'一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平'

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文章原創首發於頭條號【影像派】,版權所有,未經許可,不得轉載。

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一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

請關注【影像派】

前言

提到定焦鏡頭,很多人便會津津樂道,他們大概會問:

光圈有多大?

成像銳不銳?

是不是紅圈、金圈啊?

畫質好不好?

有多貴?

……

其實類似這些問題問得都有些外行了,因為他們都只是看到一些外觀和表面,關於鏡頭的知識積累還不足以令他們關注到更深層、更本質的東西。

那麼,關於「定焦鏡頭」到底有哪些值得關注和學習的硬核知識呢?這便是影像君藉以此文與大家共同探討的問題。

一、名字簡史

對於攝影愛好者而言,「定焦鏡頭」這個名字已再熟悉不過了。但你可能不知道,其實它原本並不叫這個名字

在攝影發展初期,市面上只有一種鏡頭,這種鏡頭的焦距不可變化,因此,當人們談論「鏡頭」(lens)的時候,默認指的都是單一焦距鏡頭(single focal length)。後來隨著攝影技術的發展,出現了在主流市場以外的「輔助鏡頭」,它們具有焦距可變的重要特點,亦即我們現在所熟知的「變焦鏡頭」(zoom lens)。於是,為了區分兩者,人們特意創造了一個新詞——prime lens——以命名焦距不可變的鏡頭,我們大概可以將其譯為「主要鏡頭」或「優質鏡頭」。

我之所以說「大概」,一方面是因為攝影技術發展早期,單一焦距鏡頭才是主流,而且大部分都做工優質,價格不菲;另一方面,「prime」是一個多義詞,它可以表示主要、初級、基本、一級、優質等多種意思,需根據具體語境,方知其表達涵義。

比如,當在鏡頭與機身之間連接一個遠攝轉換器(teleconverter,亦即我們所說的「增倍鏡」,如圖1-1所示)時,這枚鏡頭便稱之為prime lens,即「一級鏡頭」或「原始鏡頭」,如圖1-2所示:

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一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

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前言

提到定焦鏡頭,很多人便會津津樂道,他們大概會問:

光圈有多大?

成像銳不銳?

是不是紅圈、金圈啊?

畫質好不好?

有多貴?

……

其實類似這些問題問得都有些外行了,因為他們都只是看到一些外觀和表面,關於鏡頭的知識積累還不足以令他們關注到更深層、更本質的東西。

那麼,關於「定焦鏡頭」到底有哪些值得關注和學習的硬核知識呢?這便是影像君藉以此文與大家共同探討的問題。

一、名字簡史

對於攝影愛好者而言,「定焦鏡頭」這個名字已再熟悉不過了。但你可能不知道,其實它原本並不叫這個名字

在攝影發展初期,市面上只有一種鏡頭,這種鏡頭的焦距不可變化,因此,當人們談論「鏡頭」(lens)的時候,默認指的都是單一焦距鏡頭(single focal length)。後來隨著攝影技術的發展,出現了在主流市場以外的「輔助鏡頭」,它們具有焦距可變的重要特點,亦即我們現在所熟知的「變焦鏡頭」(zoom lens)。於是,為了區分兩者,人們特意創造了一個新詞——prime lens——以命名焦距不可變的鏡頭,我們大概可以將其譯為「主要鏡頭」或「優質鏡頭」。

我之所以說「大概」,一方面是因為攝影技術發展早期,單一焦距鏡頭才是主流,而且大部分都做工優質,價格不菲;另一方面,「prime」是一個多義詞,它可以表示主要、初級、基本、一級、優質等多種意思,需根據具體語境,方知其表達涵義。

比如,當在鏡頭與機身之間連接一個遠攝轉換器(teleconverter,亦即我們所說的「增倍鏡」,如圖1-1所示)時,這枚鏡頭便稱之為prime lens,即「一級鏡頭」或「原始鏡頭」,如圖1-2所示:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖1-1:1.4x的遠攝轉換器

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前言

提到定焦鏡頭,很多人便會津津樂道,他們大概會問:

光圈有多大?

成像銳不銳?

是不是紅圈、金圈啊?

畫質好不好?

有多貴?

……

其實類似這些問題問得都有些外行了,因為他們都只是看到一些外觀和表面,關於鏡頭的知識積累還不足以令他們關注到更深層、更本質的東西。

那麼,關於「定焦鏡頭」到底有哪些值得關注和學習的硬核知識呢?這便是影像君藉以此文與大家共同探討的問題。

一、名字簡史

對於攝影愛好者而言,「定焦鏡頭」這個名字已再熟悉不過了。但你可能不知道,其實它原本並不叫這個名字

在攝影發展初期,市面上只有一種鏡頭,這種鏡頭的焦距不可變化,因此,當人們談論「鏡頭」(lens)的時候,默認指的都是單一焦距鏡頭(single focal length)。後來隨著攝影技術的發展,出現了在主流市場以外的「輔助鏡頭」,它們具有焦距可變的重要特點,亦即我們現在所熟知的「變焦鏡頭」(zoom lens)。於是,為了區分兩者,人們特意創造了一個新詞——prime lens——以命名焦距不可變的鏡頭,我們大概可以將其譯為「主要鏡頭」或「優質鏡頭」。

我之所以說「大概」,一方面是因為攝影技術發展早期,單一焦距鏡頭才是主流,而且大部分都做工優質,價格不菲;另一方面,「prime」是一個多義詞,它可以表示主要、初級、基本、一級、優質等多種意思,需根據具體語境,方知其表達涵義。

比如,當在鏡頭與機身之間連接一個遠攝轉換器(teleconverter,亦即我們所說的「增倍鏡」,如圖1-1所示)時,這枚鏡頭便稱之為prime lens,即「一級鏡頭」或「原始鏡頭」,如圖1-2所示:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖1-1:1.4x的遠攝轉換器

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖1-2,Photo by Tamasflex.

為了更好地區分和表達,後來的人們又將單一焦距的鏡頭稱為「Fixed focal length lens」(固定焦距鏡頭),簡稱FFL,亦即我們現在常說的「定焦鏡頭」。

有人可能會問:同一樣事物,有必要搞那麼多名堂嗎?

其實這並非故弄玄虛,而是英語世界的更加「較真」,更重視邏輯清晰與定義準確。當他們說定焦鏡頭(FFL)的時候,你要明白這是相對變焦鏡頭而言的;而當他們說prime lens的時候,你應該留意其語境,是否指相對增倍鏡而言的一級鏡頭。

二、定焦鏡頭的「內」「外」觀

說完了定焦鏡頭的名字簡史,接下來我們從外觀內部兩個方面深入剖析定焦鏡頭。因品牌眾多,設計有異,這裡僅取Canon的一枚定焦鏡頭作為剖析樣本。

2.1 外觀標識

這是佳能的一枚專業人像定焦鏡頭,型號為Canon EF 85mm f/1.2 L II USM。如圖2-1所示:

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一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

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前言

提到定焦鏡頭,很多人便會津津樂道,他們大概會問:

光圈有多大?

成像銳不銳?

是不是紅圈、金圈啊?

畫質好不好?

有多貴?

……

其實類似這些問題問得都有些外行了,因為他們都只是看到一些外觀和表面,關於鏡頭的知識積累還不足以令他們關注到更深層、更本質的東西。

那麼,關於「定焦鏡頭」到底有哪些值得關注和學習的硬核知識呢?這便是影像君藉以此文與大家共同探討的問題。

一、名字簡史

對於攝影愛好者而言,「定焦鏡頭」這個名字已再熟悉不過了。但你可能不知道,其實它原本並不叫這個名字

在攝影發展初期,市面上只有一種鏡頭,這種鏡頭的焦距不可變化,因此,當人們談論「鏡頭」(lens)的時候,默認指的都是單一焦距鏡頭(single focal length)。後來隨著攝影技術的發展,出現了在主流市場以外的「輔助鏡頭」,它們具有焦距可變的重要特點,亦即我們現在所熟知的「變焦鏡頭」(zoom lens)。於是,為了區分兩者,人們特意創造了一個新詞——prime lens——以命名焦距不可變的鏡頭,我們大概可以將其譯為「主要鏡頭」或「優質鏡頭」。

我之所以說「大概」,一方面是因為攝影技術發展早期,單一焦距鏡頭才是主流,而且大部分都做工優質,價格不菲;另一方面,「prime」是一個多義詞,它可以表示主要、初級、基本、一級、優質等多種意思,需根據具體語境,方知其表達涵義。

比如,當在鏡頭與機身之間連接一個遠攝轉換器(teleconverter,亦即我們所說的「增倍鏡」,如圖1-1所示)時,這枚鏡頭便稱之為prime lens,即「一級鏡頭」或「原始鏡頭」,如圖1-2所示:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖1-1:1.4x的遠攝轉換器

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖1-2,Photo by Tamasflex.

為了更好地區分和表達,後來的人們又將單一焦距的鏡頭稱為「Fixed focal length lens」(固定焦距鏡頭),簡稱FFL,亦即我們現在常說的「定焦鏡頭」。

有人可能會問:同一樣事物,有必要搞那麼多名堂嗎?

其實這並非故弄玄虛,而是英語世界的更加「較真」,更重視邏輯清晰與定義準確。當他們說定焦鏡頭(FFL)的時候,你要明白這是相對變焦鏡頭而言的;而當他們說prime lens的時候,你應該留意其語境,是否指相對增倍鏡而言的一級鏡頭。

二、定焦鏡頭的「內」「外」觀

說完了定焦鏡頭的名字簡史,接下來我們從外觀內部兩個方面深入剖析定焦鏡頭。因品牌眾多,設計有異,這裡僅取Canon的一枚定焦鏡頭作為剖析樣本。

2.1 外觀標識

這是佳能的一枚專業人像定焦鏡頭,型號為Canon EF 85mm f/1.2 L II USM。如圖2-1所示:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖2-1:Canon EF 85mm f/1.2 L II

先解釋一下其型號裡的各項參數所代表的含義:

Canon:品牌名稱;

EF:Electronic Focusing,電子對焦 ,即機身自動對焦系統指揮鏡頭內置的馬達帶動鏡頭對焦;

85mm:焦距;

f/1.2:最大光圈值,f(記住是小寫)後面的數字越小,表示光圈越大;

L:英文Luxury(奢華)的縮寫,Canon專業鏡頭的標誌;

II:第二代;

USM:表示鏡頭配有超聲波馬達(Ultrasonic Motor),可令對焦既快速又安靜。

繼續觀察圖2-1,我們來拆解其外觀的各個主要部件:

(1)Canon金屬卡口;

(2)焦距;

(3)自動對焦/手動對焦的開關;

(4)鏡頭外部的刻度為光圈值,內部顯示的為對焦距離(ft,英尺)和景深範圍(m,米);

(5)對焦環;

(6)紅圈,是Canon專業鏡頭的特有標誌,亦即「紅圈頭」俗稱的由來;

(7)鏡頭型號標識;

(8)濾鏡接口螺紋。

2.2 內部構造

瞭解完了鏡頭外觀的各個組件,我們再來看看鏡頭內部的構造。

如圖2-2,這是上面這支定焦鏡頭(Canon EF 85mm f/1.2 L II USM)的內部構造的剖面圖:

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一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

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前言

提到定焦鏡頭,很多人便會津津樂道,他們大概會問:

光圈有多大?

成像銳不銳?

是不是紅圈、金圈啊?

畫質好不好?

有多貴?

……

其實類似這些問題問得都有些外行了,因為他們都只是看到一些外觀和表面,關於鏡頭的知識積累還不足以令他們關注到更深層、更本質的東西。

那麼,關於「定焦鏡頭」到底有哪些值得關注和學習的硬核知識呢?這便是影像君藉以此文與大家共同探討的問題。

一、名字簡史

對於攝影愛好者而言,「定焦鏡頭」這個名字已再熟悉不過了。但你可能不知道,其實它原本並不叫這個名字

在攝影發展初期,市面上只有一種鏡頭,這種鏡頭的焦距不可變化,因此,當人們談論「鏡頭」(lens)的時候,默認指的都是單一焦距鏡頭(single focal length)。後來隨著攝影技術的發展,出現了在主流市場以外的「輔助鏡頭」,它們具有焦距可變的重要特點,亦即我們現在所熟知的「變焦鏡頭」(zoom lens)。於是,為了區分兩者,人們特意創造了一個新詞——prime lens——以命名焦距不可變的鏡頭,我們大概可以將其譯為「主要鏡頭」或「優質鏡頭」。

我之所以說「大概」,一方面是因為攝影技術發展早期,單一焦距鏡頭才是主流,而且大部分都做工優質,價格不菲;另一方面,「prime」是一個多義詞,它可以表示主要、初級、基本、一級、優質等多種意思,需根據具體語境,方知其表達涵義。

比如,當在鏡頭與機身之間連接一個遠攝轉換器(teleconverter,亦即我們所說的「增倍鏡」,如圖1-1所示)時,這枚鏡頭便稱之為prime lens,即「一級鏡頭」或「原始鏡頭」,如圖1-2所示:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖1-1:1.4x的遠攝轉換器

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖1-2,Photo by Tamasflex.

為了更好地區分和表達,後來的人們又將單一焦距的鏡頭稱為「Fixed focal length lens」(固定焦距鏡頭),簡稱FFL,亦即我們現在常說的「定焦鏡頭」。

有人可能會問:同一樣事物,有必要搞那麼多名堂嗎?

其實這並非故弄玄虛,而是英語世界的更加「較真」,更重視邏輯清晰與定義準確。當他們說定焦鏡頭(FFL)的時候,你要明白這是相對變焦鏡頭而言的;而當他們說prime lens的時候,你應該留意其語境,是否指相對增倍鏡而言的一級鏡頭。

二、定焦鏡頭的「內」「外」觀

說完了定焦鏡頭的名字簡史,接下來我們從外觀內部兩個方面深入剖析定焦鏡頭。因品牌眾多,設計有異,這裡僅取Canon的一枚定焦鏡頭作為剖析樣本。

2.1 外觀標識

這是佳能的一枚專業人像定焦鏡頭,型號為Canon EF 85mm f/1.2 L II USM。如圖2-1所示:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖2-1:Canon EF 85mm f/1.2 L II

先解釋一下其型號裡的各項參數所代表的含義:

Canon:品牌名稱;

EF:Electronic Focusing,電子對焦 ,即機身自動對焦系統指揮鏡頭內置的馬達帶動鏡頭對焦;

85mm:焦距;

f/1.2:最大光圈值,f(記住是小寫)後面的數字越小,表示光圈越大;

L:英文Luxury(奢華)的縮寫,Canon專業鏡頭的標誌;

II:第二代;

USM:表示鏡頭配有超聲波馬達(Ultrasonic Motor),可令對焦既快速又安靜。

繼續觀察圖2-1,我們來拆解其外觀的各個主要部件:

(1)Canon金屬卡口;

(2)焦距;

(3)自動對焦/手動對焦的開關;

(4)鏡頭外部的刻度為光圈值,內部顯示的為對焦距離(ft,英尺)和景深範圍(m,米);

(5)對焦環;

(6)紅圈,是Canon專業鏡頭的特有標誌,亦即「紅圈頭」俗稱的由來;

(7)鏡頭型號標識;

(8)濾鏡接口螺紋。

2.2 內部構造

瞭解完了鏡頭外觀的各個組件,我們再來看看鏡頭內部的構造。

如圖2-2,這是上面這支定焦鏡頭(Canon EF 85mm f/1.2 L II USM)的內部構造的剖面圖:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖2-2

這支鏡頭是「7組8片」的結構,意即由8片共軸排列、獨立7組設計的透鏡組成,其中①為光圈葉片所在位置,②為一塊研磨拋光非球面透鏡,其餘均為球面玻璃透鏡。

這裡需要解釋兩個名詞,所謂「球面透鏡」,是指透鏡表面的弧度為球體的一部分,反之則為「非球面透鏡」,如圖2-3所示。

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前言

提到定焦鏡頭,很多人便會津津樂道,他們大概會問:

光圈有多大?

成像銳不銳?

是不是紅圈、金圈啊?

畫質好不好?

有多貴?

……

其實類似這些問題問得都有些外行了,因為他們都只是看到一些外觀和表面,關於鏡頭的知識積累還不足以令他們關注到更深層、更本質的東西。

那麼,關於「定焦鏡頭」到底有哪些值得關注和學習的硬核知識呢?這便是影像君藉以此文與大家共同探討的問題。

一、名字簡史

對於攝影愛好者而言,「定焦鏡頭」這個名字已再熟悉不過了。但你可能不知道,其實它原本並不叫這個名字

在攝影發展初期,市面上只有一種鏡頭,這種鏡頭的焦距不可變化,因此,當人們談論「鏡頭」(lens)的時候,默認指的都是單一焦距鏡頭(single focal length)。後來隨著攝影技術的發展,出現了在主流市場以外的「輔助鏡頭」,它們具有焦距可變的重要特點,亦即我們現在所熟知的「變焦鏡頭」(zoom lens)。於是,為了區分兩者,人們特意創造了一個新詞——prime lens——以命名焦距不可變的鏡頭,我們大概可以將其譯為「主要鏡頭」或「優質鏡頭」。

我之所以說「大概」,一方面是因為攝影技術發展早期,單一焦距鏡頭才是主流,而且大部分都做工優質,價格不菲;另一方面,「prime」是一個多義詞,它可以表示主要、初級、基本、一級、優質等多種意思,需根據具體語境,方知其表達涵義。

比如,當在鏡頭與機身之間連接一個遠攝轉換器(teleconverter,亦即我們所說的「增倍鏡」,如圖1-1所示)時,這枚鏡頭便稱之為prime lens,即「一級鏡頭」或「原始鏡頭」,如圖1-2所示:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖1-1:1.4x的遠攝轉換器

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖1-2,Photo by Tamasflex.

為了更好地區分和表達,後來的人們又將單一焦距的鏡頭稱為「Fixed focal length lens」(固定焦距鏡頭),簡稱FFL,亦即我們現在常說的「定焦鏡頭」。

有人可能會問:同一樣事物,有必要搞那麼多名堂嗎?

其實這並非故弄玄虛,而是英語世界的更加「較真」,更重視邏輯清晰與定義準確。當他們說定焦鏡頭(FFL)的時候,你要明白這是相對變焦鏡頭而言的;而當他們說prime lens的時候,你應該留意其語境,是否指相對增倍鏡而言的一級鏡頭。

二、定焦鏡頭的「內」「外」觀

說完了定焦鏡頭的名字簡史,接下來我們從外觀內部兩個方面深入剖析定焦鏡頭。因品牌眾多,設計有異,這裡僅取Canon的一枚定焦鏡頭作為剖析樣本。

2.1 外觀標識

這是佳能的一枚專業人像定焦鏡頭,型號為Canon EF 85mm f/1.2 L II USM。如圖2-1所示:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖2-1:Canon EF 85mm f/1.2 L II

先解釋一下其型號裡的各項參數所代表的含義:

Canon:品牌名稱;

EF:Electronic Focusing,電子對焦 ,即機身自動對焦系統指揮鏡頭內置的馬達帶動鏡頭對焦;

85mm:焦距;

f/1.2:最大光圈值,f(記住是小寫)後面的數字越小,表示光圈越大;

L:英文Luxury(奢華)的縮寫,Canon專業鏡頭的標誌;

II:第二代;

USM:表示鏡頭配有超聲波馬達(Ultrasonic Motor),可令對焦既快速又安靜。

繼續觀察圖2-1,我們來拆解其外觀的各個主要部件:

(1)Canon金屬卡口;

(2)焦距;

(3)自動對焦/手動對焦的開關;

(4)鏡頭外部的刻度為光圈值,內部顯示的為對焦距離(ft,英尺)和景深範圍(m,米);

(5)對焦環;

(6)紅圈,是Canon專業鏡頭的特有標誌,亦即「紅圈頭」俗稱的由來;

(7)鏡頭型號標識;

(8)濾鏡接口螺紋。

2.2 內部構造

瞭解完了鏡頭外觀的各個組件,我們再來看看鏡頭內部的構造。

如圖2-2,這是上面這支定焦鏡頭(Canon EF 85mm f/1.2 L II USM)的內部構造的剖面圖:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖2-2

這支鏡頭是「7組8片」的結構,意即由8片共軸排列、獨立7組設計的透鏡組成,其中①為光圈葉片所在位置,②為一塊研磨拋光非球面透鏡,其餘均為球面玻璃透鏡。

這裡需要解釋兩個名詞,所謂「球面透鏡」,是指透鏡表面的弧度為球體的一部分,反之則為「非球面透鏡」,如圖2-3所示。

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖2-3:非球面透鏡,Photo by ArtMechanic

至於兩者的具體區別及特性,此處暫時按下不表,後面章節會有詳解

看鏡頭的外觀和內部構造,還只是知道了它的一個概況,想要深入瞭解鏡頭的知識,還需要加入幾個視角。這便涉及到了評估鏡頭成像素質的幾個重要指標

三、幾個重要衡量指標

設計生產一枚鏡頭,是為了它能捕獲到清晰、準確、細膩的圖像,但現實的世界從來沒有那麼理想。一枚鏡頭,不僅要面臨內部透鏡之間光學特性的互相制約,還要面對外部複雜光線(包括不可見光)對透鏡成像的干擾。那麼,有哪些指標可以衡量和評估一枚鏡頭的成像表現呢?

3.1 折射與色散

當一束白光從空氣中進入一枚三稜鏡時,由於傳播介質發生了變化,光的「相速度」也會隨之改變,於是,光波會在空氣與稜鏡的交界面發生折射現象(refraction)。同理,當光波再從稜鏡進入空氣時,同樣也會發生類似現象,於是在稜鏡的另一側便會出現一道彩色的連續光譜,此即為「色散現象」(dispersion),如圖3-1所示:

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一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

請關注【影像派】

前言

提到定焦鏡頭,很多人便會津津樂道,他們大概會問:

光圈有多大?

成像銳不銳?

是不是紅圈、金圈啊?

畫質好不好?

有多貴?

……

其實類似這些問題問得都有些外行了,因為他們都只是看到一些外觀和表面,關於鏡頭的知識積累還不足以令他們關注到更深層、更本質的東西。

那麼,關於「定焦鏡頭」到底有哪些值得關注和學習的硬核知識呢?這便是影像君藉以此文與大家共同探討的問題。

一、名字簡史

對於攝影愛好者而言,「定焦鏡頭」這個名字已再熟悉不過了。但你可能不知道,其實它原本並不叫這個名字

在攝影發展初期,市面上只有一種鏡頭,這種鏡頭的焦距不可變化,因此,當人們談論「鏡頭」(lens)的時候,默認指的都是單一焦距鏡頭(single focal length)。後來隨著攝影技術的發展,出現了在主流市場以外的「輔助鏡頭」,它們具有焦距可變的重要特點,亦即我們現在所熟知的「變焦鏡頭」(zoom lens)。於是,為了區分兩者,人們特意創造了一個新詞——prime lens——以命名焦距不可變的鏡頭,我們大概可以將其譯為「主要鏡頭」或「優質鏡頭」。

我之所以說「大概」,一方面是因為攝影技術發展早期,單一焦距鏡頭才是主流,而且大部分都做工優質,價格不菲;另一方面,「prime」是一個多義詞,它可以表示主要、初級、基本、一級、優質等多種意思,需根據具體語境,方知其表達涵義。

比如,當在鏡頭與機身之間連接一個遠攝轉換器(teleconverter,亦即我們所說的「增倍鏡」,如圖1-1所示)時,這枚鏡頭便稱之為prime lens,即「一級鏡頭」或「原始鏡頭」,如圖1-2所示:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖1-1:1.4x的遠攝轉換器

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖1-2,Photo by Tamasflex.

為了更好地區分和表達,後來的人們又將單一焦距的鏡頭稱為「Fixed focal length lens」(固定焦距鏡頭),簡稱FFL,亦即我們現在常說的「定焦鏡頭」。

有人可能會問:同一樣事物,有必要搞那麼多名堂嗎?

其實這並非故弄玄虛,而是英語世界的更加「較真」,更重視邏輯清晰與定義準確。當他們說定焦鏡頭(FFL)的時候,你要明白這是相對變焦鏡頭而言的;而當他們說prime lens的時候,你應該留意其語境,是否指相對增倍鏡而言的一級鏡頭。

二、定焦鏡頭的「內」「外」觀

說完了定焦鏡頭的名字簡史,接下來我們從外觀內部兩個方面深入剖析定焦鏡頭。因品牌眾多,設計有異,這裡僅取Canon的一枚定焦鏡頭作為剖析樣本。

2.1 外觀標識

這是佳能的一枚專業人像定焦鏡頭,型號為Canon EF 85mm f/1.2 L II USM。如圖2-1所示:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖2-1:Canon EF 85mm f/1.2 L II

先解釋一下其型號裡的各項參數所代表的含義:

Canon:品牌名稱;

EF:Electronic Focusing,電子對焦 ,即機身自動對焦系統指揮鏡頭內置的馬達帶動鏡頭對焦;

85mm:焦距;

f/1.2:最大光圈值,f(記住是小寫)後面的數字越小,表示光圈越大;

L:英文Luxury(奢華)的縮寫,Canon專業鏡頭的標誌;

II:第二代;

USM:表示鏡頭配有超聲波馬達(Ultrasonic Motor),可令對焦既快速又安靜。

繼續觀察圖2-1,我們來拆解其外觀的各個主要部件:

(1)Canon金屬卡口;

(2)焦距;

(3)自動對焦/手動對焦的開關;

(4)鏡頭外部的刻度為光圈值,內部顯示的為對焦距離(ft,英尺)和景深範圍(m,米);

(5)對焦環;

(6)紅圈,是Canon專業鏡頭的特有標誌,亦即「紅圈頭」俗稱的由來;

(7)鏡頭型號標識;

(8)濾鏡接口螺紋。

2.2 內部構造

瞭解完了鏡頭外觀的各個組件,我們再來看看鏡頭內部的構造。

如圖2-2,這是上面這支定焦鏡頭(Canon EF 85mm f/1.2 L II USM)的內部構造的剖面圖:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖2-2

這支鏡頭是「7組8片」的結構,意即由8片共軸排列、獨立7組設計的透鏡組成,其中①為光圈葉片所在位置,②為一塊研磨拋光非球面透鏡,其餘均為球面玻璃透鏡。

這裡需要解釋兩個名詞,所謂「球面透鏡」,是指透鏡表面的弧度為球體的一部分,反之則為「非球面透鏡」,如圖2-3所示。

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖2-3:非球面透鏡,Photo by ArtMechanic

至於兩者的具體區別及特性,此處暫時按下不表,後面章節會有詳解

看鏡頭的外觀和內部構造,還只是知道了它的一個概況,想要深入瞭解鏡頭的知識,還需要加入幾個視角。這便涉及到了評估鏡頭成像素質的幾個重要指標

三、幾個重要衡量指標

設計生產一枚鏡頭,是為了它能捕獲到清晰、準確、細膩的圖像,但現實的世界從來沒有那麼理想。一枚鏡頭,不僅要面臨內部透鏡之間光學特性的互相制約,還要面對外部複雜光線(包括不可見光)對透鏡成像的干擾。那麼,有哪些指標可以衡量和評估一枚鏡頭的成像表現呢?

3.1 折射與色散

當一束白光從空氣中進入一枚三稜鏡時,由於傳播介質發生了變化,光的「相速度」也會隨之改變,於是,光波會在空氣與稜鏡的交界面發生折射現象(refraction)。同理,當光波再從稜鏡進入空氣時,同樣也會發生類似現象,於是在稜鏡的另一側便會出現一道彩色的連續光譜,此即為「色散現象」(dispersion),如圖3-1所示:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖3-1

這裡需要注意區分折射與色散的關係:

很多人將兩者等同為一回事,這其實是錯誤的。折射是色散的原因,色散是光波折射的結果,不能因果倒置。另外,當我們在談論色散時,默認都是限定在「可見光」的範圍,而折射則不然,它還可以是其它類型的波,比如聲波,當然其遵循的規律也會不同。

根據光的折射定律,光在介質中的彎曲程度是由介質固有折射率決定的,又,根據斯奈爾定律(Snell's law)可知,介質的折射率越高,光線的折射角越小,折射光的方向越靠近法線。圖3-2為光線在水中發生折射:

"

文章原創首發於頭條號【影像派】,版權所有,未經許可,不得轉載。

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

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前言

提到定焦鏡頭,很多人便會津津樂道,他們大概會問:

光圈有多大?

成像銳不銳?

是不是紅圈、金圈啊?

畫質好不好?

有多貴?

……

其實類似這些問題問得都有些外行了,因為他們都只是看到一些外觀和表面,關於鏡頭的知識積累還不足以令他們關注到更深層、更本質的東西。

那麼,關於「定焦鏡頭」到底有哪些值得關注和學習的硬核知識呢?這便是影像君藉以此文與大家共同探討的問題。

一、名字簡史

對於攝影愛好者而言,「定焦鏡頭」這個名字已再熟悉不過了。但你可能不知道,其實它原本並不叫這個名字

在攝影發展初期,市面上只有一種鏡頭,這種鏡頭的焦距不可變化,因此,當人們談論「鏡頭」(lens)的時候,默認指的都是單一焦距鏡頭(single focal length)。後來隨著攝影技術的發展,出現了在主流市場以外的「輔助鏡頭」,它們具有焦距可變的重要特點,亦即我們現在所熟知的「變焦鏡頭」(zoom lens)。於是,為了區分兩者,人們特意創造了一個新詞——prime lens——以命名焦距不可變的鏡頭,我們大概可以將其譯為「主要鏡頭」或「優質鏡頭」。

我之所以說「大概」,一方面是因為攝影技術發展早期,單一焦距鏡頭才是主流,而且大部分都做工優質,價格不菲;另一方面,「prime」是一個多義詞,它可以表示主要、初級、基本、一級、優質等多種意思,需根據具體語境,方知其表達涵義。

比如,當在鏡頭與機身之間連接一個遠攝轉換器(teleconverter,亦即我們所說的「增倍鏡」,如圖1-1所示)時,這枚鏡頭便稱之為prime lens,即「一級鏡頭」或「原始鏡頭」,如圖1-2所示:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖1-1:1.4x的遠攝轉換器

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖1-2,Photo by Tamasflex.

為了更好地區分和表達,後來的人們又將單一焦距的鏡頭稱為「Fixed focal length lens」(固定焦距鏡頭),簡稱FFL,亦即我們現在常說的「定焦鏡頭」。

有人可能會問:同一樣事物,有必要搞那麼多名堂嗎?

其實這並非故弄玄虛,而是英語世界的更加「較真」,更重視邏輯清晰與定義準確。當他們說定焦鏡頭(FFL)的時候,你要明白這是相對變焦鏡頭而言的;而當他們說prime lens的時候,你應該留意其語境,是否指相對增倍鏡而言的一級鏡頭。

二、定焦鏡頭的「內」「外」觀

說完了定焦鏡頭的名字簡史,接下來我們從外觀內部兩個方面深入剖析定焦鏡頭。因品牌眾多,設計有異,這裡僅取Canon的一枚定焦鏡頭作為剖析樣本。

2.1 外觀標識

這是佳能的一枚專業人像定焦鏡頭,型號為Canon EF 85mm f/1.2 L II USM。如圖2-1所示:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖2-1:Canon EF 85mm f/1.2 L II

先解釋一下其型號裡的各項參數所代表的含義:

Canon:品牌名稱;

EF:Electronic Focusing,電子對焦 ,即機身自動對焦系統指揮鏡頭內置的馬達帶動鏡頭對焦;

85mm:焦距;

f/1.2:最大光圈值,f(記住是小寫)後面的數字越小,表示光圈越大;

L:英文Luxury(奢華)的縮寫,Canon專業鏡頭的標誌;

II:第二代;

USM:表示鏡頭配有超聲波馬達(Ultrasonic Motor),可令對焦既快速又安靜。

繼續觀察圖2-1,我們來拆解其外觀的各個主要部件:

(1)Canon金屬卡口;

(2)焦距;

(3)自動對焦/手動對焦的開關;

(4)鏡頭外部的刻度為光圈值,內部顯示的為對焦距離(ft,英尺)和景深範圍(m,米);

(5)對焦環;

(6)紅圈,是Canon專業鏡頭的特有標誌,亦即「紅圈頭」俗稱的由來;

(7)鏡頭型號標識;

(8)濾鏡接口螺紋。

2.2 內部構造

瞭解完了鏡頭外觀的各個組件,我們再來看看鏡頭內部的構造。

如圖2-2,這是上面這支定焦鏡頭(Canon EF 85mm f/1.2 L II USM)的內部構造的剖面圖:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖2-2

這支鏡頭是「7組8片」的結構,意即由8片共軸排列、獨立7組設計的透鏡組成,其中①為光圈葉片所在位置,②為一塊研磨拋光非球面透鏡,其餘均為球面玻璃透鏡。

這裡需要解釋兩個名詞,所謂「球面透鏡」,是指透鏡表面的弧度為球體的一部分,反之則為「非球面透鏡」,如圖2-3所示。

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖2-3:非球面透鏡,Photo by ArtMechanic

至於兩者的具體區別及特性,此處暫時按下不表,後面章節會有詳解

看鏡頭的外觀和內部構造,還只是知道了它的一個概況,想要深入瞭解鏡頭的知識,還需要加入幾個視角。這便涉及到了評估鏡頭成像素質的幾個重要指標

三、幾個重要衡量指標

設計生產一枚鏡頭,是為了它能捕獲到清晰、準確、細膩的圖像,但現實的世界從來沒有那麼理想。一枚鏡頭,不僅要面臨內部透鏡之間光學特性的互相制約,還要面對外部複雜光線(包括不可見光)對透鏡成像的干擾。那麼,有哪些指標可以衡量和評估一枚鏡頭的成像表現呢?

3.1 折射與色散

當一束白光從空氣中進入一枚三稜鏡時,由於傳播介質發生了變化,光的「相速度」也會隨之改變,於是,光波會在空氣與稜鏡的交界面發生折射現象(refraction)。同理,當光波再從稜鏡進入空氣時,同樣也會發生類似現象,於是在稜鏡的另一側便會出現一道彩色的連續光譜,此即為「色散現象」(dispersion),如圖3-1所示:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖3-1

這裡需要注意區分折射與色散的關係:

很多人將兩者等同為一回事,這其實是錯誤的。折射是色散的原因,色散是光波折射的結果,不能因果倒置。另外,當我們在談論色散時,默認都是限定在「可見光」的範圍,而折射則不然,它還可以是其它類型的波,比如聲波,當然其遵循的規律也會不同。

根據光的折射定律,光在介質中的彎曲程度是由介質固有折射率決定的,又,根據斯奈爾定律(Snell's law)可知,介質的折射率越高,光線的折射角越小,折射光的方向越靠近法線。圖3-2為光線在水中發生折射:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖3-2

再來看色散。

若光線穿過一塊高色散的普通透鏡,其在焦點處形成的光譜會比較,反之,若穿過一塊低色散的透鏡,其形成的光譜則會比較。意即:色散越低的透鏡,折射後的光束便越收斂。如圖3-3所示:

"

文章原創首發於頭條號【影像派】,版權所有,未經許可,不得轉載。

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

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前言

提到定焦鏡頭,很多人便會津津樂道,他們大概會問:

光圈有多大?

成像銳不銳?

是不是紅圈、金圈啊?

畫質好不好?

有多貴?

……

其實類似這些問題問得都有些外行了,因為他們都只是看到一些外觀和表面,關於鏡頭的知識積累還不足以令他們關注到更深層、更本質的東西。

那麼,關於「定焦鏡頭」到底有哪些值得關注和學習的硬核知識呢?這便是影像君藉以此文與大家共同探討的問題。

一、名字簡史

對於攝影愛好者而言,「定焦鏡頭」這個名字已再熟悉不過了。但你可能不知道,其實它原本並不叫這個名字

在攝影發展初期,市面上只有一種鏡頭,這種鏡頭的焦距不可變化,因此,當人們談論「鏡頭」(lens)的時候,默認指的都是單一焦距鏡頭(single focal length)。後來隨著攝影技術的發展,出現了在主流市場以外的「輔助鏡頭」,它們具有焦距可變的重要特點,亦即我們現在所熟知的「變焦鏡頭」(zoom lens)。於是,為了區分兩者,人們特意創造了一個新詞——prime lens——以命名焦距不可變的鏡頭,我們大概可以將其譯為「主要鏡頭」或「優質鏡頭」。

我之所以說「大概」,一方面是因為攝影技術發展早期,單一焦距鏡頭才是主流,而且大部分都做工優質,價格不菲;另一方面,「prime」是一個多義詞,它可以表示主要、初級、基本、一級、優質等多種意思,需根據具體語境,方知其表達涵義。

比如,當在鏡頭與機身之間連接一個遠攝轉換器(teleconverter,亦即我們所說的「增倍鏡」,如圖1-1所示)時,這枚鏡頭便稱之為prime lens,即「一級鏡頭」或「原始鏡頭」,如圖1-2所示:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖1-1:1.4x的遠攝轉換器

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖1-2,Photo by Tamasflex.

為了更好地區分和表達,後來的人們又將單一焦距的鏡頭稱為「Fixed focal length lens」(固定焦距鏡頭),簡稱FFL,亦即我們現在常說的「定焦鏡頭」。

有人可能會問:同一樣事物,有必要搞那麼多名堂嗎?

其實這並非故弄玄虛,而是英語世界的更加「較真」,更重視邏輯清晰與定義準確。當他們說定焦鏡頭(FFL)的時候,你要明白這是相對變焦鏡頭而言的;而當他們說prime lens的時候,你應該留意其語境,是否指相對增倍鏡而言的一級鏡頭。

二、定焦鏡頭的「內」「外」觀

說完了定焦鏡頭的名字簡史,接下來我們從外觀內部兩個方面深入剖析定焦鏡頭。因品牌眾多,設計有異,這裡僅取Canon的一枚定焦鏡頭作為剖析樣本。

2.1 外觀標識

這是佳能的一枚專業人像定焦鏡頭,型號為Canon EF 85mm f/1.2 L II USM。如圖2-1所示:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖2-1:Canon EF 85mm f/1.2 L II

先解釋一下其型號裡的各項參數所代表的含義:

Canon:品牌名稱;

EF:Electronic Focusing,電子對焦 ,即機身自動對焦系統指揮鏡頭內置的馬達帶動鏡頭對焦;

85mm:焦距;

f/1.2:最大光圈值,f(記住是小寫)後面的數字越小,表示光圈越大;

L:英文Luxury(奢華)的縮寫,Canon專業鏡頭的標誌;

II:第二代;

USM:表示鏡頭配有超聲波馬達(Ultrasonic Motor),可令對焦既快速又安靜。

繼續觀察圖2-1,我們來拆解其外觀的各個主要部件:

(1)Canon金屬卡口;

(2)焦距;

(3)自動對焦/手動對焦的開關;

(4)鏡頭外部的刻度為光圈值,內部顯示的為對焦距離(ft,英尺)和景深範圍(m,米);

(5)對焦環;

(6)紅圈,是Canon專業鏡頭的特有標誌,亦即「紅圈頭」俗稱的由來;

(7)鏡頭型號標識;

(8)濾鏡接口螺紋。

2.2 內部構造

瞭解完了鏡頭外觀的各個組件,我們再來看看鏡頭內部的構造。

如圖2-2,這是上面這支定焦鏡頭(Canon EF 85mm f/1.2 L II USM)的內部構造的剖面圖:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖2-2

這支鏡頭是「7組8片」的結構,意即由8片共軸排列、獨立7組設計的透鏡組成,其中①為光圈葉片所在位置,②為一塊研磨拋光非球面透鏡,其餘均為球面玻璃透鏡。

這裡需要解釋兩個名詞,所謂「球面透鏡」,是指透鏡表面的弧度為球體的一部分,反之則為「非球面透鏡」,如圖2-3所示。

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖2-3:非球面透鏡,Photo by ArtMechanic

至於兩者的具體區別及特性,此處暫時按下不表,後面章節會有詳解

看鏡頭的外觀和內部構造,還只是知道了它的一個概況,想要深入瞭解鏡頭的知識,還需要加入幾個視角。這便涉及到了評估鏡頭成像素質的幾個重要指標

三、幾個重要衡量指標

設計生產一枚鏡頭,是為了它能捕獲到清晰、準確、細膩的圖像,但現實的世界從來沒有那麼理想。一枚鏡頭,不僅要面臨內部透鏡之間光學特性的互相制約,還要面對外部複雜光線(包括不可見光)對透鏡成像的干擾。那麼,有哪些指標可以衡量和評估一枚鏡頭的成像表現呢?

3.1 折射與色散

當一束白光從空氣中進入一枚三稜鏡時,由於傳播介質發生了變化,光的「相速度」也會隨之改變,於是,光波會在空氣與稜鏡的交界面發生折射現象(refraction)。同理,當光波再從稜鏡進入空氣時,同樣也會發生類似現象,於是在稜鏡的另一側便會出現一道彩色的連續光譜,此即為「色散現象」(dispersion),如圖3-1所示:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖3-1

這裡需要注意區分折射與色散的關係:

很多人將兩者等同為一回事,這其實是錯誤的。折射是色散的原因,色散是光波折射的結果,不能因果倒置。另外,當我們在談論色散時,默認都是限定在「可見光」的範圍,而折射則不然,它還可以是其它類型的波,比如聲波,當然其遵循的規律也會不同。

根據光的折射定律,光在介質中的彎曲程度是由介質固有折射率決定的,又,根據斯奈爾定律(Snell's law)可知,介質的折射率越高,光線的折射角越小,折射光的方向越靠近法線。圖3-2為光線在水中發生折射:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖3-2

再來看色散。

若光線穿過一塊高色散的普通透鏡,其在焦點處形成的光譜會比較,反之,若穿過一塊低色散的透鏡,其形成的光譜則會比較。意即:色散越低的透鏡,折射後的光束便越收斂。如圖3-3所示:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖3-3,photo via gearexpert

高色散的普通透鏡帶來的最大危害是,圖像邊緣會出現彩色的重影,輪廓不「」,嚴重影響畫面的清晰度,這種現象稱之為「像差」,下文會詳細講到。

因此,高折射率、低色散是評估一枚鏡頭成像表現的關鍵指標

為了追求更高的折射率,研發人員將元素添加至透鏡材料中[1],這種獨特的材料比普通玻璃擁有更高的折射率(如圖3-4所示)。而使用硅酸玻璃(crown glass)、火石玻璃(flint glass)、螢石(fluorite)等材料製作光學透鏡,則可達到更低的色散度[2]。

"

文章原創首發於頭條號【影像派】,版權所有,未經許可,不得轉載。

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

請關注【影像派】

前言

提到定焦鏡頭,很多人便會津津樂道,他們大概會問:

光圈有多大?

成像銳不銳?

是不是紅圈、金圈啊?

畫質好不好?

有多貴?

……

其實類似這些問題問得都有些外行了,因為他們都只是看到一些外觀和表面,關於鏡頭的知識積累還不足以令他們關注到更深層、更本質的東西。

那麼,關於「定焦鏡頭」到底有哪些值得關注和學習的硬核知識呢?這便是影像君藉以此文與大家共同探討的問題。

一、名字簡史

對於攝影愛好者而言,「定焦鏡頭」這個名字已再熟悉不過了。但你可能不知道,其實它原本並不叫這個名字

在攝影發展初期,市面上只有一種鏡頭,這種鏡頭的焦距不可變化,因此,當人們談論「鏡頭」(lens)的時候,默認指的都是單一焦距鏡頭(single focal length)。後來隨著攝影技術的發展,出現了在主流市場以外的「輔助鏡頭」,它們具有焦距可變的重要特點,亦即我們現在所熟知的「變焦鏡頭」(zoom lens)。於是,為了區分兩者,人們特意創造了一個新詞——prime lens——以命名焦距不可變的鏡頭,我們大概可以將其譯為「主要鏡頭」或「優質鏡頭」。

我之所以說「大概」,一方面是因為攝影技術發展早期,單一焦距鏡頭才是主流,而且大部分都做工優質,價格不菲;另一方面,「prime」是一個多義詞,它可以表示主要、初級、基本、一級、優質等多種意思,需根據具體語境,方知其表達涵義。

比如,當在鏡頭與機身之間連接一個遠攝轉換器(teleconverter,亦即我們所說的「增倍鏡」,如圖1-1所示)時,這枚鏡頭便稱之為prime lens,即「一級鏡頭」或「原始鏡頭」,如圖1-2所示:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖1-1:1.4x的遠攝轉換器

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖1-2,Photo by Tamasflex.

為了更好地區分和表達,後來的人們又將單一焦距的鏡頭稱為「Fixed focal length lens」(固定焦距鏡頭),簡稱FFL,亦即我們現在常說的「定焦鏡頭」。

有人可能會問:同一樣事物,有必要搞那麼多名堂嗎?

其實這並非故弄玄虛,而是英語世界的更加「較真」,更重視邏輯清晰與定義準確。當他們說定焦鏡頭(FFL)的時候,你要明白這是相對變焦鏡頭而言的;而當他們說prime lens的時候,你應該留意其語境,是否指相對增倍鏡而言的一級鏡頭。

二、定焦鏡頭的「內」「外」觀

說完了定焦鏡頭的名字簡史,接下來我們從外觀內部兩個方面深入剖析定焦鏡頭。因品牌眾多,設計有異,這裡僅取Canon的一枚定焦鏡頭作為剖析樣本。

2.1 外觀標識

這是佳能的一枚專業人像定焦鏡頭,型號為Canon EF 85mm f/1.2 L II USM。如圖2-1所示:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖2-1:Canon EF 85mm f/1.2 L II

先解釋一下其型號裡的各項參數所代表的含義:

Canon:品牌名稱;

EF:Electronic Focusing,電子對焦 ,即機身自動對焦系統指揮鏡頭內置的馬達帶動鏡頭對焦;

85mm:焦距;

f/1.2:最大光圈值,f(記住是小寫)後面的數字越小,表示光圈越大;

L:英文Luxury(奢華)的縮寫,Canon專業鏡頭的標誌;

II:第二代;

USM:表示鏡頭配有超聲波馬達(Ultrasonic Motor),可令對焦既快速又安靜。

繼續觀察圖2-1,我們來拆解其外觀的各個主要部件:

(1)Canon金屬卡口;

(2)焦距;

(3)自動對焦/手動對焦的開關;

(4)鏡頭外部的刻度為光圈值,內部顯示的為對焦距離(ft,英尺)和景深範圍(m,米);

(5)對焦環;

(6)紅圈,是Canon專業鏡頭的特有標誌,亦即「紅圈頭」俗稱的由來;

(7)鏡頭型號標識;

(8)濾鏡接口螺紋。

2.2 內部構造

瞭解完了鏡頭外觀的各個組件,我們再來看看鏡頭內部的構造。

如圖2-2,這是上面這支定焦鏡頭(Canon EF 85mm f/1.2 L II USM)的內部構造的剖面圖:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖2-2

這支鏡頭是「7組8片」的結構,意即由8片共軸排列、獨立7組設計的透鏡組成,其中①為光圈葉片所在位置,②為一塊研磨拋光非球面透鏡,其餘均為球面玻璃透鏡。

這裡需要解釋兩個名詞,所謂「球面透鏡」,是指透鏡表面的弧度為球體的一部分,反之則為「非球面透鏡」,如圖2-3所示。

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖2-3:非球面透鏡,Photo by ArtMechanic

至於兩者的具體區別及特性,此處暫時按下不表,後面章節會有詳解

看鏡頭的外觀和內部構造,還只是知道了它的一個概況,想要深入瞭解鏡頭的知識,還需要加入幾個視角。這便涉及到了評估鏡頭成像素質的幾個重要指標

三、幾個重要衡量指標

設計生產一枚鏡頭,是為了它能捕獲到清晰、準確、細膩的圖像,但現實的世界從來沒有那麼理想。一枚鏡頭,不僅要面臨內部透鏡之間光學特性的互相制約,還要面對外部複雜光線(包括不可見光)對透鏡成像的干擾。那麼,有哪些指標可以衡量和評估一枚鏡頭的成像表現呢?

3.1 折射與色散

當一束白光從空氣中進入一枚三稜鏡時,由於傳播介質發生了變化,光的「相速度」也會隨之改變,於是,光波會在空氣與稜鏡的交界面發生折射現象(refraction)。同理,當光波再從稜鏡進入空氣時,同樣也會發生類似現象,於是在稜鏡的另一側便會出現一道彩色的連續光譜,此即為「色散現象」(dispersion),如圖3-1所示:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖3-1

這裡需要注意區分折射與色散的關係:

很多人將兩者等同為一回事,這其實是錯誤的。折射是色散的原因,色散是光波折射的結果,不能因果倒置。另外,當我們在談論色散時,默認都是限定在「可見光」的範圍,而折射則不然,它還可以是其它類型的波,比如聲波,當然其遵循的規律也會不同。

根據光的折射定律,光在介質中的彎曲程度是由介質固有折射率決定的,又,根據斯奈爾定律(Snell's law)可知,介質的折射率越高,光線的折射角越小,折射光的方向越靠近法線。圖3-2為光線在水中發生折射:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖3-2

再來看色散。

若光線穿過一塊高色散的普通透鏡,其在焦點處形成的光譜會比較,反之,若穿過一塊低色散的透鏡,其形成的光譜則會比較。意即:色散越低的透鏡,折射後的光束便越收斂。如圖3-3所示:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖3-3,photo via gearexpert

高色散的普通透鏡帶來的最大危害是,圖像邊緣會出現彩色的重影,輪廓不「」,嚴重影響畫面的清晰度,這種現象稱之為「像差」,下文會詳細講到。

因此,高折射率、低色散是評估一枚鏡頭成像表現的關鍵指標

為了追求更高的折射率,研發人員將元素添加至透鏡材料中[1],這種獨特的材料比普通玻璃擁有更高的折射率(如圖3-4所示)。而使用硅酸玻璃(crown glass)、火石玻璃(flint glass)、螢石(fluorite)等材料製作光學透鏡,則可達到更低的色散度[2]。

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖3-4,photo via wikipedia

3.2 像差(aberration)

所謂「像差」(Aberration)是指光線穿過透鏡之後並不匯聚於一點,而是分散至焦點以外的其它區域。

光學系統中的像差有很多種,這裡主要講其中的兩種:

球面像差(spherical aberration)和色彩像差(chromatic aberration)。

3.2.1 球面像差

由於製作工藝難度較低,如今大部分光學設備的透鏡都採用球面設計。於是,當光線穿過球面透鏡時,發生了反射和折射,其中,部分入射光經透鏡折射後並未匯聚於焦點處,而是分散於焦點以外的區域(如圖3-5所示),這種焦點的偏移直接影響了對焦與成像畫質

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提到定焦鏡頭,很多人便會津津樂道,他們大概會問:

光圈有多大?

成像銳不銳?

是不是紅圈、金圈啊?

畫質好不好?

有多貴?

……

其實類似這些問題問得都有些外行了,因為他們都只是看到一些外觀和表面,關於鏡頭的知識積累還不足以令他們關注到更深層、更本質的東西。

那麼,關於「定焦鏡頭」到底有哪些值得關注和學習的硬核知識呢?這便是影像君藉以此文與大家共同探討的問題。

一、名字簡史

對於攝影愛好者而言,「定焦鏡頭」這個名字已再熟悉不過了。但你可能不知道,其實它原本並不叫這個名字

在攝影發展初期,市面上只有一種鏡頭,這種鏡頭的焦距不可變化,因此,當人們談論「鏡頭」(lens)的時候,默認指的都是單一焦距鏡頭(single focal length)。後來隨著攝影技術的發展,出現了在主流市場以外的「輔助鏡頭」,它們具有焦距可變的重要特點,亦即我們現在所熟知的「變焦鏡頭」(zoom lens)。於是,為了區分兩者,人們特意創造了一個新詞——prime lens——以命名焦距不可變的鏡頭,我們大概可以將其譯為「主要鏡頭」或「優質鏡頭」。

我之所以說「大概」,一方面是因為攝影技術發展早期,單一焦距鏡頭才是主流,而且大部分都做工優質,價格不菲;另一方面,「prime」是一個多義詞,它可以表示主要、初級、基本、一級、優質等多種意思,需根據具體語境,方知其表達涵義。

比如,當在鏡頭與機身之間連接一個遠攝轉換器(teleconverter,亦即我們所說的「增倍鏡」,如圖1-1所示)時,這枚鏡頭便稱之為prime lens,即「一級鏡頭」或「原始鏡頭」,如圖1-2所示:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖1-1:1.4x的遠攝轉換器

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖1-2,Photo by Tamasflex.

為了更好地區分和表達,後來的人們又將單一焦距的鏡頭稱為「Fixed focal length lens」(固定焦距鏡頭),簡稱FFL,亦即我們現在常說的「定焦鏡頭」。

有人可能會問:同一樣事物,有必要搞那麼多名堂嗎?

其實這並非故弄玄虛,而是英語世界的更加「較真」,更重視邏輯清晰與定義準確。當他們說定焦鏡頭(FFL)的時候,你要明白這是相對變焦鏡頭而言的;而當他們說prime lens的時候,你應該留意其語境,是否指相對增倍鏡而言的一級鏡頭。

二、定焦鏡頭的「內」「外」觀

說完了定焦鏡頭的名字簡史,接下來我們從外觀內部兩個方面深入剖析定焦鏡頭。因品牌眾多,設計有異,這裡僅取Canon的一枚定焦鏡頭作為剖析樣本。

2.1 外觀標識

這是佳能的一枚專業人像定焦鏡頭,型號為Canon EF 85mm f/1.2 L II USM。如圖2-1所示:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖2-1:Canon EF 85mm f/1.2 L II

先解釋一下其型號裡的各項參數所代表的含義:

Canon:品牌名稱;

EF:Electronic Focusing,電子對焦 ,即機身自動對焦系統指揮鏡頭內置的馬達帶動鏡頭對焦;

85mm:焦距;

f/1.2:最大光圈值,f(記住是小寫)後面的數字越小,表示光圈越大;

L:英文Luxury(奢華)的縮寫,Canon專業鏡頭的標誌;

II:第二代;

USM:表示鏡頭配有超聲波馬達(Ultrasonic Motor),可令對焦既快速又安靜。

繼續觀察圖2-1,我們來拆解其外觀的各個主要部件:

(1)Canon金屬卡口;

(2)焦距;

(3)自動對焦/手動對焦的開關;

(4)鏡頭外部的刻度為光圈值,內部顯示的為對焦距離(ft,英尺)和景深範圍(m,米);

(5)對焦環;

(6)紅圈,是Canon專業鏡頭的特有標誌,亦即「紅圈頭」俗稱的由來;

(7)鏡頭型號標識;

(8)濾鏡接口螺紋。

2.2 內部構造

瞭解完了鏡頭外觀的各個組件,我們再來看看鏡頭內部的構造。

如圖2-2,這是上面這支定焦鏡頭(Canon EF 85mm f/1.2 L II USM)的內部構造的剖面圖:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖2-2

這支鏡頭是「7組8片」的結構,意即由8片共軸排列、獨立7組設計的透鏡組成,其中①為光圈葉片所在位置,②為一塊研磨拋光非球面透鏡,其餘均為球面玻璃透鏡。

這裡需要解釋兩個名詞,所謂「球面透鏡」,是指透鏡表面的弧度為球體的一部分,反之則為「非球面透鏡」,如圖2-3所示。

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖2-3:非球面透鏡,Photo by ArtMechanic

至於兩者的具體區別及特性,此處暫時按下不表,後面章節會有詳解

看鏡頭的外觀和內部構造,還只是知道了它的一個概況,想要深入瞭解鏡頭的知識,還需要加入幾個視角。這便涉及到了評估鏡頭成像素質的幾個重要指標

三、幾個重要衡量指標

設計生產一枚鏡頭,是為了它能捕獲到清晰、準確、細膩的圖像,但現實的世界從來沒有那麼理想。一枚鏡頭,不僅要面臨內部透鏡之間光學特性的互相制約,還要面對外部複雜光線(包括不可見光)對透鏡成像的干擾。那麼,有哪些指標可以衡量和評估一枚鏡頭的成像表現呢?

3.1 折射與色散

當一束白光從空氣中進入一枚三稜鏡時,由於傳播介質發生了變化,光的「相速度」也會隨之改變,於是,光波會在空氣與稜鏡的交界面發生折射現象(refraction)。同理,當光波再從稜鏡進入空氣時,同樣也會發生類似現象,於是在稜鏡的另一側便會出現一道彩色的連續光譜,此即為「色散現象」(dispersion),如圖3-1所示:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖3-1

這裡需要注意區分折射與色散的關係:

很多人將兩者等同為一回事,這其實是錯誤的。折射是色散的原因,色散是光波折射的結果,不能因果倒置。另外,當我們在談論色散時,默認都是限定在「可見光」的範圍,而折射則不然,它還可以是其它類型的波,比如聲波,當然其遵循的規律也會不同。

根據光的折射定律,光在介質中的彎曲程度是由介質固有折射率決定的,又,根據斯奈爾定律(Snell's law)可知,介質的折射率越高,光線的折射角越小,折射光的方向越靠近法線。圖3-2為光線在水中發生折射:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖3-2

再來看色散。

若光線穿過一塊高色散的普通透鏡,其在焦點處形成的光譜會比較,反之,若穿過一塊低色散的透鏡,其形成的光譜則會比較。意即:色散越低的透鏡,折射後的光束便越收斂。如圖3-3所示:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖3-3,photo via gearexpert

高色散的普通透鏡帶來的最大危害是,圖像邊緣會出現彩色的重影,輪廓不「」,嚴重影響畫面的清晰度,這種現象稱之為「像差」,下文會詳細講到。

因此,高折射率、低色散是評估一枚鏡頭成像表現的關鍵指標

為了追求更高的折射率,研發人員將元素添加至透鏡材料中[1],這種獨特的材料比普通玻璃擁有更高的折射率(如圖3-4所示)。而使用硅酸玻璃(crown glass)、火石玻璃(flint glass)、螢石(fluorite)等材料製作光學透鏡,則可達到更低的色散度[2]。

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖3-4,photo via wikipedia

3.2 像差(aberration)

所謂「像差」(Aberration)是指光線穿過透鏡之後並不匯聚於一點,而是分散至焦點以外的其它區域。

光學系統中的像差有很多種,這裡主要講其中的兩種:

球面像差(spherical aberration)和色彩像差(chromatic aberration)。

3.2.1 球面像差

由於製作工藝難度較低,如今大部分光學設備的透鏡都採用球面設計。於是,當光線穿過球面透鏡時,發生了反射和折射,其中,部分入射光經透鏡折射後並未匯聚於焦點處,而是分散於焦點以外的區域(如圖3-5所示),這種焦點的偏移直接影響了對焦與成像畫質

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖3-5

而若將透鏡的另一面設計成非球面則可緩解球面像差帶來的影響,如圖3-6所示。

"

文章原創首發於頭條號【影像派】,版權所有,未經許可,不得轉載。

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

請關注【影像派】

前言

提到定焦鏡頭,很多人便會津津樂道,他們大概會問:

光圈有多大?

成像銳不銳?

是不是紅圈、金圈啊?

畫質好不好?

有多貴?

……

其實類似這些問題問得都有些外行了,因為他們都只是看到一些外觀和表面,關於鏡頭的知識積累還不足以令他們關注到更深層、更本質的東西。

那麼,關於「定焦鏡頭」到底有哪些值得關注和學習的硬核知識呢?這便是影像君藉以此文與大家共同探討的問題。

一、名字簡史

對於攝影愛好者而言,「定焦鏡頭」這個名字已再熟悉不過了。但你可能不知道,其實它原本並不叫這個名字

在攝影發展初期,市面上只有一種鏡頭,這種鏡頭的焦距不可變化,因此,當人們談論「鏡頭」(lens)的時候,默認指的都是單一焦距鏡頭(single focal length)。後來隨著攝影技術的發展,出現了在主流市場以外的「輔助鏡頭」,它們具有焦距可變的重要特點,亦即我們現在所熟知的「變焦鏡頭」(zoom lens)。於是,為了區分兩者,人們特意創造了一個新詞——prime lens——以命名焦距不可變的鏡頭,我們大概可以將其譯為「主要鏡頭」或「優質鏡頭」。

我之所以說「大概」,一方面是因為攝影技術發展早期,單一焦距鏡頭才是主流,而且大部分都做工優質,價格不菲;另一方面,「prime」是一個多義詞,它可以表示主要、初級、基本、一級、優質等多種意思,需根據具體語境,方知其表達涵義。

比如,當在鏡頭與機身之間連接一個遠攝轉換器(teleconverter,亦即我們所說的「增倍鏡」,如圖1-1所示)時,這枚鏡頭便稱之為prime lens,即「一級鏡頭」或「原始鏡頭」,如圖1-2所示:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖1-1:1.4x的遠攝轉換器

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖1-2,Photo by Tamasflex.

為了更好地區分和表達,後來的人們又將單一焦距的鏡頭稱為「Fixed focal length lens」(固定焦距鏡頭),簡稱FFL,亦即我們現在常說的「定焦鏡頭」。

有人可能會問:同一樣事物,有必要搞那麼多名堂嗎?

其實這並非故弄玄虛,而是英語世界的更加「較真」,更重視邏輯清晰與定義準確。當他們說定焦鏡頭(FFL)的時候,你要明白這是相對變焦鏡頭而言的;而當他們說prime lens的時候,你應該留意其語境,是否指相對增倍鏡而言的一級鏡頭。

二、定焦鏡頭的「內」「外」觀

說完了定焦鏡頭的名字簡史,接下來我們從外觀內部兩個方面深入剖析定焦鏡頭。因品牌眾多,設計有異,這裡僅取Canon的一枚定焦鏡頭作為剖析樣本。

2.1 外觀標識

這是佳能的一枚專業人像定焦鏡頭,型號為Canon EF 85mm f/1.2 L II USM。如圖2-1所示:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖2-1:Canon EF 85mm f/1.2 L II

先解釋一下其型號裡的各項參數所代表的含義:

Canon:品牌名稱;

EF:Electronic Focusing,電子對焦 ,即機身自動對焦系統指揮鏡頭內置的馬達帶動鏡頭對焦;

85mm:焦距;

f/1.2:最大光圈值,f(記住是小寫)後面的數字越小,表示光圈越大;

L:英文Luxury(奢華)的縮寫,Canon專業鏡頭的標誌;

II:第二代;

USM:表示鏡頭配有超聲波馬達(Ultrasonic Motor),可令對焦既快速又安靜。

繼續觀察圖2-1,我們來拆解其外觀的各個主要部件:

(1)Canon金屬卡口;

(2)焦距;

(3)自動對焦/手動對焦的開關;

(4)鏡頭外部的刻度為光圈值,內部顯示的為對焦距離(ft,英尺)和景深範圍(m,米);

(5)對焦環;

(6)紅圈,是Canon專業鏡頭的特有標誌,亦即「紅圈頭」俗稱的由來;

(7)鏡頭型號標識;

(8)濾鏡接口螺紋。

2.2 內部構造

瞭解完了鏡頭外觀的各個組件,我們再來看看鏡頭內部的構造。

如圖2-2,這是上面這支定焦鏡頭(Canon EF 85mm f/1.2 L II USM)的內部構造的剖面圖:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖2-2

這支鏡頭是「7組8片」的結構,意即由8片共軸排列、獨立7組設計的透鏡組成,其中①為光圈葉片所在位置,②為一塊研磨拋光非球面透鏡,其餘均為球面玻璃透鏡。

這裡需要解釋兩個名詞,所謂「球面透鏡」,是指透鏡表面的弧度為球體的一部分,反之則為「非球面透鏡」,如圖2-3所示。

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖2-3:非球面透鏡,Photo by ArtMechanic

至於兩者的具體區別及特性,此處暫時按下不表,後面章節會有詳解

看鏡頭的外觀和內部構造,還只是知道了它的一個概況,想要深入瞭解鏡頭的知識,還需要加入幾個視角。這便涉及到了評估鏡頭成像素質的幾個重要指標

三、幾個重要衡量指標

設計生產一枚鏡頭,是為了它能捕獲到清晰、準確、細膩的圖像,但現實的世界從來沒有那麼理想。一枚鏡頭,不僅要面臨內部透鏡之間光學特性的互相制約,還要面對外部複雜光線(包括不可見光)對透鏡成像的干擾。那麼,有哪些指標可以衡量和評估一枚鏡頭的成像表現呢?

3.1 折射與色散

當一束白光從空氣中進入一枚三稜鏡時,由於傳播介質發生了變化,光的「相速度」也會隨之改變,於是,光波會在空氣與稜鏡的交界面發生折射現象(refraction)。同理,當光波再從稜鏡進入空氣時,同樣也會發生類似現象,於是在稜鏡的另一側便會出現一道彩色的連續光譜,此即為「色散現象」(dispersion),如圖3-1所示:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖3-1

這裡需要注意區分折射與色散的關係:

很多人將兩者等同為一回事,這其實是錯誤的。折射是色散的原因,色散是光波折射的結果,不能因果倒置。另外,當我們在談論色散時,默認都是限定在「可見光」的範圍,而折射則不然,它還可以是其它類型的波,比如聲波,當然其遵循的規律也會不同。

根據光的折射定律,光在介質中的彎曲程度是由介質固有折射率決定的,又,根據斯奈爾定律(Snell's law)可知,介質的折射率越高,光線的折射角越小,折射光的方向越靠近法線。圖3-2為光線在水中發生折射:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖3-2

再來看色散。

若光線穿過一塊高色散的普通透鏡,其在焦點處形成的光譜會比較,反之,若穿過一塊低色散的透鏡,其形成的光譜則會比較。意即:色散越低的透鏡,折射後的光束便越收斂。如圖3-3所示:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖3-3,photo via gearexpert

高色散的普通透鏡帶來的最大危害是,圖像邊緣會出現彩色的重影,輪廓不「」,嚴重影響畫面的清晰度,這種現象稱之為「像差」,下文會詳細講到。

因此,高折射率、低色散是評估一枚鏡頭成像表現的關鍵指標

為了追求更高的折射率,研發人員將元素添加至透鏡材料中[1],這種獨特的材料比普通玻璃擁有更高的折射率(如圖3-4所示)。而使用硅酸玻璃(crown glass)、火石玻璃(flint glass)、螢石(fluorite)等材料製作光學透鏡,則可達到更低的色散度[2]。

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖3-4,photo via wikipedia

3.2 像差(aberration)

所謂「像差」(Aberration)是指光線穿過透鏡之後並不匯聚於一點,而是分散至焦點以外的其它區域。

光學系統中的像差有很多種,這裡主要講其中的兩種:

球面像差(spherical aberration)和色彩像差(chromatic aberration)。

3.2.1 球面像差

由於製作工藝難度較低,如今大部分光學設備的透鏡都採用球面設計。於是,當光線穿過球面透鏡時,發生了反射和折射,其中,部分入射光經透鏡折射後並未匯聚於焦點處,而是分散於焦點以外的區域(如圖3-5所示),這種焦點的偏移直接影響了對焦與成像畫質

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖3-5

而若將透鏡的另一面設計成非球面則可緩解球面像差帶來的影響,如圖3-6所示。

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖3-6

在一些對畫質和成像精度要求較高的領域,如商業攝影、天文觀測、醫療設施、導彈制導系統等,研發者通常會加入一片或多片高精度低色散的研磨拋光非球面透鏡,由於材料成本和工藝難度較高,因此這類專業鏡頭往往售價不菲,因此有人調侃「單反窮三代,鏡頭毀一生」。

3.2.1 色彩像差

所謂「色彩像差」(Chromatic Aberration),是指鏡頭未能將所有色彩聚焦於一點,從而導致了圖像邊緣處出現色彩偏移(如圖3-7所示)。上文介紹的「色散」,便是導致出現色彩像差的直接原因

"

文章原創首發於頭條號【影像派】,版權所有,未經許可,不得轉載。

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

請關注【影像派】

前言

提到定焦鏡頭,很多人便會津津樂道,他們大概會問:

光圈有多大?

成像銳不銳?

是不是紅圈、金圈啊?

畫質好不好?

有多貴?

……

其實類似這些問題問得都有些外行了,因為他們都只是看到一些外觀和表面,關於鏡頭的知識積累還不足以令他們關注到更深層、更本質的東西。

那麼,關於「定焦鏡頭」到底有哪些值得關注和學習的硬核知識呢?這便是影像君藉以此文與大家共同探討的問題。

一、名字簡史

對於攝影愛好者而言,「定焦鏡頭」這個名字已再熟悉不過了。但你可能不知道,其實它原本並不叫這個名字

在攝影發展初期,市面上只有一種鏡頭,這種鏡頭的焦距不可變化,因此,當人們談論「鏡頭」(lens)的時候,默認指的都是單一焦距鏡頭(single focal length)。後來隨著攝影技術的發展,出現了在主流市場以外的「輔助鏡頭」,它們具有焦距可變的重要特點,亦即我們現在所熟知的「變焦鏡頭」(zoom lens)。於是,為了區分兩者,人們特意創造了一個新詞——prime lens——以命名焦距不可變的鏡頭,我們大概可以將其譯為「主要鏡頭」或「優質鏡頭」。

我之所以說「大概」,一方面是因為攝影技術發展早期,單一焦距鏡頭才是主流,而且大部分都做工優質,價格不菲;另一方面,「prime」是一個多義詞,它可以表示主要、初級、基本、一級、優質等多種意思,需根據具體語境,方知其表達涵義。

比如,當在鏡頭與機身之間連接一個遠攝轉換器(teleconverter,亦即我們所說的「增倍鏡」,如圖1-1所示)時,這枚鏡頭便稱之為prime lens,即「一級鏡頭」或「原始鏡頭」,如圖1-2所示:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖1-1:1.4x的遠攝轉換器

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖1-2,Photo by Tamasflex.

為了更好地區分和表達,後來的人們又將單一焦距的鏡頭稱為「Fixed focal length lens」(固定焦距鏡頭),簡稱FFL,亦即我們現在常說的「定焦鏡頭」。

有人可能會問:同一樣事物,有必要搞那麼多名堂嗎?

其實這並非故弄玄虛,而是英語世界的更加「較真」,更重視邏輯清晰與定義準確。當他們說定焦鏡頭(FFL)的時候,你要明白這是相對變焦鏡頭而言的;而當他們說prime lens的時候,你應該留意其語境,是否指相對增倍鏡而言的一級鏡頭。

二、定焦鏡頭的「內」「外」觀

說完了定焦鏡頭的名字簡史,接下來我們從外觀內部兩個方面深入剖析定焦鏡頭。因品牌眾多,設計有異,這裡僅取Canon的一枚定焦鏡頭作為剖析樣本。

2.1 外觀標識

這是佳能的一枚專業人像定焦鏡頭,型號為Canon EF 85mm f/1.2 L II USM。如圖2-1所示:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖2-1:Canon EF 85mm f/1.2 L II

先解釋一下其型號裡的各項參數所代表的含義:

Canon:品牌名稱;

EF:Electronic Focusing,電子對焦 ,即機身自動對焦系統指揮鏡頭內置的馬達帶動鏡頭對焦;

85mm:焦距;

f/1.2:最大光圈值,f(記住是小寫)後面的數字越小,表示光圈越大;

L:英文Luxury(奢華)的縮寫,Canon專業鏡頭的標誌;

II:第二代;

USM:表示鏡頭配有超聲波馬達(Ultrasonic Motor),可令對焦既快速又安靜。

繼續觀察圖2-1,我們來拆解其外觀的各個主要部件:

(1)Canon金屬卡口;

(2)焦距;

(3)自動對焦/手動對焦的開關;

(4)鏡頭外部的刻度為光圈值,內部顯示的為對焦距離(ft,英尺)和景深範圍(m,米);

(5)對焦環;

(6)紅圈,是Canon專業鏡頭的特有標誌,亦即「紅圈頭」俗稱的由來;

(7)鏡頭型號標識;

(8)濾鏡接口螺紋。

2.2 內部構造

瞭解完了鏡頭外觀的各個組件,我們再來看看鏡頭內部的構造。

如圖2-2,這是上面這支定焦鏡頭(Canon EF 85mm f/1.2 L II USM)的內部構造的剖面圖:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖2-2

這支鏡頭是「7組8片」的結構,意即由8片共軸排列、獨立7組設計的透鏡組成,其中①為光圈葉片所在位置,②為一塊研磨拋光非球面透鏡,其餘均為球面玻璃透鏡。

這裡需要解釋兩個名詞,所謂「球面透鏡」,是指透鏡表面的弧度為球體的一部分,反之則為「非球面透鏡」,如圖2-3所示。

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖2-3:非球面透鏡,Photo by ArtMechanic

至於兩者的具體區別及特性,此處暫時按下不表,後面章節會有詳解

看鏡頭的外觀和內部構造,還只是知道了它的一個概況,想要深入瞭解鏡頭的知識,還需要加入幾個視角。這便涉及到了評估鏡頭成像素質的幾個重要指標

三、幾個重要衡量指標

設計生產一枚鏡頭,是為了它能捕獲到清晰、準確、細膩的圖像,但現實的世界從來沒有那麼理想。一枚鏡頭,不僅要面臨內部透鏡之間光學特性的互相制約,還要面對外部複雜光線(包括不可見光)對透鏡成像的干擾。那麼,有哪些指標可以衡量和評估一枚鏡頭的成像表現呢?

3.1 折射與色散

當一束白光從空氣中進入一枚三稜鏡時,由於傳播介質發生了變化,光的「相速度」也會隨之改變,於是,光波會在空氣與稜鏡的交界面發生折射現象(refraction)。同理,當光波再從稜鏡進入空氣時,同樣也會發生類似現象,於是在稜鏡的另一側便會出現一道彩色的連續光譜,此即為「色散現象」(dispersion),如圖3-1所示:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖3-1

這裡需要注意區分折射與色散的關係:

很多人將兩者等同為一回事,這其實是錯誤的。折射是色散的原因,色散是光波折射的結果,不能因果倒置。另外,當我們在談論色散時,默認都是限定在「可見光」的範圍,而折射則不然,它還可以是其它類型的波,比如聲波,當然其遵循的規律也會不同。

根據光的折射定律,光在介質中的彎曲程度是由介質固有折射率決定的,又,根據斯奈爾定律(Snell's law)可知,介質的折射率越高,光線的折射角越小,折射光的方向越靠近法線。圖3-2為光線在水中發生折射:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖3-2

再來看色散。

若光線穿過一塊高色散的普通透鏡,其在焦點處形成的光譜會比較,反之,若穿過一塊低色散的透鏡,其形成的光譜則會比較。意即:色散越低的透鏡,折射後的光束便越收斂。如圖3-3所示:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖3-3,photo via gearexpert

高色散的普通透鏡帶來的最大危害是,圖像邊緣會出現彩色的重影,輪廓不「」,嚴重影響畫面的清晰度,這種現象稱之為「像差」,下文會詳細講到。

因此,高折射率、低色散是評估一枚鏡頭成像表現的關鍵指標

為了追求更高的折射率,研發人員將元素添加至透鏡材料中[1],這種獨特的材料比普通玻璃擁有更高的折射率(如圖3-4所示)。而使用硅酸玻璃(crown glass)、火石玻璃(flint glass)、螢石(fluorite)等材料製作光學透鏡,則可達到更低的色散度[2]。

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖3-4,photo via wikipedia

3.2 像差(aberration)

所謂「像差」(Aberration)是指光線穿過透鏡之後並不匯聚於一點,而是分散至焦點以外的其它區域。

光學系統中的像差有很多種,這裡主要講其中的兩種:

球面像差(spherical aberration)和色彩像差(chromatic aberration)。

3.2.1 球面像差

由於製作工藝難度較低,如今大部分光學設備的透鏡都採用球面設計。於是,當光線穿過球面透鏡時,發生了反射和折射,其中,部分入射光經透鏡折射後並未匯聚於焦點處,而是分散於焦點以外的區域(如圖3-5所示),這種焦點的偏移直接影響了對焦與成像畫質

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖3-5

而若將透鏡的另一面設計成非球面則可緩解球面像差帶來的影響,如圖3-6所示。

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖3-6

在一些對畫質和成像精度要求較高的領域,如商業攝影、天文觀測、醫療設施、導彈制導系統等,研發者通常會加入一片或多片高精度低色散的研磨拋光非球面透鏡,由於材料成本和工藝難度較高,因此這類專業鏡頭往往售價不菲,因此有人調侃「單反窮三代,鏡頭毀一生」。

3.2.1 色彩像差

所謂「色彩像差」(Chromatic Aberration),是指鏡頭未能將所有色彩聚焦於一點,從而導致了圖像邊緣處出現色彩偏移(如圖3-7所示)。上文介紹的「色散」,便是導致出現色彩像差的直接原因

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖3-7,photo via gearexpert

根據形成原因的不同,色彩像差又可以分為軸向色彩像差(Axial chromatic aberration)和側向色彩像差(Transvers chromatic aberration)。兩者的主要區別在於焦點位置的不同,前者聚焦於光軸上的不同位置,常見於長焦鏡頭中;後者聚焦於光軸兩側的邊緣,常見於廣角鏡頭中。兩者並非互斥,也可能在某些鏡頭中同時存在。原理及成像示意圖如圖3-8所示。

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文章原創首發於頭條號【影像派】,版權所有,未經許可,不得轉載。

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

請關注【影像派】

前言

提到定焦鏡頭,很多人便會津津樂道,他們大概會問:

光圈有多大?

成像銳不銳?

是不是紅圈、金圈啊?

畫質好不好?

有多貴?

……

其實類似這些問題問得都有些外行了,因為他們都只是看到一些外觀和表面,關於鏡頭的知識積累還不足以令他們關注到更深層、更本質的東西。

那麼,關於「定焦鏡頭」到底有哪些值得關注和學習的硬核知識呢?這便是影像君藉以此文與大家共同探討的問題。

一、名字簡史

對於攝影愛好者而言,「定焦鏡頭」這個名字已再熟悉不過了。但你可能不知道,其實它原本並不叫這個名字

在攝影發展初期,市面上只有一種鏡頭,這種鏡頭的焦距不可變化,因此,當人們談論「鏡頭」(lens)的時候,默認指的都是單一焦距鏡頭(single focal length)。後來隨著攝影技術的發展,出現了在主流市場以外的「輔助鏡頭」,它們具有焦距可變的重要特點,亦即我們現在所熟知的「變焦鏡頭」(zoom lens)。於是,為了區分兩者,人們特意創造了一個新詞——prime lens——以命名焦距不可變的鏡頭,我們大概可以將其譯為「主要鏡頭」或「優質鏡頭」。

我之所以說「大概」,一方面是因為攝影技術發展早期,單一焦距鏡頭才是主流,而且大部分都做工優質,價格不菲;另一方面,「prime」是一個多義詞,它可以表示主要、初級、基本、一級、優質等多種意思,需根據具體語境,方知其表達涵義。

比如,當在鏡頭與機身之間連接一個遠攝轉換器(teleconverter,亦即我們所說的「增倍鏡」,如圖1-1所示)時,這枚鏡頭便稱之為prime lens,即「一級鏡頭」或「原始鏡頭」,如圖1-2所示:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖1-1:1.4x的遠攝轉換器

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖1-2,Photo by Tamasflex.

為了更好地區分和表達,後來的人們又將單一焦距的鏡頭稱為「Fixed focal length lens」(固定焦距鏡頭),簡稱FFL,亦即我們現在常說的「定焦鏡頭」。

有人可能會問:同一樣事物,有必要搞那麼多名堂嗎?

其實這並非故弄玄虛,而是英語世界的更加「較真」,更重視邏輯清晰與定義準確。當他們說定焦鏡頭(FFL)的時候,你要明白這是相對變焦鏡頭而言的;而當他們說prime lens的時候,你應該留意其語境,是否指相對增倍鏡而言的一級鏡頭。

二、定焦鏡頭的「內」「外」觀

說完了定焦鏡頭的名字簡史,接下來我們從外觀內部兩個方面深入剖析定焦鏡頭。因品牌眾多,設計有異,這裡僅取Canon的一枚定焦鏡頭作為剖析樣本。

2.1 外觀標識

這是佳能的一枚專業人像定焦鏡頭,型號為Canon EF 85mm f/1.2 L II USM。如圖2-1所示:

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圖2-1:Canon EF 85mm f/1.2 L II

先解釋一下其型號裡的各項參數所代表的含義:

Canon:品牌名稱;

EF:Electronic Focusing,電子對焦 ,即機身自動對焦系統指揮鏡頭內置的馬達帶動鏡頭對焦;

85mm:焦距;

f/1.2:最大光圈值,f(記住是小寫)後面的數字越小,表示光圈越大;

L:英文Luxury(奢華)的縮寫,Canon專業鏡頭的標誌;

II:第二代;

USM:表示鏡頭配有超聲波馬達(Ultrasonic Motor),可令對焦既快速又安靜。

繼續觀察圖2-1,我們來拆解其外觀的各個主要部件:

(1)Canon金屬卡口;

(2)焦距;

(3)自動對焦/手動對焦的開關;

(4)鏡頭外部的刻度為光圈值,內部顯示的為對焦距離(ft,英尺)和景深範圍(m,米);

(5)對焦環;

(6)紅圈,是Canon專業鏡頭的特有標誌,亦即「紅圈頭」俗稱的由來;

(7)鏡頭型號標識;

(8)濾鏡接口螺紋。

2.2 內部構造

瞭解完了鏡頭外觀的各個組件,我們再來看看鏡頭內部的構造。

如圖2-2,這是上面這支定焦鏡頭(Canon EF 85mm f/1.2 L II USM)的內部構造的剖面圖:

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圖2-2

這支鏡頭是「7組8片」的結構,意即由8片共軸排列、獨立7組設計的透鏡組成,其中①為光圈葉片所在位置,②為一塊研磨拋光非球面透鏡,其餘均為球面玻璃透鏡。

這裡需要解釋兩個名詞,所謂「球面透鏡」,是指透鏡表面的弧度為球體的一部分,反之則為「非球面透鏡」,如圖2-3所示。

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圖2-3:非球面透鏡,Photo by ArtMechanic

至於兩者的具體區別及特性,此處暫時按下不表,後面章節會有詳解

看鏡頭的外觀和內部構造,還只是知道了它的一個概況,想要深入瞭解鏡頭的知識,還需要加入幾個視角。這便涉及到了評估鏡頭成像素質的幾個重要指標

三、幾個重要衡量指標

設計生產一枚鏡頭,是為了它能捕獲到清晰、準確、細膩的圖像,但現實的世界從來沒有那麼理想。一枚鏡頭,不僅要面臨內部透鏡之間光學特性的互相制約,還要面對外部複雜光線(包括不可見光)對透鏡成像的干擾。那麼,有哪些指標可以衡量和評估一枚鏡頭的成像表現呢?

3.1 折射與色散

當一束白光從空氣中進入一枚三稜鏡時,由於傳播介質發生了變化,光的「相速度」也會隨之改變,於是,光波會在空氣與稜鏡的交界面發生折射現象(refraction)。同理,當光波再從稜鏡進入空氣時,同樣也會發生類似現象,於是在稜鏡的另一側便會出現一道彩色的連續光譜,此即為「色散現象」(dispersion),如圖3-1所示:

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圖3-1

這裡需要注意區分折射與色散的關係:

很多人將兩者等同為一回事,這其實是錯誤的。折射是色散的原因,色散是光波折射的結果,不能因果倒置。另外,當我們在談論色散時,默認都是限定在「可見光」的範圍,而折射則不然,它還可以是其它類型的波,比如聲波,當然其遵循的規律也會不同。

根據光的折射定律,光在介質中的彎曲程度是由介質固有折射率決定的,又,根據斯奈爾定律(Snell's law)可知,介質的折射率越高,光線的折射角越小,折射光的方向越靠近法線。圖3-2為光線在水中發生折射:

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圖3-2

再來看色散。

若光線穿過一塊高色散的普通透鏡,其在焦點處形成的光譜會比較,反之,若穿過一塊低色散的透鏡,其形成的光譜則會比較。意即:色散越低的透鏡,折射後的光束便越收斂。如圖3-3所示:

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圖3-3,photo via gearexpert

高色散的普通透鏡帶來的最大危害是,圖像邊緣會出現彩色的重影,輪廓不「」,嚴重影響畫面的清晰度,這種現象稱之為「像差」,下文會詳細講到。

因此,高折射率、低色散是評估一枚鏡頭成像表現的關鍵指標

為了追求更高的折射率,研發人員將元素添加至透鏡材料中[1],這種獨特的材料比普通玻璃擁有更高的折射率(如圖3-4所示)。而使用硅酸玻璃(crown glass)、火石玻璃(flint glass)、螢石(fluorite)等材料製作光學透鏡,則可達到更低的色散度[2]。

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圖3-4,photo via wikipedia

3.2 像差(aberration)

所謂「像差」(Aberration)是指光線穿過透鏡之後並不匯聚於一點,而是分散至焦點以外的其它區域。

光學系統中的像差有很多種,這裡主要講其中的兩種:

球面像差(spherical aberration)和色彩像差(chromatic aberration)。

3.2.1 球面像差

由於製作工藝難度較低,如今大部分光學設備的透鏡都採用球面設計。於是,當光線穿過球面透鏡時,發生了反射和折射,其中,部分入射光經透鏡折射後並未匯聚於焦點處,而是分散於焦點以外的區域(如圖3-5所示),這種焦點的偏移直接影響了對焦與成像畫質

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖3-5

而若將透鏡的另一面設計成非球面則可緩解球面像差帶來的影響,如圖3-6所示。

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圖3-6

在一些對畫質和成像精度要求較高的領域,如商業攝影、天文觀測、醫療設施、導彈制導系統等,研發者通常會加入一片或多片高精度低色散的研磨拋光非球面透鏡,由於材料成本和工藝難度較高,因此這類專業鏡頭往往售價不菲,因此有人調侃「單反窮三代,鏡頭毀一生」。

3.2.1 色彩像差

所謂「色彩像差」(Chromatic Aberration),是指鏡頭未能將所有色彩聚焦於一點,從而導致了圖像邊緣處出現色彩偏移(如圖3-7所示)。上文介紹的「色散」,便是導致出現色彩像差的直接原因

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圖3-7,photo via gearexpert

根據形成原因的不同,色彩像差又可以分為軸向色彩像差(Axial chromatic aberration)和側向色彩像差(Transvers chromatic aberration)。兩者的主要區別在於焦點位置的不同,前者聚焦於光軸上的不同位置,常見於長焦鏡頭中;後者聚焦於光軸兩側的邊緣,常見於廣角鏡頭中。兩者並非互斥,也可能在某些鏡頭中同時存在。原理及成像示意圖如圖3-8所示。

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圖3-8,photo via ResearchGate

色彩像差一直是困擾光學物理學家們的一大難題,為了最大程度地糾正色彩像差帶來的對焦錯誤,獲得更佳精度的成像,研究者們為此作過不少嘗試與探索,如採用兩種不同材質玻璃組合而成的消色差雙合透鏡(Achromatic doublet),具有色散互補特性的衍射光學透鏡(Diffractive optical element)等,還有上文提及的具有超低色散特性的螢石玻璃透鏡(Fluorite)更是成為了如今高端鏡頭中的主流應用[3]。

結語

無論是定焦鏡頭,還是變焦鏡頭,只要是光學透鏡,色散像差都是衡量成像素質的兩個關鍵指標。瞭解其背後的原理,有助於我們更好地評估一顆鏡頭的成像表現,在挑選鏡頭時心中也有個可供參考的知識體系,免於被人帶入坑裡。

一顆優質的專業鏡頭,不僅要求成像的中央區域無明顯色差,色彩還原準確,圖像銳利,而且圖像的邊緣區域亦不能出現明顯畸變或色彩偏移。這樣用一句話就能說清楚的需求,看似簡單,也合乎情理,但一旦遇到了「」這種看得見摸不著、性格千變萬化的對手時,面臨的困難與不確定性也便指數級地增加了。

攝影圈有一句人人皆知的流行語「單反窮三代,鏡頭毀一生」,這當然是一句針對單反相機和鏡頭售價昂貴的調侃,但是,我們可以換一個角度來看問題:雖然我們暫時不能擁有那些昂貴的鏡頭,但是將它們視為「知識晶體」,深入學習,提升自己的攝影知識層次,又何嘗不是一件樂事呢

參考文獻

[1]THORIUM-FREE, LANTHANUM BORATE OPTICAL GLASS, freepatentsonline.

[2] Robert R Shannon, The Art and Science of Optical Design,Cambridge University Press.

[3]Chromatic Aberration,wikipedia.


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前言

提到定焦鏡頭,很多人便會津津樂道,他們大概會問:

光圈有多大?

成像銳不銳?

是不是紅圈、金圈啊?

畫質好不好?

有多貴?

……

其實類似這些問題問得都有些外行了,因為他們都只是看到一些外觀和表面,關於鏡頭的知識積累還不足以令他們關注到更深層、更本質的東西。

那麼,關於「定焦鏡頭」到底有哪些值得關注和學習的硬核知識呢?這便是影像君藉以此文與大家共同探討的問題。

一、名字簡史

對於攝影愛好者而言,「定焦鏡頭」這個名字已再熟悉不過了。但你可能不知道,其實它原本並不叫這個名字

在攝影發展初期,市面上只有一種鏡頭,這種鏡頭的焦距不可變化,因此,當人們談論「鏡頭」(lens)的時候,默認指的都是單一焦距鏡頭(single focal length)。後來隨著攝影技術的發展,出現了在主流市場以外的「輔助鏡頭」,它們具有焦距可變的重要特點,亦即我們現在所熟知的「變焦鏡頭」(zoom lens)。於是,為了區分兩者,人們特意創造了一個新詞——prime lens——以命名焦距不可變的鏡頭,我們大概可以將其譯為「主要鏡頭」或「優質鏡頭」。

我之所以說「大概」,一方面是因為攝影技術發展早期,單一焦距鏡頭才是主流,而且大部分都做工優質,價格不菲;另一方面,「prime」是一個多義詞,它可以表示主要、初級、基本、一級、優質等多種意思,需根據具體語境,方知其表達涵義。

比如,當在鏡頭與機身之間連接一個遠攝轉換器(teleconverter,亦即我們所說的「增倍鏡」,如圖1-1所示)時,這枚鏡頭便稱之為prime lens,即「一級鏡頭」或「原始鏡頭」,如圖1-2所示:

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圖1-1:1.4x的遠攝轉換器

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖1-2,Photo by Tamasflex.

為了更好地區分和表達,後來的人們又將單一焦距的鏡頭稱為「Fixed focal length lens」(固定焦距鏡頭),簡稱FFL,亦即我們現在常說的「定焦鏡頭」。

有人可能會問:同一樣事物,有必要搞那麼多名堂嗎?

其實這並非故弄玄虛,而是英語世界的更加「較真」,更重視邏輯清晰與定義準確。當他們說定焦鏡頭(FFL)的時候,你要明白這是相對變焦鏡頭而言的;而當他們說prime lens的時候,你應該留意其語境,是否指相對增倍鏡而言的一級鏡頭。

二、定焦鏡頭的「內」「外」觀

說完了定焦鏡頭的名字簡史,接下來我們從外觀內部兩個方面深入剖析定焦鏡頭。因品牌眾多,設計有異,這裡僅取Canon的一枚定焦鏡頭作為剖析樣本。

2.1 外觀標識

這是佳能的一枚專業人像定焦鏡頭,型號為Canon EF 85mm f/1.2 L II USM。如圖2-1所示:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖2-1:Canon EF 85mm f/1.2 L II

先解釋一下其型號裡的各項參數所代表的含義:

Canon:品牌名稱;

EF:Electronic Focusing,電子對焦 ,即機身自動對焦系統指揮鏡頭內置的馬達帶動鏡頭對焦;

85mm:焦距;

f/1.2:最大光圈值,f(記住是小寫)後面的數字越小,表示光圈越大;

L:英文Luxury(奢華)的縮寫,Canon專業鏡頭的標誌;

II:第二代;

USM:表示鏡頭配有超聲波馬達(Ultrasonic Motor),可令對焦既快速又安靜。

繼續觀察圖2-1,我們來拆解其外觀的各個主要部件:

(1)Canon金屬卡口;

(2)焦距;

(3)自動對焦/手動對焦的開關;

(4)鏡頭外部的刻度為光圈值,內部顯示的為對焦距離(ft,英尺)和景深範圍(m,米);

(5)對焦環;

(6)紅圈,是Canon專業鏡頭的特有標誌,亦即「紅圈頭」俗稱的由來;

(7)鏡頭型號標識;

(8)濾鏡接口螺紋。

2.2 內部構造

瞭解完了鏡頭外觀的各個組件,我們再來看看鏡頭內部的構造。

如圖2-2,這是上面這支定焦鏡頭(Canon EF 85mm f/1.2 L II USM)的內部構造的剖面圖:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖2-2

這支鏡頭是「7組8片」的結構,意即由8片共軸排列、獨立7組設計的透鏡組成,其中①為光圈葉片所在位置,②為一塊研磨拋光非球面透鏡,其餘均為球面玻璃透鏡。

這裡需要解釋兩個名詞,所謂「球面透鏡」,是指透鏡表面的弧度為球體的一部分,反之則為「非球面透鏡」,如圖2-3所示。

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖2-3:非球面透鏡,Photo by ArtMechanic

至於兩者的具體區別及特性,此處暫時按下不表,後面章節會有詳解

看鏡頭的外觀和內部構造,還只是知道了它的一個概況,想要深入瞭解鏡頭的知識,還需要加入幾個視角。這便涉及到了評估鏡頭成像素質的幾個重要指標

三、幾個重要衡量指標

設計生產一枚鏡頭,是為了它能捕獲到清晰、準確、細膩的圖像,但現實的世界從來沒有那麼理想。一枚鏡頭,不僅要面臨內部透鏡之間光學特性的互相制約,還要面對外部複雜光線(包括不可見光)對透鏡成像的干擾。那麼,有哪些指標可以衡量和評估一枚鏡頭的成像表現呢?

3.1 折射與色散

當一束白光從空氣中進入一枚三稜鏡時,由於傳播介質發生了變化,光的「相速度」也會隨之改變,於是,光波會在空氣與稜鏡的交界面發生折射現象(refraction)。同理,當光波再從稜鏡進入空氣時,同樣也會發生類似現象,於是在稜鏡的另一側便會出現一道彩色的連續光譜,此即為「色散現象」(dispersion),如圖3-1所示:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖3-1

這裡需要注意區分折射與色散的關係:

很多人將兩者等同為一回事,這其實是錯誤的。折射是色散的原因,色散是光波折射的結果,不能因果倒置。另外,當我們在談論色散時,默認都是限定在「可見光」的範圍,而折射則不然,它還可以是其它類型的波,比如聲波,當然其遵循的規律也會不同。

根據光的折射定律,光在介質中的彎曲程度是由介質固有折射率決定的,又,根據斯奈爾定律(Snell's law)可知,介質的折射率越高,光線的折射角越小,折射光的方向越靠近法線。圖3-2為光線在水中發生折射:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖3-2

再來看色散。

若光線穿過一塊高色散的普通透鏡,其在焦點處形成的光譜會比較,反之,若穿過一塊低色散的透鏡,其形成的光譜則會比較。意即:色散越低的透鏡,折射後的光束便越收斂。如圖3-3所示:

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖3-3,photo via gearexpert

高色散的普通透鏡帶來的最大危害是,圖像邊緣會出現彩色的重影,輪廓不「」,嚴重影響畫面的清晰度,這種現象稱之為「像差」,下文會詳細講到。

因此,高折射率、低色散是評估一枚鏡頭成像表現的關鍵指標

為了追求更高的折射率,研發人員將元素添加至透鏡材料中[1],這種獨特的材料比普通玻璃擁有更高的折射率(如圖3-4所示)。而使用硅酸玻璃(crown glass)、火石玻璃(flint glass)、螢石(fluorite)等材料製作光學透鏡,則可達到更低的色散度[2]。

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖3-4,photo via wikipedia

3.2 像差(aberration)

所謂「像差」(Aberration)是指光線穿過透鏡之後並不匯聚於一點,而是分散至焦點以外的其它區域。

光學系統中的像差有很多種,這裡主要講其中的兩種:

球面像差(spherical aberration)和色彩像差(chromatic aberration)。

3.2.1 球面像差

由於製作工藝難度較低,如今大部分光學設備的透鏡都採用球面設計。於是,當光線穿過球面透鏡時,發生了反射和折射,其中,部分入射光經透鏡折射後並未匯聚於焦點處,而是分散於焦點以外的區域(如圖3-5所示),這種焦點的偏移直接影響了對焦與成像畫質

一份有關定焦鏡頭的硬核科普,迅速提升你對攝影器材的認知水平

圖3-5

而若將透鏡的另一面設計成非球面則可緩解球面像差帶來的影響,如圖3-6所示。

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圖3-6

在一些對畫質和成像精度要求較高的領域,如商業攝影、天文觀測、醫療設施、導彈制導系統等,研發者通常會加入一片或多片高精度低色散的研磨拋光非球面透鏡,由於材料成本和工藝難度較高,因此這類專業鏡頭往往售價不菲,因此有人調侃「單反窮三代,鏡頭毀一生」。

3.2.1 色彩像差

所謂「色彩像差」(Chromatic Aberration),是指鏡頭未能將所有色彩聚焦於一點,從而導致了圖像邊緣處出現色彩偏移(如圖3-7所示)。上文介紹的「色散」,便是導致出現色彩像差的直接原因

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圖3-7,photo via gearexpert

根據形成原因的不同,色彩像差又可以分為軸向色彩像差(Axial chromatic aberration)和側向色彩像差(Transvers chromatic aberration)。兩者的主要區別在於焦點位置的不同,前者聚焦於光軸上的不同位置,常見於長焦鏡頭中;後者聚焦於光軸兩側的邊緣,常見於廣角鏡頭中。兩者並非互斥,也可能在某些鏡頭中同時存在。原理及成像示意圖如圖3-8所示。

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圖3-8,photo via ResearchGate

色彩像差一直是困擾光學物理學家們的一大難題,為了最大程度地糾正色彩像差帶來的對焦錯誤,獲得更佳精度的成像,研究者們為此作過不少嘗試與探索,如採用兩種不同材質玻璃組合而成的消色差雙合透鏡(Achromatic doublet),具有色散互補特性的衍射光學透鏡(Diffractive optical element)等,還有上文提及的具有超低色散特性的螢石玻璃透鏡(Fluorite)更是成為了如今高端鏡頭中的主流應用[3]。

結語

無論是定焦鏡頭,還是變焦鏡頭,只要是光學透鏡,色散像差都是衡量成像素質的兩個關鍵指標。瞭解其背後的原理,有助於我們更好地評估一顆鏡頭的成像表現,在挑選鏡頭時心中也有個可供參考的知識體系,免於被人帶入坑裡。

一顆優質的專業鏡頭,不僅要求成像的中央區域無明顯色差,色彩還原準確,圖像銳利,而且圖像的邊緣區域亦不能出現明顯畸變或色彩偏移。這樣用一句話就能說清楚的需求,看似簡單,也合乎情理,但一旦遇到了「」這種看得見摸不著、性格千變萬化的對手時,面臨的困難與不確定性也便指數級地增加了。

攝影圈有一句人人皆知的流行語「單反窮三代,鏡頭毀一生」,這當然是一句針對單反相機和鏡頭售價昂貴的調侃,但是,我們可以換一個角度來看問題:雖然我們暫時不能擁有那些昂貴的鏡頭,但是將它們視為「知識晶體」,深入學習,提升自己的攝影知識層次,又何嘗不是一件樂事呢

參考文獻

[1]THORIUM-FREE, LANTHANUM BORATE OPTICAL GLASS, freepatentsonline.

[2] Robert R Shannon, The Art and Science of Optical Design,Cambridge University Press.

[3]Chromatic Aberration,wikipedia.


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