光圈如何影響色彩飽和?

[weric]

最近看到一個有趣的爭論, 有空的可以談談您的想法.

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拍照時, 通常大光圈的影像成像較鬆散，影像較不銳利，反差也較低
　而小光圈的影像成像較細緻銳利，反差較高
　而反差高的照片，你會發現影像飽和豔麗許多
　(用過曲線工具的人, 可以明顯感受到)
　
　為何會如此呢, 說法真的是百家爭鳴, 整理後主要為二大論調

　1. 大光圈,快門太早關閉使底片接受光跡太少, 以下這段話為經典
　　
　　 光圈開太大，光線一下子都進了底片，
　　 底片都還來不及記錄光的軌跡就因光線進來太快，
　　 注意呦！是太快，不是太多，就被快門封殺掉了。
　　 而且因為鏡頭的光學特性才會造成拍日出飽和度較不佳，
　　 所以要開中或小光圈，讓光的軌跡慢慢的、美美的紀錄在底片上[引述7EE兄]
　　
　2. 大光圈時大量用到鏡片的邊緣, 引起色散(像差、躍光等), 以下這段為經典
　　
　　　近軸光的像差會較離軸光小 雖然在設計鏡頭時都會設法去補償像差
　　　(如加入ED鏡 使用非球面鏡等等)但卻無法完全消除 因此在大光圈時離軸光較多
　　　會有較大的像差 [引述 HeYi-Canon兄]
　　　
　個人是傾向於第二個論點, 以下是個人的看法
　
　 大光圈不但使用近軸光還大量用遠軸光, 色散自然大,
　 所形成耀光現象影響畫面的細緻度最重要的是影響了反差..
　
　 而小光圈只使用近軸光色散小, 影像細緻度高, 看起來飽合度也較好..
　　
　　另外提供一種反證法

記得有人分析過135MM底片的細緻度約為2000M像素(2x10^9)
光除了波動性, 還有粒子性
所以我們來計算不同光圈下的粒子數足夠否
假設光一個波長為一個光子則1mm長的光子數約為2000棵 (以光平均波長500nm計算)

若f2 , 1/200 秒時進入光子量
(1/200) x (3x10^8)) x (10^3) x (2x10^3) = 3x10^12

f11, 1/3 秒
(1/3) x (3x10^8)) x (10^3) x (2x10^3) = 2x10^14

以上算式為 (曝光時間) x (光速 3x10^8 米) x (1m= 1000mm) x (1mm光子數)

由以上算式明顯看出
不管 f2 或 f11 都提供足夠光子(遠大於2x10^9)的數仟倍來造成感光..

故合理推論"快門速度"該不是影響飽合度的原因

SORRY .. 忘了將光圈大小也考量進去
光圈大小與光圈直徑呈反比, 而入光量與光圈直徑的平方成正比
因為入光量與圓面積成正比

故考量一隻 50MM 的鏡頭 (公式 焦長/直徑=光圈)
其光圈 F2 時之面積為 [(50MM/2)/2]^2 x3.14 = 490
光圈 f11 時之面積 [(50/11)/2]^2 x 3.14　= 65

所以 f2 的入光光子量　 3x10^12 x 490 = 1.5 x10^15
F11 的入光光子量 10^14 x 16 = 1.6 x10^15

有沒看出, 不管如何換算其感受到的光子量都該相等
另外 1/3 秒 或 1/200 秒與鏡片到感光原件距離乘積的數量級
和不同波長光速的數量級是有10的N次方差在的

[pedo]

看完了讓我陷入大學聯考的時間洪流中...

[milly]

感謝weric大哥提供這麼好的資料
呵~
看完之後..忽然冒出一堆數學公式