊,可以用 f/5.6 到 f/8 拍多張,避開繞射。這是我的推論,不是搜尋來源所說。
🧠 記
- 有來源(二手轉述,原文未讀到): 愛里斑半徑 1.22 × λ × N;愛里斑跨約 2 到 3 個像素時開始限制解析度;繞射是漸進的;各色光極限不同。
- 自算: 550 nm 下直徑約 1.342 × N 微米;f/8 為 10.7 微米、f/16 為 21.5 微米;6.0 微米間距約 f/9 到 f/13,3.79 微米間距約 f/5.6 到 f/8.5。
- 待驗: 你的機身與鏡頭實際在哪一格開始變糊;2 像素與 3 像素哪個門檻符合你的視覺;對焦堆疊在你的場景是否值得。
✍️ 實踐
一、先算自己的間距。 查機身感光元件寬度與像素橫向數,相除得間距(微米),再用 間距 × 2 ÷ 1.342 估出「開始繞射」的光圈。
二、做一次光圈階梯實拍。 腳架固定,拍同一個有細紋理的靜物(書頁、磚牆),從 f/4 拍到 f/22,每級一張,ISO 固定 100,關閉機內繞射補償。
三、100% 檢視。 比較中央與邊角,記下哪一格開始比前一格軟。對照第一步的估算,看是否吻合。
檢查方式。 把你找到的「最銳光圈」和「繞射開始」兩格寫在機身貼紙或手機備忘錄,下次風景構圖時直接查。
🔗 延伸學習
- Lens Diffraction & Photography(Cambridge in Colour) — 只看過搜尋摘要;我開啟時回傳 403,沒讀到原文,2 到 3 像素門檻請自行確認。
- Pixel pitch, Airy disk diameter and maximum aperture(Physics Forums) — 只看過搜尋摘要,未開啟;討論 1.22 × λ × N 與像素間距的對應,屬論壇討論。
💬 問 AI
我在學鏡頭繞射與像素間距。
(a) 讀到的:搜尋摘要轉述 Cambridge in Colour 說愛里斑約跨 2 到 3 個像素會限制解析度,半徑 1.22 × λ × N;原文頁面我沒讀到(403)。
(b) 我的自算:550 nm 下愛里斑直徑約 1.342 × N 微米;全片幅 6,000 像素(間距 6.0 微米)在約 f/8.9 到 f/13.4 受限;9,504 像素(3.79 微米)在約 f/5.6 到 f/8.5。
請:
1. 檢查我的算術與 36 mm ÷ 像素數的間距估法。
2. 說明為什麼高畫素機「更早看得到繞射」但放大到同尺寸並不會更糊,並區分「教學文件說的」「社群經驗」「你的推論」。
3. 告訴我風景拍攝要用 f/11 全景深還是 f/8 加對焦堆疊,列出判斷條件。
4. 查不到就說不確定,不要編造數據、文獻或連結。