键摄基础2.1：光圈(aperture)，底大一级真的压死人(Is a larger image sensor really better)？

镜片的入瞳直径

要详细讨论光圈的之前，需要首先讨论入瞳直径。对于常规的镜头结构（前镜片焦距不为负），通常前镜片直径就直接决定了入瞳直径。而在非近摄的条件下（物体距离镜片有较长甚至无限远的距离），镜片的面积直接决定了聚集的光量。而镜片将来自视场角范围内的每个方向的光聚集到每个聚焦点，构成了图像。

焦距和光圈F值

这里就需要回顾之前的视频和文章的内容：焦距决定了像的大小。所以很简单的可以注意到，当焦距变长而镜片直径不变的时候，镜片依旧只能聚集同样光量，像变了大于是也变暗了。

可以想象，当有了一个焦距翻倍的镜头而镜头入瞳直径不变的镜头，像的尺寸变大了一倍，面积大了4倍，于是图像就变成原先的1/4亮度。

要将图像的亮度维持，就需要讲镜片的直径增加到原先的两倍，聚光面积变为原先的4倍。于是这样就能诞生光圈F值的定义：

光圈的F值计算的是焦距/入瞳直径。可以看到，当F值一定时，单位面积像的亮度一样，所以相机所使用的ISO和快门速度也一样。这是镜头的一个很简单的参数，但是能辅助进行曝光，尤其是在胶片时代。最简单来说，两只镜头的F值一样，那么对于同样亮度的场景，就可以使用一样的快门速度和ISO进行拍摄。

光圈T值

可以知道，镜片是拥有透光率的。镜片不能够让光100%透过，尤其是当镜片越来越多，累计之后的透光率就越来越低。所以光圈F值并不能精确的描述镜头在像面的单位面积亮度。

所以这里就诞生了镜头的光圈T值：

这里的光圈T值并没有什么原始资料。所以我通过光圈数和单位面积亮度的转换关系推导出了上面的计算式。实际情况中，既可以通过测量透光率计算T值，也可以通过ISO本身的定义，在固定光强度和快门ISO下，测量图像亮度确定T值。

底大一级真的压死人(Is a larger image sensor really better)？

我在前面强调了两个概念，本身每个特定方向上，聚光量（通光量）只取决于入瞳直径。而随着视场角越来越大，传感器总体获得光越多。一方面视场角可以简单用等效焦距代替，而跨视场角的对比通光量本身就是不成立的（没人会把超广角和广角/中焦/长焦镜头对比光通量，本身既然视场都不一样了，就没有对比意义了。当对比的时候，就必须要限定视场相同。又或者说，当两个成像系统视角不同，那么现实要发挥相同作用就需要将视场更大的裁切到相同视场。）

所以一般所说的通光量本身只取决于入瞳直径，更大的传感器和更小的传感器在相同的入瞳直径下通光量是相同的。如果说，通光量越大，传感器接收到的光越多，信噪比越高，噪声越小。那么这个角度下的底大一级压死人(larger sensor is better)这个结论本身并不成立，使得更大的图像传感器的暗光拍摄更好的是更大的镜头（更大的入瞳直径），而不是图像传感器的大小本身。

其实说回到相机这样的成像系统，镜头的属性才是其中最核心的，而传感器只是将镜头成的像数字化的一个工具。