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變焦到底差在哪?光學變焦 vs 數位變焦一次看懂 | Datavideo

變焦到底差在哪?光學變焦 vs 數位變焦一次看懂

Jul 02 2025

當我們在選購攝影器材時,常會看到「光學變焦」與「數位變焦」這兩種規格,但您是否曾好奇它們到底有什麼不同?變焦功能看似簡單,其實背後隱藏著影響畫質、操作體驗與設備成本的重要關鍵。本文將帶你深入認識這兩種變焦技術的原理與差異,幫助您在選購和使用拍攝設備時,做出更明智的判斷。

光學變焦

在我們談論「光學變焦」前,首先需要理解基本的光學成像原理。光學鏡頭是由多片鏡片組成(註),光線通過鏡片後,會在鏡片後方匯聚成像,這個光線的匯聚點被稱為「焦點」;從光學鏡組的中心到焦點的距離,則稱為「焦距」,對於攝影鏡頭而言,焦距就是鏡頭中心至感光元件之間的距離。

根據焦距是否可變,鏡頭可分為「定焦鏡」與「變焦鏡」兩種,顧名思義,定焦鏡頭的焦距固定不變,只能以單一倍率拍攝;而變焦鏡頭則可透過調整鏡頭的鏡片組群前後移動,改變光學焦距的長度,從而放大投射的影像卻不影響畫質。

為了讓使用者更好了解光學變焦的效果,光學變焦鏡頭除了在規格上會標示最近和最遠的對焦釐米(mm),更經常以「倍數」標示的焦距範圍。舉例而言,若鏡頭的最短焦距為20mm,最長焦距為200mm,則光學變焦倍率為200 /20 = 10倍光學變焦。一台攝影機具備10倍光學變焦,代表它可以將距離50英尺的物體放大至畫面中看起來如同距離僅5英尺一般。

註:片(Element;E)是總使用鏡片總數,群(Group;G)是指那些膠合鏡片群。

光學變焦的優點與缺點

優點:
  1. 畫質不受損:光學變焦透過鏡頭物理移動來改變焦距,放大影像時不會犧牲解析度,能保留影像的細節與清晰度。
  2. 即時構圖調整:使用者可依拍攝需求靈活調整焦距,進行遠近構圖變化,對攝影與錄影構圖極為實用。
  3. 利於低光源下的曝光:高品質的光學變焦鏡頭通常搭配較大光圈,能在昏暗環境下獲得更多的曝光量。
缺點:
  1. 體積與重量增加:具備高倍率光學變焦的光學結構較複雜,需要採用較多的鏡片群組,因此光學變焦鏡頭的體積較大且重,不利光學鏡頭的輕便性。
  2. 成本較高:精密的光學設計與鏡片製作,使得光學變焦鏡頭的成本遠高於數位變焦功能的裝置。
  3. 變焦速度受限於機械結構:變焦過程需要物理性移動鏡片組,相對數位變焦來說,光學變焦反應速度較慢,且鏡組在鏡筒內變焦過程可能會產生噪音。

數位變焦

數位變焦與光學變焦不同,它並不是透過實際移動鏡片群組改變鏡頭的焦距獲得放大影像效果,而是依賴相機內部處理器進行影像放大。當使用數位變焦時,攝影機會將影像感光元件所捕捉到的畫面進行裁切,然後放大裁切的影像,並藉由演算法進行「插值補足」,補強像素之間的細節,藉此模擬「拉近」的效果。然而,數位變焦放大倍數越高,則裁切的影像越小,放大後所要補充的插值越多,則放大後的畫質減損會越明顯,畫面可能變得模糊,或著出現馬賽克般的像素化現象。

數位變焦的優點與缺點

數位變焦不需要複雜的鏡片組,少了鏡片移動機構,鏡頭自然也能做得更輕薄,也更容易大量生產,大幅降低了製作成本,這就是為什麼現在的智慧型手機、小型相機、監控攝影機、甚至一些低價的穿戴式攝影機,都能搭載拍攝變焦功能的原因。此外,相較於傳統光學變焦須透過實際鏡組移動才能放大或縮小影像,光學變焦速度完全取決於鏡組運動的機械速度;而數位變焦則是透過軟體即時處理,因此數位變焦的速度比光學變焦更快。

然而,數位變焦最大的弱點就是影像畫質。數位變焦放大後的畫面素質,取決於感光元件的原始解析度。若感光元件的解析度有限,經由局部放大的數位變焦影像很容易出現模糊與雜訊,即使高階的演算法可提升視覺觀感,但仍無法保留足夠的影像細節,對影像素質要求極高的專業攝影師而言,數位變焦所得的畫質並不理想。

結論摘要

以下是「光學變焦」和「 數位變焦」的完整比較圖表,清楚地陳述兩者在各方面的差異:

若用戶重視畫質和影像細節,那麼光學變焦無疑是首選;若用戶注重攝影器材的便利性和成本效益或,僅進行一般用途的紀錄性拍攝,數位變焦則提供便利選擇。了解兩者差異後,您將能更有效評估攝影設備的性能與價值,做出最合適的選購與應用決策。