数码相机入门 镜头大阅兵·一
刘恩惠 于 2011.11.20 06:56:10 | 源自:www.soomal.com | 版权:原创 | 平均/总评分:09.63/260
介绍完图像感应器这个数码相机最重要的电子器件,接下来让我们把注意力集中到相机最重要的光学部件——镜头。我们知道,光线被图像感应器接收到之前,先要穿过镜头中那几块神奇的玻璃透镜,因此它就好比是相机的“眼睛”。镜头在某种程度上决定了你到底能用一款相机拍到些什么、能产生怎样的表现力,而镜头品质的优劣对于最终成像质量也会起到很明显的作用。相机镜头的世界着实是——花色繁多让初学者应接不暇,诱惑重重令发烧友不惜败家。相机镜头到底分几类?它们各自的作用和特点有哪些?如果您想对此有一个比较全面的了解,欢迎随我们一起来“镜头大阅兵”。

  • ●按镜头是否可拆卸替换分——镜身一体机、可换镜头机

    数码相机按镜头是否可进行拆卸并替换使用分为镜身一体机和可换镜头机两大类。可换镜头相机的好处显而易见——不同的镜头可以实现各种不同的拍摄效果,因此可换镜头相机在照片创作上具有很大的拓展性、灵活性与趣味性。初学者可能会有这样的疑问:能不能用一支镜头来解决所有问题?答案可能令人有些沮丧——在民用影像市场目前尚不存在这样的产品。以目前的光学技术,设计出这样一款全能产品,在理论上或许是可行的,但它必然会拥有超级庞大的身躯,对普通摄影爱好者肯定不具备任何实用价值;加上高昂的制造成本也注定此类镜头不会被民用市场所接受。基于这样的现实,消费者在选择产品时,就必须做出某些妥协,以获得性能与便携的最佳平衡。

    可换镜头数码相机目前主要有四大阵营——数码单反、数码单电、数码微单、数码旁轴,它们的区别在于取景方式(相关知识可参考《数码相机入门 取景方式面面观》[作者:刘恩惠 ] )。除此之外,还有一个另类——理光的GXR,这款相机采用创新的镜头-感光元件一体化设计,因此它不仅仅是一款可换镜头相机,也是一款可换感光器的相机。

  • 制造商=NIKON;型号=NIKON D300;焦距=85毫米;日期=2009.09.16 11:32:07;光圈=F11.0;测光模式=单点;感光度=ISO200;曝光补偿=0.0EV;曝光时间=5/1000秒;曝光程序=手动模式
  • 对于入门级消费者而言,在镜身一体机和可换镜头机两者间如何进行选择呢?首先,两者在操作上并不存在谁比谁更复杂的问题,不要被某些可换镜头相机“专业”而“复杂”的外观所吓倒,它没有你想象的那么难以驾驭;其次,在某些场合下,可换镜头数码相机未必比镜身一体机更方便、更实用。问题的关键则在于——要全面了解相机镜头的奥妙,从而明确自己的需求;所以上面这个问题暂时搁下,等阅读完后面的介绍,相信您自己就会有答案的。

    ●按镜头焦段分——超广角镜头、广角镜头、标准镜头、长焦镜头、超长焦镜头

    镜头所涵盖的视野范围大小叫做视角,用“°(度)”来表示,视角分为水平和垂直两个指标,一般以水平视角的大小作为考量镜头视野范围的主要标准,视角度数越大视野范围越广阔,度数越小视野越狭窄。镜头的视角与自身焦距关系密切——镜头焦距读数与其视角成反比:在画幅相同的前提下,焦距读数越小视角越大。除了视野范围之外,视角、焦距的变化还会对所拍摄景物的透视效果产生影响。下图是全画幅标准下镜头焦距与视野范围的对照图:

  • 在这个体系中,通常将焦距在20mm以下(含20mm)的镜头称为超广角镜头(包括拥有达到或接近180度视角的特殊超广角鱼眼镜头),将焦距在21-35mm的称为广角镜头,焦距在50mm左右的称为标准镜头,焦距在70-300mm的称为长焦镜头(或望远镜头、远摄镜头),300mm以上称为超长焦镜头。需要注意的是,上述分类标准并不直接适用于非全画幅相机所使用的镜头。譬如一台使用1/1.7英寸小型图像感应器的微型数码相机,其镜头最短焦距标称参数为5.2mm,但这并不意味着其搭载的是一颗超广角镜头;实际上,这款相机5.2mm焦距下所能获得的视野大约相当于全画幅相机使用24mm镜头时的范围。在《数码相机入门 数码相机细分类·四[细说画幅]》[作者:刘恩惠 ] 里我们已谈到过焦距与画幅之间的关系以及等效焦距、等效系数这两个概念,这里不再重复。需要进一步说明的是,消费类镜身一体化微型相机通常不会配备超广角镜头,这类产品采用的镜头广角端等效焦距一般在28-35mm左右,部分产品为24mm,只有极少数小于24mm。

    在这里向各位初学者推荐尼康公司官方网站上一个名为“NIKKOR Lenses Simulator ”的工具(点击这里进入该页面),其中展示了不同画幅、不同焦距下的视角和视野范围,大家可以利用它来感受一下,进而熟悉这些因素之间的关系。

  • 那么焦距会对透视关系产生怎样的影响呢?简单地说,广角镜头会拉大前后景物的距离感,放大并突出强调近处的景物,而远处的景物看上去会更小;而长焦镜头恰恰相反,它能实现前后景物空间感的压缩,使之看上去更紧凑。这两种带有夸张感的透视变化,如能在实际拍摄中加以充分利用,照片的表现力会更强;而标准镜头在透视效果上最接近人眼中央视场的视觉感受,使用时会让画面显得比较自然,其“标准”之名也就是由此而来的。

  • 制造商=CANON;型号=CANON EOS 1000D;焦距=10毫米;日期=2010.06.23 20:28:23;光圈=F5.6;感光度=ISO400;曝光补偿=-0.3EV;曝光时间=1/10秒
  • 制造商=CANON;型号=CANON EOS 1000D;焦距=163毫米;日期=2008.10.20 14:32:34;光圈=F5.6;测光模式=模式;感光度=ISO200;曝光补偿=0.0EV;曝光时间=1/320秒;曝光程序=光圈优先
  • ●按镜头是否可以改变焦距分——定焦镜头、变焦镜头

    数码相机的镜头按是否可以改变焦距分定焦镜头和变焦镜头两类,前者为固定焦距,内部机电结构相对简单;而后者可在一定范围内进行焦距调节,内部机电结构相对复杂。变焦镜头的好处显而易见,用户可以利用焦距调节灵活地改变拍摄的视野范围,调节范围越大灵活性越大。变焦镜头的可变焦幅度通常用“变焦倍率”或“变焦比”来表示,计算起来很简单,只需将该镜头的长焦距极限读数÷短焦距极限读数即可;譬如一支标称焦距为18-55mm的镜头,其变焦倍率就是55÷18≈3倍。

    目前市面上大多数镜身一体化数码相机使用的都是变焦镜头,但也有例外,譬如索尼的RX1、富士的X100、适马的DP系列等,这些使用定焦镜头的产品大多定位于中高端市场。而在使用变焦镜头的大部分产品中,根据产品的功能定位不同,其镜头变焦倍率往往有显著区别,从常见的3倍、4倍、5倍、10倍一直到近乎“变态”的36倍不等,其中变焦倍率较大(通常10倍以上)的机型我们习惯上称之为“长焦机”。

  • 可换镜头数码相机使用的可交换式镜头同样有定焦和变焦之分,但这类变焦镜头的可变焦幅度通常不会很“变态”;目前变焦比最大的可交换式镜头的变焦倍率为15倍,我们通常将这类镜头称为“天涯镜”,意为“用这一支镜头便可应对天下美景”。不过眼下市售的“天涯镜”广角端等效焦距一般不会低于28mm,对于热衷于超广角视野的用户来说,靠这一支镜头走天涯显然是不够的。

  • 变焦镜头在使用中可以轻易改变画面的视野范围、调整透视变化,大变焦比镜头在这方面的优势更明显;那是不是变焦倍率越大的镜头一定更好呢?答案是否定的。留心一下市场上的产品,我们会发现一个规律:高档的镜身一体数码相机使用的往往是3-5倍的变焦镜头(少数使用定焦镜头),而大部分可交换式变焦镜头、尤其是高端型号的变焦倍率通常为3倍(有少数例外),可见对于重视成像效果的产品来说,在设计时不会追求大倍率变焦;因为在现有技术条件下,大变焦比镜头在某些焦段出现一定程度的画质劣化是在所难免的。当然,随着技术的发展,长焦机的画质水平也在不断获得改善,对某些用户来说仍不失为一种便捷且实用的选择。

    而对于高度重视成像品质的用户来说,定焦镜头往往是更有效的选择。虽然使用定焦镜头时,拍摄者可能需要通过不断地更换镜头或不断地移动自己的双脚来调整画面景物的取舍,但定焦镜头也有自己独特的优势——由于光学结构相对简单,因此其画质(包括色彩、锐度、细节解析力、几何畸变等因素)表现相对更好、还能在相对较小的体积内实现相对较大的光圈,且部分型号性价比很高。当然,上述优势并不适用于所有产品间的比对,譬如部分微型化定焦镜头的成像品质未必能超越高档的变焦镜头,光圈系数指标也往往不是很大。

    • 小贴士——几何畸变与透视形变的区别:很多朋友容易把这两个概念搞混,在这里有必要解释一下。简单地说,几何畸变是由于镜头设计问题导致成像画面出现的桶型失真或枕型失真(如下图实例),在低端变焦镜头上相对更明显一些;而透视形变则与镜头视角和拍摄手法有关,譬如使用超广角镜头以仰视或俯视角度拍摄建筑物时,就会产生建筑物向内侧或外侧倾倒的形变,这与产品工艺、档次没有必然关系。

  • 制造商=CANON;型号=CANON EOS 1000D;焦距=10毫米;日期=2010.04.25 05:39:53;光圈=F13.0;感光度=ISO100;曝光补偿=-1.0EV;曝光时间=1/125秒
  • 对于摄影爱好者而言,使用定焦镜头进行照片创作是一个很好的学习、实践过程,因为无法进行变焦且镜头的透视效果固定,因此拍摄者可以通过使用某颗定焦镜头,从而熟悉、掌握某一焦距下的成像特质;同时,使用定焦镜头也利于拍摄者在构图时进行充分观察和思考,从而提升自己的摄影水平。不过,对大多数普通用户而言,变焦镜头仍是最方便、最实用的选择,至于需要多大的变焦倍率,这是一个因人而异的问题,选购前必须要先明确自己在实际应用中的主要诉求,譬如成像画质和远摄能力哪个更重要、超长焦功能对自己而言是否有实用价值等。

    • 小贴士——光学变焦与数码变焦:通过镜头进行变焦即通常所说的“光学变焦”,那么一些DC、DV所拥有的“数码变焦”功能是怎么回事呢?数码变焦其实是通过数码相机(数码摄像机)的机内芯片处理,对相机感应器捕获到的图像信号利用插值算法进行局部放大;这种方式的确能够达到类似“变焦”的效果,但对画质的劣化影响是十分明显的,因此实用价值并不高。

    ●变焦镜头按焦段分类——广角变焦镜头、标准变焦镜头、远摄(望远、长焦)变焦镜头

    可换镜头数码相机使用的变焦镜头按其变焦范围一般分为广角变焦镜头、标准变焦镜头和远摄(望远、长焦)变焦镜头三大类。广角变焦镜头的长焦距端(或等效焦距)一般不会超过35mm(但有少数例外,如佳能的EF 17-40mm f/4 L USM);标准变焦镜头的广角端焦距(或等效焦距)一般在24mm或28mm左右,而长焦端则无固定标准,有长有短;远摄(望远、长焦)变焦镜头的焦距(或等效焦距)通常不会低于70mm(但有少数例外,如适马的APO 50-500mm F4.5-6.3 DG OS HSM),长焦端同样没有固定标准,最高可达800mm(如适马的APO 300-800mm F5.6 EX DG HSM);而我们先前曾提到过的“天涯镜”一般被纳入远摄(望远、长焦)变焦镜头序列中,但也有部分品牌将之列入标准变焦镜头序列。

  • ●按镜头最大光圈系数分

    光圈系数是焦距之外镜头的另一个重要参数。关于光圈的概念,我们曾在《数码相机入门 成像原理关键词·中》[作者:刘恩惠 ] 中简要介绍过,不再复述。镜头的口径、体积与其焦距、光圈两大指标是休戚相关的;通常情况下,相同焦距的镜头,光圈越大,口径与体积也越大;长焦距超大光圈镜头的口径、体积与重量更会达到令人畏惧的程度;而为了轻便和控制成本,入门级镜身一体数码相机所使用的镜头以及入门级可交换式镜头的最大光圈一般都不会很大。

  • 大光圈镜头的优势不仅仅体现在更多的进光量、更明显的浅景深效果上,在同类型产品间进行对比时,镜头的最大光圈指标与该产品用料、设计、工艺、性能、价格等方面都是有关系的,相机或镜头厂商习惯以光圈大小作为划分产品档次的主要依据。譬如佳能旗下的三款50mm标准镜头——EF 50mm f/1.8、EF 50 f/1.4 USM以及EF 50 f/1.2L USM就是很典型的例子。三款产品的最大光圈分别是f/1.8、f/1.4和f/1.2,滤镜口径依次为52mm、58mm和72mm;在设计和用料上,1.8最差、1.2最猛;在性能上,1.8最弱、1.2最强;在价格上,1.8最便宜(700元不到)、1.4相对较贵(2700元左右)、1.2对普通用户而言则完全是“天价”(11000余元)。

    其实不仅是可换镜头数码相机使用的镜头,对于消费类便携相机而言,镜头光圈大小往往也能体现产品的档次。譬如目前市售的奥林巴斯的XZ-1(最大光圈f/1.8)、富士X10(最大光圈f/2.0)、松下LX3\LX5(最大光圈f/2.0)、佳能S100V(最大光圈f/2.0)、三星EX1(最大光圈f/1.8)等“大眼睛”都属于各自品牌便携相机中的高端乃至旗舰型号。当然,由于便携相机图像传感器画幅尺寸的限制,这些产品的光圈系数虽然看起来非常“诱人”,但营造浅景深效果的能力仍比较有限。

  • 需要注意的是,大光圈镜头在其最大光圈系数下拍摄的照片图像质量会存在一些问题,譬如锐度下降、成像偏软,尤其是照片的边缘部分可能更严重一些;不同档次的镜头劣化程度不同,而对变焦镜头而言,不同焦段下的劣化程度也存在差异。画质下降其实是由于光圈全开状态下,镜头透镜的有效使用面积最大,因此镜片边缘部分的工艺缺陷最容易被显现出来,只要适当收缩光圈就会获得改善;而当光圈缩小到一定程度后,则又会由于光线衍射现象导致画质变差。总之,一款镜头在最大、最小光圈下(包括接近最大、最小的几级光圈系数下)的成像都会存在些许瑕疵,而使用中等光圈时相对较佳,所以每一款镜头都有自己的最佳成像光圈。相对而言,一些高档大光圈镜头因为使用的镜片档次较高且加工工艺较为考究,具有优异的光学素质,因此在光圈全开状态下的画质下降不会像某些入门级大光圈镜头那样明显。

    高档大光圈镜头成像素质固然有优势,但往往体积不小、重量较大。可也有例外,譬如宾得著名的“三公主”系列(FA31mm F1.8 AL Limited、FA43mm F1.9 Limited和FA77mm F1.8 Limited)以及松下的LUMIX G 20mm/F1.7 ASPH.,这几支定焦镜头就是大光圈、高素质、小体积的设计典范。

  • ●变焦镜头按光圈系数是否恒定分——浮动光圈镜头、恒定光圈镜头

    对镜头而言,除了最大光圈、最小光圈两个主要指标外,还分为恒定光圈与浮动光圈两种类型。所谓浮动光圈是指镜头在不同焦距下所能达到的最大、最小光圈系数不固定,譬如APS-C画幅可换镜头相机最常用的18-55mm套装镜头,其光圈指标大都是f/3.5-5.6,意思就是该镜头在18mm端可使用的最大光圈为f/3.5,而在55mm端可实现的最大光圈系数缩小为f/5.6。

    光圈是否浮动与镜头焦距变化有关,所以定焦镜头都是恒定光圈;而变焦镜头则有几种可能:一般来说消费类便携式数码相机使用的变焦镜头均为浮动光圈;而在可换镜头相机使用的变焦镜头中,高档产品通常为恒定光圈设计,而中低端产品则多为浮动光圈,恒定光圈变焦镜头的最大光圈通常有f/2.8和f/4两种,前者的市场定位明显更高些。

    浮动光圈在拍摄中确实会给使用者带来一些不便,因为其最大光圈会随着焦距调整而变化,不利于控制曝光;此外,广角端光圈大、长焦端光圈小的特征也不符合景深控制的一般规律(使用广角端时一般不需要浅景深,反而是中长焦对浅景深的需求相对更多)。但不可否认的是,浮动光圈设计可以有效减小变焦镜头的体积,从而使相机更便携,在成本控制上也有明显优势。

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