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可以聊很多技术话题的升级,佳能7020

来源:镜头 时间:2023/5/27
黑芝麻能治白癫风吗 https://m-mip.39.net/man/mipso_4467184.html

话说在前面,因为这款产品本身升级的部分并不多,所以我写了不少延展话题,就当看个热闹吧朋友们。

与尼康推电磁光圈的设计不同,佳能的第三代“爱死小白”在设计上的改进可以说是非常轻微,升级幅度远远不如小老弟二代“爱死小小白”,为什么会有这样一个升级策略?一来是年发布的爱死小白兔EF70-mmf/2.8LISIIUSM结构已经相当成熟,可改造度不高,性能在各家70-mm镜头里依然是顶级水准,用户满意度也相当高,所以只做小改。

事实上如果你仔细看一二三代EF70-mmf/2.8LIS,你会发现它们在结构上基本是一模一样,每一代之间的基本差别就是升级具体的镜片规格:一代到二代是4片UD变5片UD+1片萤石(这个变化在不改变结构的情况下其实算比较大了),二代到三代则是增加了ASC镀膜……当然体重、最近对焦距离他们之间多多少少有点变化,但始终是沿袭一套设计在不断升级,二三代的MTF甚至都是一样的:

说到这里可以解读一下“XXX镜头能否喂饱XXX机身”的问题,我时常收到问题邀请和评论私信问到这个问题,其实我也已经曾经不止一次的在文章里回答过这个问题,大家需要了解一个客观事实就是——镜头提供的光学分辨率,与像素提供的采样率之间的关系并不是一句能不能喂饱就可以一笔带过的,首先要了解什么是光学分辨率。一个有限孔径的光学系统产生的衍射图就确定了它的光学性能极限,2个等亮度点光源通过有限孔径光学系统所成的像会被衍射为艾里斑的形态,当逐渐缩短其间隔以至恰好可以区分它们时,就是这个光学系统的角分辨率极限,用数值孔径NA表达时就是0.61λ/NA,用F数表达时就是1.22λ(f/#),很明显,光学系统的极限角分辨率是波长的直接函数,是系统孔径的反函数,减小波长或增大孔径都能提高极限分辨率。

如果是针对正弦条靶板测试空间极限分辨率,在没有像差的理想状态下,系统MTF与衍射图案大小有直接关系,无像差系统的极限分辨率就是MTF的截止频率,为:

因为光学系统本质上是一个低通滤波器,因此不可能传递比截止频率更高的空间频率信息。从这个式子不难看出,影响光学极限分辨率上限的要素其实并不会很复杂,主要就是波长和孔径。对于单色成像来说波长的影响会非常明显,比如同一颗镜头同一块传感器同样的F值,nm光源下的极限极限分辨率就明显低于nm光源:

这同时呈现了另一个事实:从原理上来看光圈,也就是光阑孔径越大光学分辨率越高,同时也应该有助于理解大中画幅镜头为什么先天就更容易做高分辨率。但注意,上述概念是建立在无像差、无设计缺陷的基础上,换言之镜头实际分辨率主要受制于像差,老镜头能不能“喂饱”高像素新机身,很多时候的问题也基本出在像差上(老镜头受制于结构、用料、装配工艺等问题,像差控制很难做到出色,特别是在大光圈时),缩小光圈提升分辨率的实际原因就是缩小了像差,事实上新镜头的设计目的大多都是改善全开光圈下的像差,从而增加实际分辨率,对单反来说还能顺带增强对焦、测光和取景性能。

至于设计缺陷,用两个同为12mmF2.8的镜头来对比就很清楚了:

普通设计的12mm镜头前镜组尺寸小,镜片性能相对较弱,最终就会形成明显的暗角、球差、慧差等问题。而高品质的12mm镜头则与之相反,光线追迹更紧凑,边缘遮挡也比较小,从而可以实现全开F2.8时更高的分辨率。

除此之外,观看方式的影响也十分明显——当你使用低像素密度机身拍摄,或者在小尺寸屏幕比如手机,又或者用低分辨率显示器观看老镜头拍摄的照片时,因为高频信息基本上都被抹掉了,直接观测时很难发现成像缺陷,脑补一番后可能觉得还不错。但如果换到高像素机身、大尺寸高分辨率显示器下观看时因为采样率大幅提升,细节还原更精确,画面就会变得满目疮痍了。PS:最近也看到有媒体在做手机与相机的PK,但测试方法明显是不公平的,在北京晚高峰的三环路上并不能看出兰博基尼和捷达的性能区别。

而且“喂饱”是一个很主观的概念,什么标准可以称为“喂饱”?单纯从实测MTF来看,我们有算式可以进行物面与像面分辨率的推算,比如我们把MTF20%对比度定义为“喂饱”,在这种情况下假设某颗镜头像场内某一个点可以达到线对/毫米,而有算式:

线对/毫米可换算为单个像素长度2微米,再假设这颗镜头是在0.倍放大倍率的距离下进行拍摄,那此时的物方长度就应该是2微米/0.=26微米,也就是它在我们设置的“喂饱”前提下最高可以分辨26微米的物。

如果这时候我们换一个传感器,比如IMX,它的像素长度是5.94微米,计算一下可得84线对/毫米的传感器分辨率,物方分辨率达到了78微米,小于前面设定的“喂饱”值,也就是说这时候传感器无法“喂饱”镜头。反之亦然,IMX的单个像素长度是1.55微米,它可以做到理论线对/毫米,物方分辨率是20微米,这时候我们设定的“喂饱”值就达不到了,这时候可以说是镜头无法喂饱传感器。

但显然你应该注意到了,传感器上每一个位置都有独立的MTF,而MTF会受工作距离、传感器尺寸、光圈数甚至光波长的影响,随机指派的A点与B点成绩会很不一样,而且MTF调制值多少算是喂饱也没有定论,各种对比度的差距是很明显的,也非常依赖于显示与观看条件:

所以这个话题严格来说是无解的。如果硬要较真XXX镜头能不能喂饱XXX机身,简单来说像差校正做得越好的镜头就越能在高分辨率大靶面输出的情况下实现更好的视觉效果,市售新款镜头满足万甚至未来的万像素采样并没有什么问题。

对于两代70-F2.8来说,期间也有8年的时间差,又是口碑最好、销量最硬的镜头之一,差不多也该推一推再刺激一下市场了……因此在我看来,EF70-mmf/2.8LISIIIUSM更多是因营销机制而生,那么问题来了,挤牙膏是否意味着它不值当呢?

当然不是!这明显是两个问题,EF70-mmf/2.8LISIIIUSM最大的改动就是增加了ASC镀膜,从直面强光源时可以看出与前代的差异:

上图为二代,下图为三代:

很明显,三代的眩光要小很多,镀膜的作用相当明显,事实上镀膜也是各家都会非常重视的技术重镇,从设计目的来看用于透镜的镀膜主要方向就是增透,镀膜本身是一种将不同物质以几分之一个波长(典型值是1/4或1/2)的厚度真空沉淀在光学表面上的技术。作为普通电介质材料,玻璃表面的菲涅尔反射率R是:

I为入射角,I’为折射角,第一项为垂直于入射面的偏振光反射,第二项是另一个偏振面内的反射。而垂直入射时此式可以简化为:

n和n’分别是两种介质的折射率,对于计算反射和透视来说,垂直入射和非吸收材料都是大前提(当然也是效果最好,最容易理解和得出结论的前提),所以镀膜并不是一劳永逸的设计,它的设计折射率与镜片基板折射率需要有匹配才能实现相消干涉,除此之外也与透镜间的距离、厚度有关,经典的1/4波低反射膜的原理就在于,垂直入射的光线经薄膜第二表面反射后,再与第一表面反射的光线相遇时是精确相差1/2波长的异相,因此可以实现相消干涉,也就是完全抵消,没有反射光。在这里就省去计算的过程直接导结果,如果做完全能消除空气-玻璃界面的反射,就需要涂镀折射率等于玻璃折射率平方根的1/4波长膜。但无论镀膜面还是透镜面,反射率与透射率都会随波长的变化而变化,因此既定1/4波长镀膜就只能针对某一个波长,干涉效应很难做到全面,比如对黄光有最小反射率也就意味着红蓝光反射率会更高,所以才需要做多层膜,将不同折射率和厚度的薄膜进行组合,应用到不同的镜头当中,窄带滤光镜的设计也是基于这个原理。

也正因镀膜是有针对性的设计,无法做到广而全,因此对于RGB摄影来说它就做不到完全的相消干涉,眩光鬼影自然也是无反完全消除。而且别忘了它的设计大前提是垂直入射,对于斜射光线又会变得更复杂一些。

那么研究镀膜的意义是什么?首先是增加玻璃材质的化学稳定性,比如氟化镁镀膜就能增加强度,而且对于渴望大光圈+低像差的朋友们来说,这种设计意味着不可避免的堆料,以RF50为例,镜片从EF版的8片增加到了15片,也就是足足多了14个折射面,如果在镀膜上不下工夫就意味着通光量的大幅降低以及鬼影的明显增加,事实上RF50的中心T值可以到1.4出头,跟EF版几乎没有差别,这里面就有不少属于镀膜的功劳。而且镜片工艺并非只为摄影服务,在例如以激光为光源的单色系统中,三层膜系的组合就能让一个指定波长的反射率为零,因此镀膜技术也广泛应用于各类成像系统当中。

对于摄影镜头来说,基本上所有镜片都会有镀膜,但只有特殊工艺才会单独标注,比如EF70-mmf/2.8LISIIIUSM采用的ASC就添加了内附空气层的二氧化硅镀膜,而SWC则是利用高低随机排列的楔形显微结构来逐步放缓折射率的变化幅度,目的都是实现增透,官方资料已经比较详实,就不复述了。

之前平台有邀请回答“T值是什么”,这个以前我文章里也有写过,简单来说T值就是光圈F值/透光率的平方根,它代表的是通过透镜抵达传感器或胶片的有效通光量,也就是影响传感器或胶片的照度,对于全自动照相机来说这个数值没什么意义,因为机内测光元件会自动计算并补偿曝光。但对手动干预比较多的电影内容制作来说比较重要,相同T值的镜头有效通光量是一致的,换镜头就不需要调参数了,往往这也是很容易牵一发动全身的事儿。

对EF70-mmf/2.8LISIIIUSM这种兼顾人像的镜头来说,镀膜做得好意味着逆光更清晰,当然是有进步的,而从它本身的综合性能测试表现来说,如果你有二代,那就是熟悉的配方熟悉的味道了,在它最擅长的mm端全开就是最佳,硬要比分辨率的话,就拿佳能知名MTF天花板级选手EFmmF3.5来比较好了:

上图为中心部分,左侧是EF70-mmf/2.8LISIIIUSM在mmF3.5,右侧是EFmmF3.5L全开,可以看到后者虽然焦距少短一点,但分辨率相对更高一点,而到了边缘:

EF70-mmf/2.8LISIIIUSM要更好一些,所以虽然它俩功能并不一致,但在5D4上以F3.5拍摄,无论远距离还是中距离,差别其实并不大,所以毫无疑问,EF70-mmf/2.8LISIIIUSM的江湖地位依然是高高在上。

虚化效果没得说,mm端因为视角收窄,长纵深环境下拍摄背景几乎可以模糊成一片,而且它的光斑几乎无可挑剔,只有在边缘会出现一定的口径蚀,效果相当不错。

色散方面也没啥可吐槽的,结合机内校正,基本上都不会对成像造成负面影响,不过它的最近对焦距离为1.2米,70mm端也是如此,室内玩耍时要稍微注意一下距离。

说到长焦镜头就还得说说关于卡口直径的影响,大家讨论的点基本是被带跑偏了,无反短镜后距+小卡口直径对于广角镜头来唯一的顾虑的是传感器边缘照度:

这就是余弦四次方定律,斜射角度5度时H点照度为A点的98.5%,10度时有94%,30度时就会下降到56.3%,60度的时候就只有6.3%了,无反因为出瞳先天靠后再加上镜后距很短,斜射的潜在隐患相对较大。但事实上余弦四次方对于可更改物理条件的透镜系统来说并不完全是一个“定律”,比如出瞳外观尺寸可以通过结构设计随轴外点增大,又或者产生足够大的桶形畸变来保证θ角小于对应物方视场角的应有值,在这些设计下余弦四次方的作用是可以修正的,不少超广角镜头都有这方面的改良。

事实上,卡口直径影响更大的其实是长焦镜头,就拿mmF2.8为例,入瞳孔径也达到了71.4mm,明显超过了卡口直径,更遑论那些入瞳径会超过mm的白头巨炮们,这时候必然需要前组做大直径凸透镜做收束并放大入瞳,但同时又要把出瞳往后并往小做才能保证出射光不受卡口限制,因此大多数大光圈长焦镜头结构都是非常明显的前大后小,越是长焦大光圈就越如此,而且卡口越小,设计难度就越大。

上为mmF2.8,下为mmF5.6,两档光圈导致的口径与结构差别很明显:

而且为了校正像差就得从大口径前镜组入手,采用价格不菲的特殊镜片,这也就意味着成本飙升。但无论怎么说这也只是在设计与制造端有比较大的挑战,倒也不会明显影响到用户使用。

总结来说,EF70-mmf/2.8LISIIIUSM虽然进步不大,但因为站在了巨人的肩上,因此哪怕只是小改,也鲜有对手可以撼动它的地位(新款适马Sport可以期待一下),如果你现在使用的是小光圈长焦镜头,想要通过升级来实现画质提升和适应更多拍摄主题,的三代是可以考虑的,不过二代现在的价格确实是相当给力,如果预算不允许就选择二代吧,基本性能也是白纸黑字摆在那里的。

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