APS-C 的 Crop Factor
大家都知道使用非全片幅 (Full Frame，36 x 24mm) 的感光元件 (CMOS) 時，畫面四周會被栽走，效果近似把鏡頭 Zoom 了，我們稱這種栽切比率為 Crop Factor。


▲全片幅和 APS-C 的相對大小

Crop Factor 的算式：全片幅尺寸的對角線長度 / 感光元件的對角線長度

只要感光元件少於全片幅尺寸 (36 x 24mm)，Crop Factor 都會大於 1。
還未了解 Crop Factor 的讀者，可以重溫《什麼是Crop Factor？》一文。

以 Canon APC-C 為例，感光元件大小是 22.3 x 14.9mm，以畢氏定理（Pythagorean theorem）計算後，得出斜邊為 26.8mm。
而全片幅的對角線長度是 43.3mm。

套用上述 Crop Factor 的算式，43.3 / 26.8 = 1.6。
因此，Canon APS-C 的 Crop Factor 是 1.6x。

假設照片尺寸同樣是 6000 x 4000 像素，Canon APS-C 的影像看起來會比全片幅大 1.6 倍，在 50mm 鏡頭下，尤如用了 50mm x 1.6 = 80mm 的鏡頭。


▲全片幅和 APS-C 的視角比較

至於 Nikon 和 Sony 的 APS-C Crop Factor 則是 1.5，大家可以當成練習自行計算。


3:2 換成 16:9 的栽切
在相機支援影片拍攝前，Crop Factor 只是全片幅尺寸和感光元件大小的比率，就這麼單純。

自從相機支援影片拍攝後，相片和影片的長闊比例本身已出現了栽切。
相片的大小繼承了 CMOS 的比例，即 3:2，而影片的長闊則採用 16:9 標準影片比例。



技術上，16:9 比例下，相機已用盡所有可用的像素，大家都不把它當成是「真正」的栽切。


沒有栽切的 Full HD 影片
大家可有想過 CMOS 感光元件的像素遠高於全高清(Full HD)影片的尺寸？
Canon EOS 5D Mark IV 的 CMOS 大小為 6720 x 4480，而入門級的 Canon EOS 700D 也有 5184 x 3456 像素，但 Full HD 的尺寸只有 1920 x 1080。 為什麼這個尺寸的轉換過程沒有出現栽切呢？皆因相機處理器已足夠以每秒 24 次 (24 fps) 的速度把 CMOS 大小的影像縮小至 1920 x 1080。


4K 影片的 Crop Factor
4K 影片有兩種格式，分別為 DCI 4K (4096 x 2160) 及 4K UHD (3840 x 2160)。不論是 DCI 4K 或是 4K UHD，像素都超過 800 萬，而 Full HD 只有約 200 萬像素，可見，4K 的像素數目是 Full HD 的 4 倍。



只有少部份相機的處理器有能力以每秒 24 次(24 fps) 或以上的速度把 CMOS 大小的影像縮少至 4K 影片尺寸，而 Sony A7RII 或 A7RIII 便是當中的少數。
對這些相機來說，可以說沒有 4K 影片栽切（不計 3:2 和 16:9 間的栽切），除非使用特殊影片模式，如 Super 35。

問題來了，相機沒有足夠運算力的話怎麼辦？
廠商找了個折衷的辦法，就是跳過影像縮小這個步驟，直接從感光元件的中央取樣 (Sampling)，取出 4K 所需的像素。

結果變成怎樣？和 APS-C 一樣，有種被 Zoom 了的副作用。




Crop 上 Crop
以全片幅的相機拍攝 4K 影片時，只需注意有沒有 4K 影片的 Crop Factor，但以 APS-C 拍攝 4K 時，有可能出現「Crop 上 Crop」，APS-C 的 Crop Factor 乘以 4K Crop Factor 的情況，視角變得更細。

以 Canon EOS M50 為例，影像的大小為 6000 x 4000 像素，即斜邊長度是 7211 像素；而 EOS M50 支援 4K UHD (3840 x 2160)，斜邊邊長是 4460 像素，那麼，EOS M50 的 4K Crop Factor 便是 7211 / 4460 = 1.6。 Canon EOS M50 的 CMOS 大小為 APS-C 級別，先前已計算過，Canon APS-C 的 Crop Factor 是 1.6。整體來說，以 Canon EOS M50 拍攝 4K UHD 時，總 Crop Factor 是 1.6 x 1.6 = 2.56。

由此可見，在 APC-C 相機使用 4K 錄影功能時，有機會出現「Crop 上 Crop」(ASP-C Crop Factor x 4K Video Crop Factor) 的情況。




減低 4K 影片的 Crop Factor
雖然大部份相機都未能實時以 CMOS 大小的影像輸出 4K 影片，但直接從 CMOS 中央抽取 4K 大小的像素對一些處理器來說又太過輕鬆，於是，有廠商利用比 4K 大一點的 CMOS 範圍來記錄影像，再把它縮小至 4K 大小。 由於取樣的像素數目比整塊 CMOS 少許多，這個方案變得可行；同時，使用了較大 CMOS 面積的緣故，4K 的 Crop Factor 都被降低了。



從上圖可見，以比 4K 面積大的範圍(綠色長方形)取樣，會有較廣闊的視角；最完美當然是以全片幅(紅色長方形)取樣；最差就是直接從 CMOS 中央(藍色長方形)直接抽取 4K 所需的像素。

希望大家對感光元件的 Crop Factor 和 4K 影片的 Crop Factor 有更深入的了解。