传感器尺寸详解:它改变什么,不改变什么
传感器尺寸改变视角、景深,以及整个画面收集到的光——三者都变,而且按同一个系数变。大多数解释至少把其中一个讲错。

真实的尺寸
传感器尺寸是一个物理尺寸,不是一个等级。下面是本目录收录的那些,全部以 36×24mm 的全画幅为基准来量。
| 画幅 | 传感器尺寸 | 裁切系数 | 相对全画幅的进光量 |
|---|---|---|---|
| 中画幅 | 44 x 33 mm | 0.79x | 约多四分之三档 |
| 全画幅 | 36 x 24 mm | 1.0x | 基准 |
| APS-C | 约 23.5 x 15.6 mm | 1.5x,Canon 为 1.6x | 约少 1.25 档 |
| M4/3 | 17.3 x 13 mm | 2.0x | 约少 2 档 |
| 一英寸 | 13.2 x 8.8 mm | 2.7x | 约少 3 档 |
这里有两点值得钉死。裁切系数是对角线之比:全画幅四角相距 43.3mm,M4/3 是 21.6mm,所以正好是 2.0。进光量那一列则是面积之比,也就是这个数字的平方——对角线减半,面积只剩四分之一,两档。
还要注意,一英寸这个名字什么也没描述:那块传感器的对角线是 15.9mm。它是摄像管外径留下的遗物。永远不要拿它做算术。
这里的数量:23 台全画幅、22 台 APS-C、7 台 M4/3、7 台小底、2 台中画幅。各自最便宜的一台分别是 1,500 €、600 €、700 €、450 € 和 5,500 €。
裁切系数管三件事,不是一件
几乎所有人都答对第一件,而在另外两件里至少答错一件。乘上裁切系数,你就一次把这三件都换算了。
- 视角。一颗 50mm 镜头装在 1.5x 的 APS-C 机身上,取景相当于全画幅上的 75mm。它的焦距并没有变;只是更小的传感器记录下像场里更小的一块,所以视角更窄。
- 景深。在同样的距离上取景一致时,APS-C 上这颗 50mm 开 f/2,给出的景深等于全画幅上 75mm 开 f/3。f 值和焦距一样,也要乘以裁切系数。
- 整个画面收集到的总光量,也就是决定噪点的那个量。在给定快门速度下,f/2 落在每一块传感器上的亮度都相同——测光读数因此可以原样搬过去——但小的那块是在更小的面积上接住它。光子总数更少,于是当两者放大到同样尺寸时,噪点更多。
写全了就是:APS-C 用 50mm、f/2、1/100 秒、ISO 400,和全画幅用 75mm、f/3、1/100 秒、ISO 900,给出相同的取景、相同的景深、相同的总光量。这两个文件看上去应该是一样的,噪点也在内。这就是等效的全部内容。
不跟着换算的是曝光。f/1.8 在任何画幅上都是 f/1.8。几乎所有混乱都出自这里:人们正确地观察到曝光相同,却错误地推论出照片也相同。每平方毫米上的亮度相等;总光量不相等,而景深和噪点跟的是总光量。
另外还有两件事不跟着换算。衍射在小底上会在更大的光圈就开始咬人,因为同样的弥散圆要放大更多倍才能印到同样大:如果全画幅的实用极限是 f/16,APS-C 大约在 f/11,M4/3 在 f/8。还有,小传感器不会让镜头更锐——它用的是像场的中央,通常是最好的那一块。
同一张照片,三种做法
取一张照片:一张半身人像,主体在画面里占的比例完全相同,同样的光,同样的快门速度。下面是每种画幅要拍出它各需要什么。
| 画幅 | 焦距 | 同样观感所需的光圈 | 代价 |
|---|---|---|---|
| 全画幅 | 85mm | f/1.8 | 三者中最重的镜头,以及最贵的机身 |
| APS-C | 约 56mm | f/1.2 | 这么大的光圈存在,但不便宜 |
| M4/3 | 约 42mm | f/0.9 | 这里没有这种镜头——目录的下限是 f/1.2 |
整个论证就在这一张表里。问题不是小底拍不了这张照片;而是要把成像对上,代价是一颗更大光圈的镜头,而大光圈镜头会迅速变大变贵。APS-C 配 f/1.2 的镜头,追平全画幅的 f/1.8。M4/3 配同样的 f/1.2,追平 f/2.4,再往前就没东西可用了。
反过来跑一遍,小底就赢得干干净净。要让一只远处的鸟塞满画面,全画幅需要 600mm,M4/3 只要 300mm——更小、更轻、更便宜,还对得更近。这里的长焦射程一直到 914mm 全画幅等效,而且并不全都长在全画幅镜头上。
按同一套算术,诚实的附注是:那颗 300mm f/4 等效于 600mm f/8,所以你是用光换了重量和钱。在好的日光下,大多数野生动物摄影师会接受这笔交易。在黄昏他们不会。
成本在整套系统,不在机身
机身的价差是整个差距里最小的一块。这里全画幅从 1,500 € 起,APS-C 是 600 €,M4/3 是 700 €——800 到 900 € 的差,只付一次。真正会滚起来的是镜头,你每买一颗就滚一次。
一颗全画幅镜头必须投出直径 43.3mm 的像场;APS-C 镜头覆盖约 28mm,M4/3 镜头 21.6mm。在同样的视角、同样的等效光圈下,更多玻璃意味着更多重量和更多钱。这里的镜头从 116g 到 2,115g,从 220 € 到 3,100 €,而重量和钱都堆在全画幅那一头。
所以要按整套装备算账。把你在每个系统里最终真会拥有的那三颗镜头列出来,重量加起来,价格加起来,再比这两个数。它解决的购买决定比任何传感器评测都多,也正是 如何挑一台相机 放在五个问题里第三位的那一问。
也看看系统的厚度:Sony E 是 12 台机身背后 15 颗镜头,Canon RF 8 台背后 13 颗,Nikon Z 9 台背后 11 颗,Fujifilm X 7 台背后 10 颗,M4/3 7 台背后 9 颗,L 卡口 4 台背后 7 颗。 相机探索 按传感器尺寸筛选,但你嫁的是卡口。
什么时候小底才是更好的选择
三种情况,没有一种是安慰奖。
你被射程卡住
野生动物和体育,而你没法靠得更近。裁切系数这次替你干活:一台 APS-C 机身让 400mm 的取景变得像 600mm,M4/3 上像 800mm,不多加一克重量、一分钱。在好光线下这是纯赚,很多拍鸟的人正是因此有意选 APS-C。 APS-C 野生动物答案 收的就是值这个价的机身。
说准确一点,因为这里正是网上往反方向搞错的地方:你多得到的是落在主体上的像素,不是放大倍率。如果一台全画幅机身的像素密度相同,把它的文件裁一刀,得到的是一模一样的照片。
你被重量卡住
旅行、徒步,以及任何一只胳膊上还抱着孩子干的事。这里的机身从 154g 到 1,415g,镜头的跨度更大。一套跟着你出门的装备,拍出来的照片比留在酒店里的全画幅多。 APS-C 旅行答案 就是从这个限制出发的。
你被预算卡住
这里最便宜的 APS-C 机身是 600 €,全画幅是 1,500 €,而且配它的每一颗镜头都更便宜。总共 1,500 € 上下以内,APS-C 加两颗好镜头比全画幅加一颗套机变焦更管用。如果是预算在卡你,先读 你到底需不需要相机 。
中画幅这个问题
这里有两台中画幅,5,500 € 和 8,500 €,用的是 44×33mm 的传感器。注意这一步有多小:裁切系数是 0.79,所以面积上相对全画幅的优势约为 1.7 倍——四分之三档。是一格,不是另一个世界。
这一格买来的是分辨率和层次过渡——本目录的上限是 102MP——以及同样视角下略浅一点的成像。它的代价是对焦速度、连拍速度、重量和一大笔钱。这两台机身分别落在 Fujifilm GFX 和 Hasselblad XCD 上,各一台,这也就说明了镜头选择有多窄。
规则很直白。中画幅属于慢慢干活、印得很大、并且靠成品挣钱的摄影师。如果你还在问自己需不需要它,那就是不需要——诚实的尺子是:APS-C 与全画幅之间约 1.25 档的差距,比全画幅与 44×33 之间的差距还要大。
读者常问
- 小底会让我的镜头变长吗?
- 不会。一颗 50mm 镜头在任何机身上都是 50mm。小传感器记录的是镜头投出的画面中更小的一块,所以视角更窄——效果和把全画幅的照片裁一刀相同。只有当小传感器的像素密度高于大传感器时,你才真的在主体上多拿到细节。
- 全画幅比 APS-C 好一倍吗?
- 取景一致时它多收约 1.25 档光,在同样的 f 值、同样的取景下,景深浅约 1.2 档。天黑之后这是实打实的差别,正午则可以忽略。对着它算账:这里最便宜的全画幅机身是 1,500 €,最便宜的 APS-C 是 600 €,镜头也照这个规律走。
- 为什么有人说 f/1.8 在任何传感器上都是 f/1.8?
- 因为就曝光而言确实如此:落在每平方毫米上的亮度完全相同,所以测光读数可以原样搬过去。一旦你比较的是景深或噪点,这句话就不再成立——那两者取决于整个画面收集到的总光量。两种说法都对,它们回答的是不同的问题。
- 该买 M4/3 吗?
- 如果卡住你的是重量或射程,那就该买。它在进光量上落后全画幅约两档,而覆盖它那块更小像场的镜头也相应更小更便宜。这里有 7 台机身和 9 颗镜头,700 € 起。如果你天黑后在室内拍摄、又想要非常浅的人像,它就是错的工具,没有哪颗镜头能修好这一点。