• 光學變焦 Zoom
     變焦功能的誕生相當程度的簡化了取景過程,雖然這種以犧牲廣角景深換取特寫鏡頭的設計,一開始並不怎麼受到初期攝影者的歡迎,主要是早期鏡頭品質較差,形變與色差較為嚴重。不過,習慣簡單就好的消費者卻給予了大量的支持,很快地 擁有變焦功能相機超越了只有定焦鏡頭的設計成為攝影界的新寵。

 



傳統鏡頭上搭配了變焦環可以直覺性的調整變焦遠近



消費型數位相機則省略為推撥桿設計,功能相同。


         隨著變焦性能日漸成熟,使用者不單滿足短距離的變焦效果,更追求中距,乃至長距離的變焦望遠能力。在傳統底片時代,受限於底片與鏡頭接環規格的固定,特別是長距離400mm以上的鏡頭往往笨重且而昂貴。除了生態紀實與體育記者這一類不能近距離接觸主體的攝影者外,幾乎鮮少有人將長距離變焦鏡頭放在家裡!



傳統 135 相機,當變焦效果放大至 400mm 時,鏡頭體積與重量相對的大幅增加,設計的極限也將最大光圈逼近至 F2.8~F4



相對於一般消費數位相機廣角端 38mm,400mm幾乎 10X光學變焦的尺寸!但 CCD 遠比底片小得多,所以鏡頭也不用作得那麼大。


數位相機大幅縮短變焦重量!
        迎接數位攝影時代之後,CCD尺寸跳脫了傳統底片固定的框架,給予了鏡頭廠商更多的揮灑空間。消費相機的鏡頭變焦能力,很快地突破了3X持續往4x乃至於6X向上攀升;過去龐然大物的長距離變焦鏡頭,在10X乃至於12X以上輕便鏡頭被開發出來後,也演申出了砲管和迷你砲這一類強調望遠變焦效果的數位機種。新世代更進一步讓『防手振』設計加入,超望遠功能更容易得到發揮。


 



消費型數位相機多半具備了3倍光學變焦功能,一般的廣角端約在 38mm(換算傳統相機焦距)




推進至望遠端後,焦距變成 114mm視角變窄了,但是可以將遠端的景物調近拍攝。


   變焦能力於今日已成為攝影者不可或缺的功能,那麼在這麼精緻的光學變焦能力下為何又要有『數位變焦』呢?『數位變焦』可以說是數位相機特有的名詞,不過其基本原理和傳統攝影中的『格放』或稱『局部放大』並沒有什麼不同。但最大的差別可在『成本』上大幅節省。


數位變焦 (Digital Zoom)
        『數位變焦 Digital Zoom』是數位相機的獨有特異功能。早期的數位變焦功能常見於一些使用固定焦距的數位相機產品。現在則延伸到頂級機種也配備了這項功能。數位和光學變焦的不同在於,光學變焦是利用不同鏡頭組的搭配,產生焦距變化而達成將遠方景物的光線拉近至相機內的目的,畫質不失真。但卻會因鏡頭本身設計的屈光度差異,造成圖像的枕狀或桶狀形變。數位變焦則是利用近似於數位影像軟體中的『剪裁』功能,對中心影像做一格放的動作。


 


    


對照上圖 3X 光學變焦後的八百萬畫素相片,進行 5X 數位變焦功能,原解析度 3264 X2448 可以格放 653X490 的區塊;



而這也正是你在數位相機機背的 TFT LCD 上所看到的數位變焦後的大小,當你按下快門後,相機韌體會對其進行運算放大。


          舉一個變焦拍照應用的例子:假設一台廣角端38mm鏡頭的消費型數位相機,想要以進行5x變焦的方式進入190mm的拍照範圍,如果你有12X以上變焦能力的鏡頭 ,例如:Panasonic FZ系列,當然游刃有餘。可是如果你只有3X變焦能力的鏡頭,如何補足這2X的差距呢?我們看一看採用『數位變焦』的解決方法:假設你 的數位相機 CCD 具有五百萬畫素(解析度可達 2560X1920),那麼3X 光學變焦之後的2X 數位變焦可以這樣解決:


步驟一:格放影像(2560/2=1280 X 1920/2= 960)
步驟二:對影像數據重新採樣(Resampled)結合數位加值法運算還原回五百萬畫素




這樣你就可以以 3X光學 + 2X數位變焦的方式得到5X變焦效果!


         同學們問:既然數位變焦這麼方便,為什麼還要光學變焦呢?事實上,確實有一些低價的數位相機採用定焦鏡頭然後以『數位變焦』補強其不足,而同學們現在熱中的照相手機,可謂結合『定焦』+『數位變焦』最貼切的消費電子產品。

       讓我們回歸基本數學,參考Mr.OH! 『步驟一』,你會發現數位變焦的基礎僅建立在1280X960約一百二十萬畫素的影像品質上。在開宗明義的前幾講中,Mr.OH! 闡明畫質的基本關鍵就是畫素的多寡。按照這樣的比例來計算,數位變焦比例越高,所擷取的影像畫素也就越低,相對地也就越影響後續的成像品質。部分廠牌的數位相機,例如:Fujifilm 富士和 Panasonic 松下系列,為了保留較佳的影像品質,乾脆限定數位變焦後的解析度畫素,避免照片更進一步缺陷。



     我們參考圖例中所拍攝的中正牌樓,利用5X數位變焦的功能所拍攝的。此數位變焦效果是以光學取得的影像解析度做進一步加工,但這卻暴露出使用數位變焦而導致畫面像素不足致使影像模糊 和雜訊的缺點。儘管新一代的產品中在邏輯IC中加入了『內差法』的運算功能,藉由參考相鄰像素的亮度和色彩貼入經計算後的像素,整體上來說目前尚未有一種計算方式可以 將數位變焦的影像畫質媲美光學變焦。   


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