使用不同尺寸的传感器拍照时，怎么保证拍出同样视场范围的照片？

1、问题背景

使用竞品机做图像效果对比时，我们通常都会要求拍摄的照片要视场范围一致，这样才具有可比性。之前我会考虑用同样焦距、同样分辨率的设备去拍照对比就可以了，觉得相机的视场范围只由镜头焦距来决定。

但如果对于不同尺寸的传感器，比如我用手机和全画幅的单反相机去拍照，怎么能保证拍照的视场范围保持一致呢？手机传感器的尺寸比全画幅单反相机的尺寸小太多了，只保持分辨率相同，镜头焦距一致，拍出来视场范围不可能一样。但如何做到拍出视场范围一样的照片呢？这是本文要分析的问题。

2、问题分析

a、什么决定拍照时的视场范围？

b、当使用不同尺寸的传感器时，该怎么保证拍出同样视场范围的照片？

a、什么决定拍照时的视场范围？

视场范围，相机能拍摄到的最大物高范围，就叫视场范围。如下光路图所示，是照相机的成像原理，物体在2倍焦距外时，成倒立缩小的实像。根据光路图得到公式：y / -y = -x / -f ，y = x * -y/f （y是物高，x是物距，-y是像高，f是焦距）。

如下图所示，物高实际分轴上和轴下，所以上式要乘以2，得到：Y = x * D/f（基于实际应用，物体在无限远处，焦距的长度忽略不计，光心到传感器的距离就是焦距），Y就是最大像高，也就是视场范围。

由公式 Y = x * D/f 可知，当物距和传感器尺寸一定时，视场范围和焦距成反比。

所以当用一台相机拍照时，即传感器尺寸不变，当拍摄同一物体时，即物距不变。这时焦距决定了拍照时的视场范围，焦距越大，视场范围越小，焦距越小，视场范围越大。

b、当使用不同尺寸的传感器时，该怎么保证拍出同样视场范围的照片？

当我们对比两台设备的图像效果时，通常是拍摄同一场景，即物距相同。但这时存在两个变量，传感器的尺寸和镜头焦距。如果用手机和全画幅的相机来拍照，传感器的尺寸肯定是差别很大的，那如何做到拍摄同样视场范围的照片呢？

1）这里涉及到一个等效焦距的概念，什么叫等效焦距？

就是把不同尺寸传感器上的焦距转化为135全画幅相机同样视角所对应的焦距，转化成全画幅后的焦距叫等效焦距。

补充：什么是135全面画幅相机?

胶片时代，我们使用最多的是编号为135型胶卷底片（感光区域范围36*24mm），摄影厂商就以此为规范设计镜头和机身，数码相机的感光元器件，面积的大小成本差异很大，和135胶卷面积相同的ccd或者cmos为全画幅。

2）等效焦距的计算方法

135全画幅视场范围：Y = x * D35/f35

非全画幅视场范围：Y = x * D0/f0

视场范围相同：x * D35/f35 = x * D0/f0

等效焦距：f35 = D35/D0 * f0 = C * f0

焦距转换系数：C = D35/D0

3）等效焦距的实际应用

如上图所示，是佳能5D4相机200mm焦距和佳能7D相机200mm焦距拍摄的效果图，可以看出在同样的物距、焦距下佳能5D4相机拍摄的视场范围更大一些。佳能5D4相机传感器尺寸36*24mm，佳能7D相机传感器尺寸 22.3*14.9mm。

焦距转换系数：C = D5d4/D7d = √(36^2 + 24^2) / √(22.3^2 + 14.9^2) = 1.6

等效焦距：f5d4 = 200*1.6=320mm，也就是佳能7D+200mm拍摄效果，就相当于全画幅相机320mm焦距时的拍摄效果。

而佳能7D要拍出佳能5D4+200mm的效果，需采用 200/1.6=125mm 焦距的镜头才可以。