文: Hiromasa Ohehara, 出自"最好的蔡司----卡爾蔡司T*鏡頭"康太時, 京瓷出版
鏡頭性能
對比蔡司和佳能關於MTF文章時, 記住, 它們對這個課題有著不同的說法. 蔡司鏡頭展示的是實體鏡頭的表現, 而佳能展示的是每只鏡頭的理想設計. 當拍攝實體的光線到達膠片時, 相機就把實體記錄下來了. 任何實體都可當成攝影題材記錄下來, 但一隻鏡頭要有多好才能生成一張吸引人的照片呢? 任何一個複雜的主體, 人們都可以把它抽象成基本元素----形狀, 顔色, 質地, 反差等的展現. 我們要認識到, 鏡頭其實是個轉換裝置, 它把3維的實體變換成了2維的投影. 攝影就是把這些元素生成在平面上, 並且, 一個好的攝影作品能打動人, 引起情緒上的反應. 如果一隻鏡頭能把這些資訊真實地表達, 不加入它自己的"口音", 那這只鏡頭就是一隻極高品質的鏡頭. 也就是說, 我們唯一地依賴於一只好鏡頭, 還有獨特的視點, 來獲得一張優秀的作品.
解析力
拍攝的時候, 影像是由複雜明暗形狀形成的. 這些圖樣組成亮部影像和暗部影像. 亮暗的極限就是白和黑, 它們是反差的基本要素, 這些資料在解析力和反差的測量時會給出來. 攝影的目的就是描寫物件的形狀, 鏡頭能還原的物件形狀越好, 解析度就越高. 鬱悶的是, 經驗告訴我們, 單單高解析度不會總能産生最好的作品, 因在中央明亮的可視區域, 人眼都不能分辨出10線/毫米的空間頻率.
當一張照片從24 x 36 <35 mm> 放大到5 x 7英寸, 放大倍數爲5倍, 相應地, 膠片上的解析力也不會超過50線/毫米. 如果一張照片放得很大, 那麽觀看距離也要拉遠, 更高的解析力也沒必要.
高解析度對高反差製圖或印刷材料的拷貝有用, 但對一般攝影沒那麽重要. 對一般主體, 質感在亮暗的敏感變化中表現, 衆多質感元素構成形狀, 進而形成整個影像, 這就是攝影.
反差重現
人們總是希望照片上的反差跟實體場景中的完全一樣. 一張成功的黑白作品會有一個純白區域和純黑區域. 反差重現是衡量黑與白兩個極端之間的影調級數的尺度. 跟解析力是不同的.
MTF<"模傳函數"的英文縮寫>
MTF反映鏡頭的性能, 不是解析力, 而是目標資訊通過這個鏡頭的後能收集的百分率. 換句說, 是原主體資訊能通過鏡頭的百分比. 舉例說吧, 電視臺通過電子系統廣播電視圖像, 信號輸出到你的電視機, 有多少信號細節通過傳輸後損失掉了. 這個損失也是以百分率來衡量.
上圖中兩個方面的考量, 一是光譜傳輸函數, 考量顔色再現; 二是MTF, 考量描寫能力. 前者是光頻率<時間的函數>的函數值, 後者是空間頻率<位移的函數>的函數值. 條紋圖樣是黑白的, 象解析力測試圖, 實際上是空間頻率圖或者方波圖. 充分地說, 一般物體都是由各種空間頻率和振幅<反差>組合而成. 鏡頭性能是通過焦平面各種空間頻率圖的反差<振幅衰減百分率>測量來評價的, 這就是MTF 。
光線循著鏡頭的光路的設計, 可以決定光線從鏡頭的哪個地方出來投影到膠片平面上, MTF能根據這些資料得出, 鏡頭性能也能在尖端計算幫助下計算龐大的資料而得到. 在MTF之前, 鏡頭性能只能運用像差理論進行對比. MTF很精確, 所以原型樣本的試製都不需要了. MTF爲光學技術發展作出了巨大貢獻.
怎樣讀鏡頭性能圖?
卡爾蔡司T*鏡頭, 每種鏡頭的基本資料都是公開的. 用這些資料, 加上延伸環/皮腔或者其他特殊使用條件下, 我們可以算出它的放大倍率和工作距離. 還有, 因爲相對照度和畸變都給出了, 能更靈活選擇鏡頭, 避免它們某些限制影響你的題材的成像品質.
MTF曲線
如果圖樣比例地放在鏡頭的理論焦平面上, 鏡頭的中心對稱的<以光軸爲中心>. 曲線圖上實像距中心的距離爲橫軸, MTF值爲縱軸, 一般而言, 曲線越高, 鏡頭性能越好.
鏡頭性能還要同時顧及徑向和切向, 徑向性能目標是設計的出發點, 徑向是黑白交替的圓形圖, 切向圖樣是黑白交替的同心圓. 空間頻率標上10周/毫米, 20周/毫米和40周/毫米<對應在焦平面上>, 在MTF圖上, 你注意到10周/毫米, 20周/毫米和40周/毫米曲線, 實線表示徑向, 虛線表示切向. 卡爾蔡司鏡頭提供兩檔光圈下的圖線, 一是全開光圈<理論上成像最差>時, 一是收小兩檔光圈<理論上最好成像檔>. 10和20線頻反映360nm到700nm白光的反差重現. 40線對可表示這只鏡頭的解析度. 鏡頭的味道可以通過空間頻率變化來反映. 譬如: 10線對和20線對很接近時, 而40線對比較開, 可以說這只鏡頭有高反差和低解析度, 而相反, 10線對和20線對分隔比較開, 40線對接近20線對時, 常認爲高解析度而低反差.
Illumination of the field 像場照度
像場亮度<焦平面照度>由鏡頭光圈決定. 鏡頭邊緣, 或者週邊的光線, 會被鏡筒中斷光路, 自然它們就到不了膠片平面, 這是大家知道的光圈效率. 跟光軸成Theta 角的入射光線到達像場會衰減到COS4 théta .
開大光圈, 漸暈<暗角>就來了, 越大光圈就越明顯. 這是製造大光圈鏡頭要克服的複雜問題之一, 觀看者要有接受邊角光照度下降的心理準備.
畸變
鏡頭産生的圖像應該越接近實物越好. 畸變就焦平面上成像與實際物件的矛盾. 若離中以l目標在像場中偏離到了l', 畸變就是:
Distortion = / l
若上式的值是負的, 圖像畸變是桶形, 結果是正的話, 畸變爲枕形. 通過光軸中心的直線是看不出畸變的.
畸變不能簡單絕對比照鏡頭的性能, 因爲像場變化時, 畸變會相對鏡頭中心而變化.
其他性能
鏡頭評測是在確定的光圈和合焦距離下, 考量諸如對焦性能, 色彩還原, 相對像場照度及眩光等等, 鏡頭有多好, 光靠一方面的性能測試是不能決定的. 最棒的蔡司, 有150多年的光學經驗和商務, 能確保每只鏡頭有著最好的性能.
色彩還原<光譜傳輸>
色彩傳輸是區別於鏡頭解析度和反差之外的決定鏡頭性能的一個重要因素. 每只卡爾蔡司T*鏡頭有著同樣的傳輸光譜, 即便鏡頭自身有變化, 但色彩是不變的. 卡爾蔡司是如何實現這一點的呢? 這是高度的商業機密. T*鍍膜用在日本的卡爾蔡司鏡頭上, 配方是德國Oberkochen 合成的, 這些鍍膜原料從德國發到日本並應用到生産的鏡頭上去.
每塊鏡片的每個面的光譜特性在360nm到700nm可見光範圍都有嚴格的標準, 經檢驗後總裝成鏡頭, 接著再測試一下總體光譜特性, 這種檢驗必須符合德國方面對每個産品線制定的標準. 所以日産鏡頭和德産鏡頭沒有區別. 其他廠商會說, 一隻鏡頭由不同的光譜特性玻璃和相應的鍍膜組成, 而且最後總裝得到的結果一致, 這是不可能的! 卡爾蔡司卻堅持以此爲基本原則, 並且做到了, 世界上沒其他光學製造商有這個能力.
眩光<鬼影>
<譯者按: 內容過長, 節選>
眩光可以認爲是光信號通過鏡頭後産生的噪音. 鏡頭設計階段, 通過增加鏡片解決某些光學問題, 但帶來的副作用是, 鏡片與空氣接觸的表面數目增加了, 這就意味著更多的光線被反射成爲眩光. 利用多層鍍膜技術, 每個面的光線反射將由4%降爲0.5%, 大大改善了眩光特性. 但不幸的是, 即便這麽小反射率, 鬼影還是可能出現.
Carl Zeiss T*防反膜對高光強仍有效, 眩光或鬼影比其他光學系統性能好, 但某些時候特別是正對太陽時, 眩光仍然會發生. |
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