都叫变焦，效果可能天差地别，一文看懂光学变焦和数码变焦
也许你是一个摄影师，也许你是一个摄影爱好者，或者是一个对摄影略有了解的入门级用户，你都或多或少的听过'变焦'这个词儿。更进一步可能了解了变焦分为'数码变焦'和'光学变焦'。具体这两种变焦到底有什么区别？相机上几十倍变焦是怎么实现的？本文就来详细解读一下关于数码变焦和光学变焦这点儿事儿。
文章导读
- 什么是变焦
- 光学变焦
- 数码变焦
- 变焦作用
- 变焦倍数
- 区别应用
- 结论
什么是变焦
什么是变焦，我们先看一个动图来直观的感受一下变焦效果：
变焦相机拍月亮
所谓变焦，我们从字面上可以理解为焦距改变，熟悉镜头的朋友对于焦距的概念并不陌生，我们所说的镜头50mm,85mm就是焦距，焦距的改变意味着画面中物体大小的改变，焦距变大的时候视野变窄，物体在画面中所占比例变大，焦距变小的时候视野变大，物体在画面中所占比例变小。所以我们在拍摄的时候只需要拧动变焦环就可以随意放大缩小画面，根本不需要移动自己的位置。
拧动变焦环直接改变取景画面
相机上变焦通常是通过拧动镜头的变焦环来实现的，一些紧凑型相机是需要调整相机上的变焦拨杆控制镜头马达实现变焦的。不同相机实现变焦方式不同，甚至有些相机镜头变焦停止后画面依然能够继续放大，这背后是什么原理？我们来具体看一下，光学变焦和数码变焦。
光学变焦
前面我们提到的改变镜头焦距来实现的变焦方式就叫做光学变焦。因为实现光学变焦的原理是通过改变变焦环来改变了镜头内部镜片位置来实现的。所以一般我们听到人们变焦镜头，就是指的这样能够通过镜头内镜片移动改变焦距的镜头。
镜头光学变焦原理示意图
我们常见的24mm-70mm镜头，就可以在24mm到70mm之间随意改变。我们在取景器中可以直观的看到对应场景的改变。通常变焦镜头需要额外的变焦镜片组，所以体积和重量上比定焦镜头要大。不同镜头变焦设计原理不同，有内变焦和外变焦，所以能否变焦不能简单看镜头是否可以伸缩来判断能否变焦。比如尼康70-200镜头整个变焦行程中镜头长度没有变化。
数码变焦
所谓数码变焦我们从字面上可以了理解出来，是通过相机内部的数码原理实现的而不是光学原理。数码变焦的时候相机将当前画面裁切放大画面，放大的时候相机通过内部的算法来填补放大后空缺的像素，所以叫做数码变焦。数码变焦的原理导致变焦后的画面图像质量有严重的损失。
如果不让相机去裁切画面来变焦，你可以尝试用软件裁切拍摄完的照片，也可以获得同样的变焦效果。如果你有一台高像素的机器，拍摄完的照片进行二次裁切的时候仍然可以获得比较好的效果。要注意裁切后的画面分辨率会有明显下降，当你要把二次裁切后的照片进行大尺寸冲印的时候尤其要注意分辨率的影响。
后期裁切也可以获得数码变焦效果
变焦作用
提到变焦的作用，我们首先了解镜头焦距的改变有以下几个方面作用：
- 视角改变，即我们所说的视角宽窄的改变，焦距越长视角越窄，焦距越短视角越宽。所以变焦镜头最大的作用就是视角灵活，不用改变拍摄者的位置就可以把画面拉远拉近。比如体育运动或者野生动物的拍摄，可以利用长焦拉近被拍摄主体。而风景建筑等题材利用广角镜头收纳更多景物。
- 透视的改变，即广角端会形成近大远小的透视感，而长焦端会形成空间压缩感。广角端的透视可以形成强烈的视觉冲击力。长焦端的空间压缩感适合拍摄突出主体的画面比如人像静物等。
- 景深的改变，熟悉景深原理的朋友一定知道不仅镜头的光圈大小影响景深，镜头的焦距也影响景深。焦距越长景深越浅，焦距越短景深越大。所以我们在使用一些长焦镜头拍摄的时候即使光圈不是很大也可以获得明显的背景虚化效果。比如70-200镜头在200端即使f/5.6的光圈值也可以获得明显的背景虚化效果。
光学变焦不同的焦距除了视角不同还会有不同的透视变化
以上三个作用仅限于镜头的光学变焦，而数码变焦只能改变视角，无法改变透视以及景深大小。
变焦倍数
我们经常在一些相机的宣传广告里看到这样的描述：某某相机具有某某倍的变焦，比如10X,30X等，有些人看到这些内容感觉有点儿疑惑，这代表着什么含义呢？在镜头的光学变焦里面变焦倍数或者叫做变焦比是指的最长焦距除以最短焦距的比值。举个例子，尼康200mm-500mm镜头的变焦倍数就是500/200＝2.5X，这就是所谓的变焦倍数。变焦倍数越大并不代表焦距越长，只能代表变焦范围更大，比如尼康28mm-300mm镜头虽然长焦端不如200-500，但是变焦倍数已经是10X变焦了。所以当你选择一款高变焦倍数的相机，并不一定代表着能拍多远，只能代表着从广角端到长焦端跨度有多大。
等效焦距与变焦倍数的关系和效果示意图
我们市面上常见的高变焦倍数的机器普遍都是小底尺寸的产品，这样设计的好处就是可以保持比较小的机身体积，获得更大的变焦倍数，尤其长焦端由于等效焦距的关系可以'赚取'很多长焦。
紧凑型高变焦相机尼康Coolpix B600相机
我们以尼康Coolpix B600 产品为例，采用了1/2.3英寸的CMOS能够获得等效24mm-1440mm的镜头视角，实际上配置的镜头只有4.3mm-258mm的变焦范围。这里要提一点就是所谓'赚取'的长焦范围仅仅是视角上的赚取，其它长焦带来的透视以及景深的影响没有改变。
相机等效焦距和视角示意图
区别应用
我们已经比较系统的了解了光学变焦以及数码变焦的相关内容。针对区别也就非常明显了，首先对于画质上，光学变焦比数码变焦有着非常大的优势。光学变焦可以近乎不损失画质的情况下让你获取更广的视野同时还有对应的透视以及景深的改变。而数码变焦是以牺牲画质为代价来获取长焦等效的视野。注意仅仅是视野的改变，没有其它透视或者景深的变化，比较简单的方法就是你找一张照片放大，就相当于在数码变焦。
数码变焦对比光学变焦获得同样视野画质有明显损失
两种变焦方式不能简单的判定好与坏，虽然光学变焦你可以拥有无损的画质获取广泛的视野，但是你需要额外的变焦镜片组，也就是额外的成本体积等等。数码变焦只要你像素够高依然可以通过裁切获得不错的画面效果，而你不需要额外的镜头组参与。比如莱卡Q系列采用了28mm定焦镜头，在Q2时代采用了4700万像素的传感器，通过数码变焦的形式可以获取28 mm以外35mm,50mm,75mm的视角。当然随着等效焦距增加，总像素会有明显下降：
- 28mm视角4700万像素
- 35mm视角3000万像素
- 50mm视角1500万像素
- 75mm视角660万像素
莱卡Q2利用高像素实现了定焦镜头变焦使用的效果
总结
变焦的发明对于拍摄来说意义非同寻常，我们可以在拍摄位置不变的情况下任意改变拍摄视角，尤其对于一些不方便接近被摄物体的情况，变焦镜头可以迅速拉近被摄物体。但是我们一定要记住光学变焦和数码变焦的区别。尤其谨记数码变焦会损害画质。我们购买一些紧凑型相机的时候广告商为了提高宣传把数码变焦的变焦倍数也揉进去了，在你使用变焦功能的时候光学变焦结束了会继续放大画面，实际上是数码变焦了。如果不喜欢这个功能一般都有设置可以停用数码变焦功能。