為什麼大部分鏡頭在最大光圈下畫質下降？

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幾乎所有涉及攝影教程的地方都提及要把最大光圈縮小1至2檔，但究竟是為什麼最大光圈下畫質下降？是大孔徑時的像差的原因嗎？

對於已知的各種鏡頭，全開光圈畫質下降是必然的，包括各種頂級電影鏡頭

具體可以看：http://www.zeiss.com.cn/content/dam/Photography/new/pdf/en/cine/master_lenses/arri_brochure_master_primes.pdf

裡面只是聲明全開光圈時不論對焦遠近，畫質也不會有變化，這類似一個CRC。

著名攝影指導Roger Deakins也親口說過Master Prime「there is only an imperceptible difference between wide open and 5.6」，：http://www.deakinsonline.com/forum2/viewtopic.php?f=6t=1786

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至於lz的問題，比較好回答了。

是。

1、光學系統，矯正離軸光線比近軸光線困難，或者說較遠的離軸光線很難做到像近軸光線那樣得到更好矯正。而縮小光圈「阻擋」了這部分沒有很好矯正的光線，或者說讓較好矯正像差的近軸光線來「主導」成像。

2、鏡片邊緣加工比中心困難，相對中心部分而言，鏡片邊緣的質量會有些微不同，這也是原因之一。至少這在早期鏡頭上是事實。

為了便於理解，我們以簡化的單透鏡模型來解釋，實際光路當然不會如此簡單，不過「便於理解「嘛。在僅考慮單色光的情況下，對鏡頭成像而言，我們就說賽德爾五像差好了。

? 球差

? 彗差

? 場曲

? 像散

? 畸變

看縮小光圈對上述像差有什麼影響

1、球差。

基本定義不重複了，看圖。對球面透鏡而言下圖的光線分別落在焦平面的前後，只要是球面透鏡就是這個德行。

下圖是實際情況，"Spherical aberration 2" by Mglg - Made by Mglg, uploaded to English Wikipedia. Licensed under Public Domain via Wikimedia Commons - File:Spherical aberration 2.svg

當你收縮光圈的時候，可以看到光圈越小，」截斷「的入射光線越多，剩餘部分的光線的落點越」集中「，相當於球差也越小。

2、慧差

偏軸光線經透鏡匯聚後的落點差異

"Lens-coma" by http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/3/31/Lens-coma.svg. Licensed under CC BY-SA 3.0 via Wikimedia Commons - File:Lens-coma.svg

同理，」截斷「的光線越多，剩餘光線的落點差異越小，慧差越小

3、場曲

近軸和偏軸光線的焦點不一致

"Field curvature" by BenFrantzDale - Own work. Licensed under CC BY-SA 3.0 via Wikimedia Commons - File:Field curvature.svg

縮小光圈對場曲幾乎沒改善，哪怕只看中心紅線和藍線，他們的焦點也並不在一個平面上。

關於收縮光圈的測試，這裡有篇不錯的文章：LensRentals.com

但是收縮光圈影響焦深，所以景物實際上也是變清晰了

4、象散

光圈對象散的影響不大，雖然縮小光圈能降低軸外視場象散。網上的圖其實都不太好，不放了

但是收縮光圈影響焦深，所以景物實際上也是變清晰了

5、畸變

畸變與光圈無關。

6、暗角

收縮光圈減少暗角，增大像場

總體來說，縮小光圈至少能顯著改善像差的兩個」大頭「，球差和慧差，並且能增大焦深，不論是底片不平整還是像場不平坦都能由此受益。

通俗的說，你能看到鏡頭的離軸光線和傾斜光線」引入「了各種討厭的像差，最簡單的辦法就是不要讓他們參與成像，所以縮小光圈就對了。

對複雜光學系統和多波長光線而言，收縮光圈當然也能提高畫質，如下圖

Zeiss ZF 85/1.4，官方數據，F1.4 vs F5.6

孔徑大，則讓「更多」的光線進入視場，這裡「更多」的光學準確說法是更多孔徑的光線，而小光圈只讓中心光線及「附近」光線進入，自然像差會好很多，像差和孔徑的關係比較複雜，孔徑越大像差校正越困難。

啊剛學完一點光學的東西試著來答一下。。。求指點。。。我猜光圈是在兩組鏡頭之間對吧。。。
一樓解釋的好像是關於單個鏡片的。我補充一下關於光圈和鏡頭系統的。

（k-space imaging of the eigenmodes of sharp gold tapers for scanning near-field optical microscopy）
與信號處理類似，其實一個完美鏡片的作用相當於做了一個傅里葉變換。鏡片L1對景物做了一個傅里葉變換，投射到iris aperture（光圈）上，光圈是個低通濾波器（LPF），大小決定了濾波效果。濾波完畢後，光線經過L2，再做一個傅里葉變換還原回來，被CCD捕捉。

所以大光圈對應一個濾波較差的濾波器，允許更多的高頻信號經過。但是我不能解釋高頻信號和成像質量之間的關係。。。我感覺有些雜訊是很高頻的，但是物體的邊緣也是高頻的，如果把這塊也濾過的話，成像後物體的邊界會模糊。

但好像普通的照相機並不是這種構造。。。而是更像小孔成像。小孔成像也可以用傅里葉變換解釋：

其實相機的成像原理是反轉圖像在空間上的傳播。圖像在空間上的傳播實際上也可以用傅里葉變換來模擬（鏡片只不過是一段比較特殊的空間），所以光圈（小孔）還是一個低通濾波器。增大光圈讓更多高頻信號通過。

但還有一個問題就是，當光圈大道一定程度，光的相干性會受損。遠處的景物發出的光是不相干的。但當這些光傳播到光圈上時就通過空間傳播獲得了一定相干性，因此才能在經過光圈之後通過干涉作用再傅里葉變換一次還原圖像。這種相干性是空間上的，有一定大小。光圈大過這個相干性區域後就會引入一些不相干的光，干擾成像。所以小孔成像的小孔大小有一個最佳值。

所以大概是，增大光圈能增加更多高頻信號（好事兒，讓圖像邊界更清晰），但是會損害光的相干性（壞事兒，使光失去相互干涉的能力），所以不能光圈太大。