数码相机入门 镜头大阅兵·二
刘恩惠 于 2011.12.19 06:01:21 | 源自:www.soomal.com | 版权:原创 | 平均/总评分:10.00/130
●按镜头对焦方式分——自动对焦镜头、手动对焦镜头

我们一般将可以配合相机完成自动对焦任务的镜头,称之为“自动对焦(Auto Focus,简称AF)镜头”,简称“自动头”;而把须要拍摄者手动操作才能完成对焦的镜头叫做“手动对焦(Manual Focus,简称MF)镜头”,简称“手动头”。自动头的优势不言而喻——使用这类镜头在拍摄中可以实现简便、快速的对焦;当然,受限于工艺、技术以及操作环境等因素,某些情况下自动对焦的可靠性或许会存在一些小问题,因此手动对焦仍有其用武之地。

对于交换式镜头来说,自动头的内部结构要比手动头略复杂一些,前者必须依靠电子触点和机身进行通讯,光圈大小通过相机进行控制(部分带有光圈环的自动镜头也可直接在镜头上进行调节),而且多带有内置芯片;而手动头通常是全机械结构,光圈大小只能通过镜身上的光圈环进行调节。支持自动对焦的可交换式镜头基本都能切换到手动操作模式(大部分只能操控变焦和对焦,不能调节光圈;但某些品牌部分装有光圈环的自动镜头是例外),对于镜身一体化设计的便携式数码相机而言,却并不是每一款都能支持手动对焦模式。

  • 一部分自动镜头可以支持“全时手动对焦(Full-time Manual Focus,简称FTMF或FTM)”,也就是说使用此类产品时,即使采用AF模式(单次对焦)进行拍摄,在半按快门完成自动对焦后,镜头的手动对焦环仍处于可用状态;用户如果觉得有必要,可以直接操作手动对焦环来进行微调以提高对焦精度(无需将镜头切换到MF状态);而不支持“FTM”的自动镜头在自动模式下完成对焦后,对焦环是处于锁定状态而无法调节的,如果要进行手动微调,须进行AF/MF切换,否则强行旋转对焦环可能造成镜头机械结构的损伤。由于相机的自动对焦系统并非100%精准可靠,因此“全时手动”模式在某些时候还是很有用的。

    自动对焦省力(主要是眼力)又高效,而AF镜头还可以实现MF镜头无法企及的功能,譬如防抖、自动镜头矫正以及与相机各子系统联动等,因此深受大众欢迎,早已成为市场主流。如今市售的民用数码相机产品中,无论是镜身一体化设计还是可换镜头设计,绝大多数都带有自动对焦系统,而使用或搭售的也多是AF镜头。当然也不是没有例外,譬如徕卡的联动测距旁轴数码相机(M8、M9)就不支持自动对焦,而它们所使用的M卡口镜头自然也是纯手动的。其实,对于有经验的摄影师而言,使用徕卡的这类相机同样可以获得良好的对焦效率和对焦精度。

  • 如今依然有那么几家还在坚持生产手动镜头的品牌,而二手相机市场里也有不少手动镜头可以交易;虽然大多数用户在日常应用中很少接触手动对焦,但这并不意味着手动头已乏人问津;对于一些资深摄影玩家而言,手动镜头有其独特的魅力,感兴趣的朋友可以阅读下面这篇文章:

    ●按对焦马达所在位置分——机身驱动型、镜身驱动型

    就照相机这个整体而言,自动对焦功能需要靠两部分系统协同工作方能实现:一部分是电子控制系统,另一部分是动力驱动系统;前者产生并发出控制调节指令,后者为用于自动对焦的镜片前后移动提供动力(也有少数微型DC通过移动图像感应器来达到对焦目的);驱动系统的动力核心是对焦马达。对于可换镜头数码相机而言,动力驱动系统可能安装在机身内(机身驱动型AF镜头),也可能位于镜头内(镜身驱动型AF镜头);对于一般用户而言,这似乎是个无关紧要的问题,但对于有意购买尼康品牌数码单反相机的消费者来说,却需要有所关注。

    尼康的F卡口单反镜头分为带对焦马达和不带对焦马达两种,而尼康的数码单反相机机身又不是每个型号都搭载有对焦马达。所以,作为尼康单反消费者,如果购买的机身型号不带对焦马达,偏偏希望为它加装的镜头内也没有对焦马达,那么两者搭配使用时是无法实现自动对焦的。在尼康目前较新的数码单反相机型号中,D5100、D3100两款低端产品不含机身对焦马达;而不含对焦马达的尼康自动镜头里最著名的则当属那款性价比很高且销量巨大的“廉价标头”——AF Nikkor 50mm f/1.8D。如果想使用这颗镜头,同时又要实现自动对焦功能,那么一定要选择机身内带有对焦马达的尼康单反机身。

  • 需要补充的是,尼康新近推出的自动镜头均采用内置对焦马达的设计;索尼和宾得的数码单反机身内虽然都安装了对焦马达,但这两个品牌也推出了一批内置对焦马达的镜头;而在众多微单体系上(包括M4/3、SONY NEX、Nikon 1),自动对焦马达也都设计在镜头上。显然,众多厂商都已认可了这个事实——镜身驱动的确能够带来相对更快的对焦速度。

    ●镜身驱动型镜头按使用的对焦马达种类分——直流马达、音圈马达、步进马达、超声波马达

    目前市售的自动对焦镜头使用的对焦马达主要有直流、音圈、步进和超声波四大类。直流马达(Direct Current Motor)基于电磁原理,通过线圈、磁铁等元件的配合,将电磁能转换为动能;音圈马达(Voice Coil Motor)的基本原理与直流马达类似,但构造略有不同,音圈马达可以做到对焦过程更快更静,成本也不高;步进马达(Stepping Motor)基于脉冲电机原理,电源经过IC芯片处理后变为可控制的脉冲信号,最终转换成驱动力;而超声波马达(UltraSonic Motor)的能量则源于超声波机械振动——组件内的压电材料在加电后会变形进而产生高频振动,这种振动又会产生弯曲的移动波,最终通过摩擦驱动的机构设计化为动能。使用超声波马达的自动对焦系统通常扭矩更大、灵敏度更高、控制力更好,因此驱动力最强、对焦速度相对更快;但也有少数早期的超声波马达镜头因设计或技术原因,并没有显现出多少速度优势。

    超声波马达分环形(Ring-type)和微型(Micro-type)两大类,环形超声波马达工作效能更高,但体积也更大、成本也相应较高。对于一些大品牌来说,通常只有采用环形超声波马达的镜头才拥有“全时手动对焦”功能(但也有少数例外,如采用微型超声波马达的佳能EF50mm f/1.4 USM便可以支持FTM);而在奥林巴斯、松下的4/3及M4/3体系内,只要将相机的对焦模式选为“AF+MF”,就可实现全时手动对焦,与镜头马达种类无关。索尼的部分数码单反以及NEX系列也支持类似的功能,索尼将之称为“DMF模式”(Direct Manual Focusing,直接手动对焦)。

  • 超声波马达大多用于可交换式镜头(尤其是口径较大的可交换式镜头)中,很少出现在小型相机的镜头上,因为小镜头在进行自动对焦时所需的驱动力也相应比较有限;由于类似的原因,轻便型的可交换式镜头(譬如大部分微单镜头、入门级单反镜头)也较少用到超声波马达;当然,出于成本控制、细分产品线等方面的考虑,厂商也会在一些体积、重量相对较大单反镜头内使用非超声波马达(譬如佳能的EF-S 18-200mm f/3.5-5.6 IS镜头)。对比直流马达和超声波马达,会发现两者除了在对焦速度上存在差别外,使用超声波马达的镜头在进行自动对焦时工作噪音非常小,这也是其主要优点之一。

  • 超声波马达技术是由佳能首先运用于民用相机镜头内的(佳能每一款支持此技术的镜头所配镜头盖上都有“UltraSonic”字样),但如今各大主要相机镜头厂商都有类似的产品推出,只不过叫法各有不同——除了佳能的“USM(UltraSonic Motor)”之外,尼康将自己的超声波马达技术称之为“SWM(Silent Wave Motor)”;索尼称之为“SSM(Super Sonic-Wave)”;宾得称之为“SDM(Supersonic Direct-drive Motor)”;奥林巴斯称之为“SWD(Supersonic Wave Drive)”;松下/徕卡称之为“XSM(Extra Silent Motor)”、适马称之为“HSM(Hyper Sonic Motor)”;而腾龙则将自家的环形超声波技术称为“USD(Ultra Sonic Drive)”,而把微型超声波马达叫做“PZD(Piezo Drive)”。

    数码相机的自动对焦速度除了与镜头设计有关外,也与机身采用何种自动对焦方式有关。在之前很长一段时间内,单反相机使用的相位检测对焦系统搭配载有超声波马达的交换式镜头,在自动对焦速度和工作噪音控制方面具有较为明显的优势。不过,随着反差(对比度)对焦系统的越发成熟、可换镜数码相机的轻便化趋势,辅之机械传动过程的简化,不少使用步进马达、音圈马达的小型可交换式镜头在工作时也可以实现相对高效而宁静的自动对焦,且支持FTM。

  • ●按对焦镜片移动模式分——全群移动对焦、前群对焦、内对焦、后对焦、浮动对焦

    不同种类的镜头有各自不同的镜片组成,在进行自动对焦时,内部镜片的移动模式自然也名目繁多。全群移动对焦通常用于轻型定焦镜头上,对焦时镜组进行整体位移。前群对焦常见于入门级可交换式变焦镜头(变焦倍率通常也不是很大);由于入门级镜头多采用嵌套式筒状结构,前镜组对焦时镜头长度会产生变化、镜筒会发生旋转,如果需要在镜头前安装偏振镜、渐变镜等滤光镜片,以期改变拍摄效果的话,这类产品就会让人感到不便,因为对焦时前端镜片的转动会让用户无法准确控制各种滤光镜所产生的作用。

    采用内对焦(移动镜头中部的镜片进行对焦)或后对焦(移动镜头后部的镜片进行对焦)设计的交换式镜头就不会有上述的困扰,还可以方便用户进行隔窗拍摄(可以直接将镜头贴住窗玻璃,而不会因镜身长度变化和旋转产生不便)。而且内对焦、后对焦设计会使镜头在对焦速度上相对更快,整体密封性也较好些。除了内对焦、后对焦之外还有一种浮动对焦,主要用来提高近距离对焦时的画面质量。厂家显然会根据镜头的各项主要参数(如焦距、口径等)决定为其使用何种设计;而对消费者来说,如果有心要在相机上玩光学滤镜,镜头是否采用内对焦或后对焦的确是一个不应忽视的问题,在选购产品时应加以留意。

    ●按镜头变焦动力分——手动变焦镜头、电动变焦镜头

    手动变焦镜头和电动变焦镜头的概念可能更多出现在安防摄像探头这类产品上,但实际上数码相机使用的变焦镜头也有手动和电动之分。可换镜数码相机采用的变焦镜头多为手动变焦设计,用户通过旋转镜身上的变焦环来实现变焦;而镜身一体化相机(包括各类卡片机、便携式DC、部分长焦机等)采用电动变焦镜头的居多,用户使用位于机身顶部(多数位于快门外围)的变焦拨杆进行变焦操作,变焦过程虽然也须手动操控、但镜头的变焦动作由专门的电马达驱动。有一些电动变焦相机为提高效率,会搭载比较高档驱动装置,譬如佳能的PowerShot Pro系列和SX系列,会专门内置一个超声波马达用以提升变焦速度(不是用来对焦的)。

  • 镜身一体类数码相机中也有使用手动变焦镜头的产品,譬如某些型号的长焦机;而可交换式变焦镜头里也有使用电动变焦技术的型号。其实,世界上第一支交换式电动变焦镜头早在1990年就推向市场了(佳能EF 35-80mm f/4-5.6 PZ),跟进的品牌也不少,但这类产品终究没有获得多少市场支持率,消费者对它的接受度并不高。然而,最近交换式电动变焦镜头有“回潮”的趋势:松下之前推出了两款X系列的M4/3卡口电动变焦镜头,奥林巴斯也在最近发布了全新的“M.ZUIKO DIGITAL ED 12-50mm F3.5-6.3 EZ”,而尼康1系列首批面向市场的四款镜头中也有一款电动变焦镜头——“1 NIKKOR VR 10-100/4.5-5.6 PD-ZOOM”。

  • 这些可交换式电动变焦镜头的设计并不完全相同,譬如为了缩小镜身体积,松下在超薄型的H-PS14042GK上省略了手动变焦环,使用时只能靠变焦按钮来进行电动变焦;而上述其他几款产品则既有手动变焦环又有电动变焦按钮,用户可根据需求自由切换。电动变焦在可换镜相机领域的“回潮”与高清视频拍摄功能的普及有很大关系,其最明显的优势在于在采用电动变焦时可以获得相对平滑、顺畅且速度可控的变焦效果,这一手动操控无法比拟的优势,在录制视频时无疑非常实用。当然,使用电动变焦镜头会增加相机的耗电量,这是无可回避的。

  • ●全新的设计思路——光场相机

    本篇我们花了较大的篇幅讲述了镜头的对焦,因为精确的对焦是一张成功照片的关键因素之一,精确而又快速的对焦能够帮助我们捕捉到更多精彩的画面;先对准焦再按快门,已经是地球人基本都知道的摄影常识。不过来自美国硅谷的Lytro公司在2011年年中发布的一款产品却颠覆了这一规则——该公司推出的Lytro光场相机允许用户先拍照后对焦,而且还不必担心照片的效果。

  • 我们现在使用的传统数码相机每次拍摄时只能有一个焦点,如果对焦不准,被摄主体(对焦对象)就可能出现模糊,除了重新拍摄外几乎没有其他更好的办法可以补救。而革命性的Lytro光场相机则可以通过密布于图像传感器前的数千个微型镜头,收集不同光场下的图像信息,通过运算引擎处理后,用户便可以在电脑上根据自己的喜好进行各种调节——包括自由设定焦点、轻松控制景深、随意改变视角、叠加三维效果等(部分功能目前尚未实现)。虽然暂时无法预测这类产品在市场上是否能取得成功,但Lytro已经为数码相机的未来开创出了一条全新的设计思路,很难说这不是一场巨大变革的开端。

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