在攝像機(jī)的日常使用中，大家經(jīng)常會(huì)接觸到“光圈”一詞，但是不是每個(gè)人都能真正理解呢？今天，我們就來(lái)說(shuō)說(shuō)光圈那些事兒。
什么是光圈
光圈（Aperture）是一個(gè)鏡頭內(nèi)部的裝置，用來(lái)控制透過(guò)鏡頭的光線多少，從而控制進(jìn)入到圖像感光面的光通量。一般情況下，它是一個(gè)多邊形或者圓形，并且面積可變的孔狀光柵。形狀如下圖。
下圖演示了光圈機(jī)構(gòu)的變化形成的不同大小的光圈。
下圖是光圈在鏡頭中的位置：
光圈的度量
光圈一般都用F值進(jìn)行度量，如F1.2，F(xiàn)1.8等等。其計(jì)算公式如下：
光圈F值=鏡頭的焦距/鏡頭光圈的直徑
從以上的公式可知
1.相同的光圈F值，長(zhǎng)焦距鏡頭的口徑要比短焦距鏡頭的口徑大。
2.光圈F值越小，通光孔徑越大，在同一單位時(shí)間內(nèi)的進(jìn)光量便越多。參見下圖：
光圈對(duì)圖像的影響 到此，我們已經(jīng)明白了什么是光圈。那么，到底光圈對(duì)攝像機(jī)的圖像有什么影響呢？
影響1：決定鏡頭的進(jìn)光量。在快門不變的情況下，F(xiàn)值越小，光圈越大，進(jìn)光量越多，畫面越亮；F值越大，光圈越小，進(jìn)光量越少，畫面越暗。
簡(jiǎn)單的說(shuō)，光圈好比是眼睛里的瞳孔，在黑暗的地方，瞳孔放大，讓光線盡可能多的進(jìn)入到眼中，以看清隱藏在黑暗中的物體；在光照強(qiáng)烈的地方，瞳孔縮小，以減少光線的進(jìn)入。
影響2：決定景深大小（深淺）。光圈越大（F值越小），景深越淺；光圈越小（F值越大），景深越深。
這里簡(jiǎn)單介紹一下景深的概念，了解的童鞋可自行略過(guò)。
【百度百科】景深是指在攝影機(jī)鏡頭或其他成像器前沿能夠取得清晰圖像的成像所測(cè)定的被攝物體前后距離范圍。在聚焦完成后，在焦點(diǎn)前后的范圍內(nèi)都能形成清晰的像，這一前一后的距離范圍，便叫做景深。
通俗的說(shuō)，在攝像機(jī)對(duì)焦清楚后，能夠看清的距離范圍就叫景深。
那么，怎么理解光圈對(duì)景深的影響呢？舉個(gè)生活中的例子：患有近視眼的朋友，不戴眼鏡的話，總是習(xí)慣性地瞇起眼睛看東西，這樣往往看得清楚一些，套用術(shù)語(yǔ)，這就叫做：縮小光圈（瞳孔），增加景深。
監(jiān)控?cái)z像機(jī)常見光圈的類型
在監(jiān)控中，根據(jù)場(chǎng)景的不同，往往需要采用不同的鏡頭，主要包含了固定光圈和可變光圈兩大類別。
固定光圈鏡頭
固定光圈鏡頭，顧名思義，其光圈是一個(gè)固定的大小，不可變化和調(diào)整。通常，我們?cè)谶@種鏡頭上能看到一個(gè)標(biāo)識(shí)：FXX，這個(gè)標(biāo)識(shí)就是F值，表明了這款鏡頭的光圈大小。如下圖：
以及下圖：
固定光圈鏡頭的好處在于成本低廉。由于不需要增加調(diào)節(jié)光圈變化的機(jī)構(gòu)，能夠節(jié)約材料，降低成本。但由于其光圈不可變，對(duì)于外界的光線強(qiáng)弱不能進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，因此，對(duì)于復(fù)雜的光照?qǐng)鼍斑m應(yīng)能力有限，一般用于光線恒定或變化較小的場(chǎng)合。
可變光圈鏡頭
相對(duì)于固定光圈，可變光圈鏡頭自然是可以調(diào)節(jié)光圈大小的。根據(jù)調(diào)節(jié)的方法，又可分為手動(dòng)光圈鏡頭與自動(dòng)光圈鏡頭。
手動(dòng)光圈鏡頭
靠人工手動(dòng)調(diào)節(jié)光圈大小的鏡頭，稱之為手動(dòng)光圈鏡頭。使用者可以針對(duì)不同的場(chǎng)景手動(dòng)調(diào)節(jié)光圈大小，以獲得滿意的圖像效果。如下圖：
在監(jiān)控中，由于攝像機(jī)架設(shè)位置一般較高，不方便人工手動(dòng)調(diào)節(jié)，所以此種鏡頭應(yīng)用較少。
自動(dòng)光圈鏡頭
由攝像機(jī)根據(jù)監(jiān)控圖像的光照變化自動(dòng)調(diào)節(jié)光圈大小的鏡頭，稱之為自動(dòng)光圈鏡頭。如下圖：
自動(dòng)光圈鏡頭都帶有一條“小尾巴”，以和攝像機(jī)進(jìn)行通信，這是它的zui大特點(diǎn)。
傳統(tǒng)的自動(dòng)光圈又分為兩種驅(qū)動(dòng)方式：VIDEODRIVER和DCDRIVE，即視頻驅(qū)動(dòng)和直流電驅(qū)動(dòng)。VIDEODRIVE鏡頭是將光圈馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)電路板安裝于鏡頭內(nèi)，利用攝像機(jī)輸出圖像信號(hào)到驅(qū)動(dòng)電路板，再由驅(qū)動(dòng)電路板來(lái)改變光圈馬達(dá)，使光圈變化，成本與施工都比較貴。DCDRIVER鏡頭是將驅(qū)動(dòng)電路板轉(zhuǎn)至攝像機(jī)中，因此鏡頭不需要驅(qū)動(dòng)電路板，直接由攝像機(jī)輸出DC電流來(lái)改變光圈馬達(dá)，使光圈產(chǎn)生變化，接頭固定，成本較低。
目前，應(yīng)用zui廣的是DCDRIVER的方式，一般也稱為DCIris。
PIris
隨著技術(shù)的不斷發(fā)展以及對(duì)于圖像質(zhì)量要求的不斷提高，DCIris逐漸也暴露出了不足。對(duì)于光線亮度變化較大的情形，DC光圈鏡頭只是根據(jù)光線亮度用模擬信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)變化，但不能提供給攝像機(jī)關(guān)于光圈位置的信息。沒(méi)有這種信息，攝像機(jī)就不能有效地控制光圈以優(yōu)化圖像質(zhì)量。于是，PIris應(yīng)運(yùn)而生。
與DC光圈鏡頭不同，PIris控件的主要任務(wù)不是不停地調(diào)節(jié)穿過(guò)鏡頭的光線流量，而是設(shè)置*光圈的位置，以便大部分時(shí)間鏡頭的中心及效果*的部分可得到使用，從而提高圖像質(zhì)量。這個(gè)位置叫做特定景深值，在此處鏡頭的效果，光學(xué)誤差大大減少，可得到*圖像質(zhì)量（在對(duì)比度、分辨率和景深方面）。
我們以下面兩張圖進(jìn)行說(shuō)明（以canon500d兩種不同光圈所拍下的圖為例展示）：
上圖的光圈開的口徑比較大，進(jìn)光亮比較多，曝光時(shí)間比較短，F(xiàn)值比較小
下圖的光圈開的口徑比較小，進(jìn)光亮比較少，曝光時(shí)間比較長(zhǎng)，F(xiàn)值比較大
如前所述，大光圈會(huì)帶來(lái)充分的通光亮，但會(huì)造成景深較淺（背景模糊）；要想同時(shí)滿足大光圈和背景清楚，就需要在光圈位置找到一個(gè)*的平衡點(diǎn)，這就是PIris的作用。
當(dāng)然，要實(shí)現(xiàn)*的性能，一方面要增加硬件的成本，另一方面也需要提高軟件的復(fù)雜度，這也造成了PIris在當(dāng)前的應(yīng)用尚不廣泛。
結(jié)語(yǔ) 還是那句老話，天下沒(méi)有十全十美的事物。沒(méi)有一種光圈可以滿足所有的需求，適應(yīng)所有的場(chǎng)景；我們必須量體裁衣，根據(jù)不同的需求選擇不同的光圈類型。
