本篇文章更新時間：2026/01/02
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從洞孔、玻璃到鏡頭：一篇讓你真正理解相機如何成像的長文精華
編輯前言：這篇來自 Bartosz Ciechanowski 的長文《Cameras and Lenses》 是我看過最清楚、最具沉浸式互動的相機科普。它不只講鏡頭，而是從「光線本質」一路講到「成像、散景、折射、像差」。看完之後，我對相機的理解徹底被重建。
核心觀點 (Key Takeaways)
- 成像的本質，是限制光線方向：沒有任何光線限制時，感光元件會被整個世界的光均勻淹沒，無法形成影像。
- 鏡頭的存在目的，是「收集更多光」並「控制光往哪裡聚」，比針孔效率高太多，還能創造畫面焦點。
- 鏡頭不完美：從球面像差到色差，再到焦距呼吸，現實中的光學系統遠比教科書複雜。
深入解析
這篇文章最精彩的地方，是從最原始、最乾淨的問題開始：「如果你把感光元件直接放在世界中央，它會拍到什麼？」答案是——什麼都拍不到。因為每個像素同時接收到整個環境的光，它無法分辨方向，於是畫面只會成為一片模糊的平均亮度。
作者一句話點破核心：「每一個像素都暴露在整個環境之前。」
於是，我們開始走過三個階段：針孔、玻璃折射、鏡頭。
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針孔相機：最原始的方向限制器
針孔讓每個像素只接收某個方向而來的光，終於形成影像，但缺點也立刻浮現：太暗、太不靈活、容易模糊。 -
玻璃與折射：理解鏡頭的能力從何而來
作者從波的角度講折射，以「波前」與「相位連續性」解釋光為何彎曲，再透過 Snell 定律建立「玻璃能改變光的方向」的直覺。 -
鏡頭的終極目的：在指定位置收攏更多光
當玻璃被雕成特定形狀（凸透鏡），它能把來自同一物點的光線全部聚到同一處，形成清晰影像。這同時提升亮度、改善銳利度、提升可控性。
幾個我覺得最精華的段落整理
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焦距的真相：作者用動畫展示「焦距不是視角，而是平行光的匯聚距離」。換鏡頭時視角變化，其實是「焦平面位置改變」的副作用。
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散景與模糊圈（circle of confusion）：文章用圖示把散景解構成「焦外光錐被影像平面切開後的截面」。我第一次感受到散景原來不是抽象概念，而是一個確實存在的「光圈截面」。
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f-number 的真正含義：作者強調 f-number = 焦距 / 入射瞳徑，直接決定「每個像素平均能收到多少光」。這讓我重新理解：光圈不是亮不亮，而是「每個像素能分到多少能量」。
筆者心得與啟發
閱讀這篇文章最大的感受是：很多攝影課教的名詞，其實都可以回到一個關鍵問題——光線怎麼走？光線怎麼被限制？光線怎麼被集中？
例如：
- 為什麼縮光圈景深變深？因為縮小光錐角度。
- 為什麼大光圈散景漂亮？因為光圈形狀直接投影成模糊圈。
- 為什麼鏡頭越好越貴？因為要同時壓抑色差、球面像差、彎曲、變形，需要堆疊大量玻璃元素。
這篇文章真正讓我意識到：「攝影」不是按下快門的那一刻，而是整個光路在鏡頭內部被馴服的過程。
如果你對相機構造、光學、成像原理感興趣，我強烈建議親自閱讀原文（含大量互動動畫）：
《Cameras and Lenses》 by Bartosz Ciechanowski
這篇筆記只是萃取了主要脈絡；但原文的動畫示範，比任何文字都更能讓你真正「看到光在做什麼」。