主题：【原创】话说镜头 -- 晨枫

和信息技术没有什么关系，只是扯到数字相机镜头了，索性扯远一点吧，反正轧班主恩准的。

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承蒙领导的关爱，我这几年大大地奢侈了一把，买了两个L镜头，有时在外面拍照，老坦克（EOS650，最老的Canon EOS相机，用了有十几年了，至今老当益壮，没有歇菜的意思）支上大白炮（70-200mm/f2.8，non-IS），引得旁人赞叹：“真是好相机呀”。其实全搞拧了，相机普通得不能再普通了，应该是“真是好镜头呀”。

相机再高级，也只是一个装满电子玩意的黑箱，它的最基本的功能是保证底片不漏光，和快门精确动作，别的全是bonus。好相机拿在手里，那真是浑身都舒服，但是只要基本功能得到保证，好镜头配滥相机照样可以拍出优秀作品，但是配上滥镜头，再好的相机也是勉为其难了。大家都不是吃摄影饭的，养家糊口、供奉大小领导之余，挤出几个体己钱来调整身心，都不容易，要是引来领导的另类关爱就麻烦了。所以好钢还应该用在刀刃上。如果对摄影的兴趣是认真持久的，在购置新摄影器材时，应该适当平衡相机和镜头的开支，不要在镜头上太贪图便宜了。有时贪得便宜，但过不多久就厌倦了，梦想再上一层楼，手里的便宜镜头丢也不是，留也不是，向领导justify反而不方便：“你不是已经有了那个什么什么了吗？”那可如何是好？如果对摄影的兴趣不确定，可以到专业摄影器材店去租，一天几十块钱，不便宜，但比一头栽进上千甚至几千块钱的错误要便宜多了。很多中大城市的专业摄影器材店都有租，在加拿大，多伦多的Vistek，Edmonton的McBain都有，温哥华和别的城市一定也有类似的，就是我不熟悉。美国就更多了。

谈镜头之前，先就镜头光学质量??嗦几句。最科学的测试和解读方法是通过modular transfer function (MTF)，打出来的曲线，没有一点专业训练，一般人读不了。我对MTF也是不甚了了，就打一个马虎眼吧。镜头的基本要求是清晰（或分辨率、解像力高），高反差，不变形，无色偏，更高的要求就包括遮挡、虚光、虚影、bokeh、色散等。

清晰的含义很清楚，不用多??嗦。有人用正规的分辨率图作测试，最标准的是美国空军1947年出版的，就是长短粗细不一的条纹，和体检时的视力表差不多。土办法是把报纸贴在墙上，看能不能读出大小标题和段落文字。一般画面中间的清晰度高于周边。

反差是指明暗对比。黑白分明是层次、色调丰富的基础，黑白不分明的镜头，色彩好不到哪里去。视觉心理的研究结果表明，高反差、低分辨率的镜头和低反差、高分辨率的镜头相比，前者反而给人以更高分辨率的印象。有时所谓镜头“硬”，其实是镜头缺乏反差，只好在后期加工中人为地把反差拉大，造成层次细节的损失，色调显得“硬”。

变形包括筒形变形（barrel distortion）和枕形变形（pin cushion distortion）。如果横平竖直的格子代表无变形，那筒形变形就是格子线向外鼓，好象中间向外面鼓胀一样。枕形变形则是格子线向中心收缩，好象扯住四个角的枕头一样。筒形变形较常见于广交镜头，枕形变形较常见于长焦镜头，但这不是一定的。变焦镜头的变形可以是奇奇怪怪的，短焦时筒形变形，中焦时变为枕形变形，长焦时又变到筒形变形，这是变焦镜头非线性特性引起的。

绝对无色的玻璃是没有的，为了控制其它光学指标，有时镜片的化学组成里人为地有控制地加入一些化学成分，形成有的镜头冷色、有的镜头暖色的效果。当然，这种冷暖色都是极其微妙的，不会引起显著的色偏，但对照片的主观感受有微妙的影响。

遮挡（vignetting）较多地发生在广角镜头，但别的镜头也可能发生，尤其是光圈大开的时候。表现为照片中间正常曝光，但四角偏暗，有时根本是发黑，这就是镜筒对画面四角的遮挡。在广角镜头上用滤色镜尤其容易发生这个问题，有时必须用超薄滤色镜，并限制使用滤色镜上再迭滤色镜。

虚光（flare）是光线在镜片-空气或镜片-镜片的界面上折射引起的，镜片之间和镜片-镜筒之间的反射也是一个原因，具体表现为画面泛白，好象镜片上有一层雾一样。镜片数越多，虚光越严重。虚影（ghosting）也是太阳入射进入镜头引起的，一般是太阳刚好在镜头可见范围外面，但是画面上有一串光环。镜片数越多，虚影越严重。作为特殊效果，这有时是蛮好玩的，但是这同样使画面泛白，不想看见它而又对它无可奈何时，就讨厌了。变焦镜头镜片数大大多于同等定焦镜头，一般虚光、虚影也要严重得多。

初玩摄影时，都以为镜头镜片数越多越高级。其实如果设计得当，镜片数越少，光学质量越好。虚光和虚影已经说到了。光线每遇到一片镜片，就要被反射掉4-10%，这也是同样直径时镜片数多的镜头最大光圈较小的原因。

遮挡、虚光和虚影都是光圈越大越显著，一般从最大光圈收1-2挡，最多3挡，就可以有效地控制，当然有时还要偏离太阳一点才更有效。适当收缩光圈也有助于改善清晰度，但过度收缩会引起绕射、衍射和镜片边缘的折反射，清晰度又要损失，一般在f5.6-11之间清晰度最好。

bokeh源于日文，不知道日文原文是什么，中文翻译也没有见到过，它的意思是指大光圈时景深以外模糊物体的柔和和悦目程度。景深以外的物体都是模糊的，但是有的镜头由近至远逐步模糊，连续过渡，模糊的光点也是圆圆糊糊的；有的镜头的模糊程度则是跳跃式地增加，模糊的光点呈六角、八角等多边形，不好看。老镜头的光学设计比较简单，快门叶片数较多，bokeh较好；新镜头就不一定了，尤其有些变焦镜头，bokeh不那么悦目。光圈控制对bokeh没有作用，快门叶片数越多，快门开孔越接近圆形，bokeh越好。日本镜头在硬指标方面早已赶上甚至超过德国镜头，但日本镜头的bokeh一般不如德国镜头，可能和日本镜头用了太多的高科技以改善清晰度、色散等，反而丧失了基本光学性能的线性性质，bokeh受到损失，这只是个人的胡猜而已。

色散来自于棱镜现象。一束自然光通过棱镜后，分为赤橙黄绿青蓝紫很多束，在空间上散开，而不是原来的一个点，以后束与束之间就各走各的道，到焦平面上就不再汇聚到一个点上了。镜片都有一定的棱镜作用，这样被摄物体在焦平面上就形成霓虹彩边，降低清晰度和色彩，当然这是比较极端了，但意思还是一样的。色散只有用特殊光学玻璃如fluorites来补偿，Canon的L系列镜头都含有fluorites或UD（ultra-low dispersion）镜片，Nikon的ED系列镜头用extra-low dispersion玻璃，Minolta、Schnider、Rodenstock和Leica叫apochromatic或简称APO，Tamron、Tokina等叫LD、ELD，也都是差不多的意思。

谈镜头，基本就是谈单反的镜头。旁轴（Rangefinder）的现在玩的人太少了，玩的都是行家，轮不到我在这里说三道四，不谈。单反镜头基本就分两大类：定焦和变焦。定焦镜头比较传统，常见的为35-135mm，以50mm为“标准”通用镜头，35mm为“标准”风景镜头，70-85mm为“标准”肖像镜头，90-100mm为“标准”微距镜头，35mm再往下或135mm再往上都比较专业了。最早的镜头都是定焦的，经典光学理论也都是关于定焦的，对于中等焦距范围的镜头形成了最优设计，非常成熟。科学不跟从时尚，最优的就是最优的。20年代的蔡斯Tessar（“天塞”？）镜头开创4片对称的高斯设计（由大数学家、物理学家高斯所发明），到现在还是被认为中短焦距定焦镜头的最优设计，仍然广为采用。定焦的镜片设计容易最优化，对比相同焦距的变焦来说，镜片数少，尺寸、重量较小，成本较低，相同焦距时最大光圈较大（最大的可达1.0），最小近摄距离小，光学质量也较好。Canon最便宜的50/1.8（50mm/f1.8的简写。即50毫米，最大光圈f1.8，下同）比传奇式的28-70/2.8L（L指L系列镜头，为Canon专业镜头，现为24-70/2.8L所取代）在50毫米时的光学质量还略好，比一般的“业余级”变焦强得不知道哪里去了，但前者只售70美刀，后者就要1000美刀以上。定焦镜头的缺点当然是固定焦距，如果要推远拉近画面，要么劳动11路，要么换镜头。有时受时间地形限制，11路不现实。带上一大堆镜头又重又不方便，也不一定有时间换镜头。那就要靠变焦镜头了。但超广角（15mm一下）和超长焦（300mm以上）镜头还是定焦镜头一统天下，凤毛麟角的几个例外都不成功。

早期变焦镜头是稀罕东西，变焦的流行要从80年代开始，先从third party厂商如Vivitar、Tamron、Tokina等开始，以后逐渐进入主流厂商，在自动对焦时代才真正流行开来，现在在很大程度上已经取代了中等焦距范围的定焦镜头。变焦镜头分广角、标准、长焦和全程，分别覆盖16-40mm、24-135mm、70-300mm和28-300mm。这个划分是我自作主张的，其中多有重叠，基本是依据市场上主流产品的数据，例外的多得很（如Sigma有长达500mm的变焦，但不大成功），所以只是说明一个意思罢了。变焦需要前后移动镜片组，所以一般镜筒长度要变化（除非用后面的镜片组作内变焦），除非特殊设计，一般最大光圈也随之变化。事实上，是否为恒定最大光圈，几乎可以作为是否为专业级镜头的粗略分界线，例外是有的，但很少。变焦有推拉式和旋转式之分。推拉式在手动变焦时代很流行，左手握住镜筒，可以一面推拉以变焦，一面旋转以对焦，方便得很。但是在自动对焦的年代，即使如USM这样可以不需拨动开关就随时可以手动对焦（Full Time Manual，FTM）的镜头，也用单独的对焦环而不是镜筒本身对焦，推拉式的优越性一下子少了一半，但推拉式的缺点就突出了：如果把镜头朝天或往下，镜头会在重力作用下自己滑动，70mm一会而就变成300mm了，鬼子话叫zoom creep，这对架在三脚架上长时间曝光特别不方便。旋转式变焦用两个环，前面的是对焦环，后面的是变焦环，也有反过来的，比较少见，用起来也别扭。旋转式变焦没有zoom creep问题，大部分专业级变焦镜头都是旋转式变焦，好一点的业余级也是。变焦镜头一般比同等焦距的单个定焦镜头重量重，体积大，最大光圈小（专业级最大一般不超过f2.8，业余级一般不超过f3.5-4.5），光学质量也要差不少，能够接近或相当于定焦镜头的那是好得昏过去了，如Canon的24-70/2.8和70-200/2.8。广角变焦镜头常用于大场面风景摄影和大家庭摄影，长焦变焦则多用于风景和人物特写，“标准”变焦则适合一般使用。就光学质量而言，标准变焦一般质量还可以，好的可以与定焦的水平接近甚至相当；长焦变焦质量稍低，尤其长的一端达到300mm的，但特别优秀的也可以和定焦的水平接近或相当；但是广角变焦一般质量还是欠缺一些，尤其在变形控制方面，即使专业级也差强人意。我的17-35/2.8，色彩、反差不错，拍一般风景也没有问题，但拍建筑或有规则的格子的画面时，变形能看出来。超广角还是定焦好，没什么可说的。全程变焦范围巨大，理论上以一当十，但是光学质量不敢恭维，个人觉得还是不要投这个机取这个巧为好，变焦比在3：1以内的比较值得信赖。

有些东西是定焦、变焦镜头共通的，如材料。镜筒有金属的和塑料的，最便宜的业余级一般是塑料的，好一点的业余级和大多数专业级的都是金属的。早先多用铜，看中的是它的刚性和导热、散热性。刚性自然重要，光线不会拐弯，镜筒弯了，成像自然不会好。但导热、散热同样重要，在太阳暴晒下和天寒地冻时，镜筒要避免热胀冷缩引起的光路变形。现在只有少数镜头还用铜，Leica还是坚持用铜，日本厂家即使专业镜头也用轻合金（如铝、镁）了，刚性、导热和散热性也不差。镜头和机身的接圈是保证光路笔直的重要部件，有的塑料镜头连接圈也是塑料的，有的则用不锈钢，金属镜头都是不锈钢的。个人愚见：塑料接圈的镜头最好避免，除了像Canon 50/1.8那样的超轻量级以外。镜片也有塑料的和玻璃的，自然也是塑料的便宜。塑料镜片的光学质量其实不差，对付初级业余使用没有问题，但是塑料镜片容易刮花，防尘防潮密封也不好。玻璃的还是要好不少。塑料镜片一般是“模铸”的，以节约成本，玻璃镜片可以是模铸（molded glass）的，也可以是研磨的（ground glass），以研磨的质量为高，但价格也高。

理想球面镜片也有对平行光束会聚不到一点的问题，此为spherical aberration。具体的光学原理比较复杂，我也弄不大清楚，所以非球面镜片应运而生。用研磨的方法制作非球面镜片十分耗时费工，Canon在70年代发明一台专用设备，一个月也只能磨制1000片镜片，成本可想而知。塑料镜片和玻璃镜片模铸技术发明后，成本大幅度下降，最新的方法则是在球面玻璃镜片上覆盖一层在紫外线照射下硬化的成型光学树脂。非球面镜片只有在大尺寸、超广角或小直径大范围变焦时才是必要的，低挡镜头“滥用”非球面镜片，有时只是对基本光学质量缺陷的掩盖。

镜头镀膜是很重要的，有时一层还不够，要镀很多层。镀膜把斜角入射的光线“掰”直了，以抑制反射。戴眼镜的朋友都有体会，镀膜的镜片一下子透明了好多，这是反射虚光被抑制的结果。最好的镜头在镜片两侧都镀膜，“经典”镜头有的没有镀膜或只有单层镀膜，光学质量大受限制。

对焦时镜片组转动，像螺栓一样实现直线位移，以移动镜片完成对焦。业余级镜头一般镜头前部在对焦时转动，给使用偏振滤色镜（polarizer）或渐变滤色镜（gradual nuetral, gradual color, etc）等转动镜圈的滤色镜的使用带来不便，本来滤色镜转得刚好天正蓝花正红，对焦一转动就全变了，得重新调整滤色镜。转动镜筒和固定镜筒之间的间隙也容易漏进尘埃、水气，影响光学质量或使用寿命。很多专业级镜头都采用内对焦（internal focusing），镜头前部最外面的镜片和镜筒是固定的，对焦是由镜筒内部镜片组的运动完成的，有时变焦还有多节镜筒伸缩，有时连这个伸缩也是在镜筒内部完成，对使用转动式的滤色镜极为方便，也有利于防尘防潮。Nikon 80-200/2.8不是真正的内对焦，在普通的“外”对焦外面再套上一层固定的镜筒，这样在镜筒前端套上滤色镜时，就不会因为对焦的转动而受影响，有点“赖急皮”，但还管用，不过对于防尘防潮没有帮助。大炮级的长焦镜头有时采用后对焦，前面又大又重的镜片组固定不动，靠后面轻小的镜片组移动，实现快速对焦。小炮级的就没有这个必要，镜筒尺寸也不允许这样做。

镜头和相机一样，越来越不仅仅是光学机械，电子成分越来越多。先进镜头可以向相机传送镜头类型、目标距离、焦距等信息，有的还能通过快速调整一个小棱镜来自动补偿手持相机带来的振动。Canon的叫Image Stabilization (IS)，Nikon和Sigma叫Vibration Reduction (VR)，都是大同小异。IS的使用效果相当显著，可以有效地降低手持无抖动曝光三挡以上。换句话说，一般200mm时速度不应低于1/250秒或1/180秒，但IS允许降到1/60秒甚至1/30秒。由于这个小棱镜不属于“基本”光学设计，调整过程也使它偏离“最优”光学位置，理论上有些微的光学损失，有的吹毛求疵的purists不喜欢IS，但对于大部分摄影者来说，IS无疑是好东东。

有些镜头可以接上长焦扩展镜头（tele-extender）再接上机身，来增加焦距，一般有1.4倍和2倍的，这样200mm的镜头就可以当280mm或400mm的镜头用了，当然光学质量要损失一点。由于光圈和等效通光量或通光面积成正比，焦距延长1.4倍，最大光圈就缩小一档；焦距延长2倍，最大光圈就缩小2挡。有的extender可以传递焦距扩展的信息，相机会自动补偿；有的不能，使用的时候就要自己小心。有的extender为了追求最优光学质量，前端（和镜头尾部相联接处）向前突出，伸入前面镜头的尾部，这就要求镜头设计时预留尾部空间，Canon就是这样的，所以只有200mm以上的定焦镜头（但包括70-200/2.8变焦）才能使用Canon的extender。用third party的extender不受这个限制，但光学质量不好。理论上extender可以一个迭一个，进一步扩展焦距，但光学质量十分糟糕。

镜头较轻时，通常三脚架通过螺口和机身底部相联接。较大较重的镜头就不行了，受力太不平衡，有时机身底部的螺口根本受不了，这时就要用到镜头自带的三脚架接口了，一般是靠近机身接圈处一个可以转动的座圈。200mm（包括70-200mm变焦）以上的镜头一般都有自带的三脚架座圈，至少应该有这个选项，这个钱不能省。座圈除了平衡好以外，使用也比机底接口稳定、方便，从横幅到竖幅的转换，只要松开座圈，转动机身，重新紧固座圈即可，系统重心不变，重量仍然坐在三脚架接口上，不像把三脚架的云台竖起来时全靠机底接口处的螺丝承受重量，重心也歪到一侧。

数字单反越来越流行了，数字单反在主流市场取代胶片单反只是时间问题，说不定只是几年的功夫。理论上讲，数字单反和胶片单反对镜头的要求没有什么不同，但一些人发现，原来在胶片单反上还可以的镜头，在数字单反上就疵瑕毕现，广角镜头尤其显著。这在道理上讲不通，CCD/CMOS的线条和色彩分辨率仍然低于胶片，稍小的尺寸（EOS 10D的CMOS比35毫米胶片小1.6倍）正好落在镜头image circle的sweet spot，应该反过来才对，但证实这一不可理喻的事实的人越来越多。有一种说法是，胶片对于光线接触焦平面的角度不敏感，只要在焦平面上汇聚就行，但CCD/CMOS必须要求光线垂直入射，否则光信息捕获不可靠。也有说法是胶片的微观颗粒结构掩盖了这些镜头的问题，CCD/CMOS把毛病公诸天下。这桩公案现在还没有了断，值得跟踪其动向。但是近来Nikon、Canon和一些third party厂家推出“专为数字单反优化设计”的镜头，Nikon的也可用于胶片单反，那样image circle就不能变；Canon的现在只限于在Digital Rebel或300D上使用，人们怀疑这仅仅是利用较小的image circle来降低生产成本；所以现在还不知道这些新镜头是真对数字单反别有一功，还是仅仅是经销上的诡计。

喜欢摄影的朋友没有不想弄几个大炮级的镜头的，但常常苦于囊中羞涩，望而却步。其实买新的当然过瘾，买二手的也不失为明智的选择。镜头和汽车不一样，只要不乱来，磨损一般不是大问题，只要镜片没事，镜筒表面的磨损对光学质量无碍，专业人士也常常买二手的，没有什么丢人的。在价格相当时，二手的专业镜头可能是比新的业余镜头更好的选择。条件允许时，专业镜头也是很好的投资，专业镜头是市面上少有的保值商品，不亏的。

那么对于正想买镜头的朋友来说，有什么watch out for呢？最好的当然是买原厂的镜头，质量有保证，适配不成问题。原厂一般都留一手，比如10个电子接触点只用了6个，或者同样的接触点，预留的10个信号格式只用了6个，third party厂家在反向设计时不可能琢磨出另外4个接触点或信号格式是干什么用的，日后可能造成适配性问题。这个问题对用在Canon EOS上的Sigma镜头尤其严重，一些老的Sigma EOS mount镜头在650上可以用，到A2就不能用了；在A2上可以用，在EOS 3上又不能用了。但Canon原厂的镜头没有这样的问题，所有EOS镜头可以用于所有EOS机身。Nikon和Minolta的情况有点不一样，他们迫于技术发展的需要，前后推出几个不完全相容的镜头系列，镜头的电子化程度也没有Canon高，系列之间的兼容性是一个问题，但同系列内third party兼容性好象不是太大的问题，具体情况只有请对Nikon和Minolta熟悉的朋友谈谈了。当然，买来的时候镜头和机身肯定是相容的，问题总是出在日后机身升级但又想利用老镜头的时候，可更换镜头本来不就是单反的优越性吗？老要机身、镜头一起换，要单反干什么？如果要买third party的镜头，一般Tokina的比较好，Tamron次之，Sigma再次之，Vivitar的手动变焦曾经非常好，现在好象出的气比进的气多了，Phoenix和Quantum等就不入流了。当然，不同厂家都有一些惊喜，Tamron SP90微距就可以和原厂的打对台。

我要是重新开始，一定买一堆定焦镜头，而不是一头扎进变焦，比如24mm，35mm，50mm，85或100mm，200mm，或者更基本的35，50，135或35，75，200。定焦镜头当然有焦距的间隙，但这种间隙对于实际使用无关紧要，大部分时间可以通过11路来填补。相比之下，定焦的光学质量好，摄影习惯也好，你不会偷懒，站在那里把镜头推出去拉进来，而不是真正花一点时间作好构图。如果一定要变焦，我会选一个16-35/2.8和70-200/2.8IS，或者较轻较省钱的17-40/4和70-200/4，中间夹一个50/1.4或50/1.8的定焦。对我来说，35-70之间的焦距高不成低不就，用处不大，一个50就可以填空了，50/1.4或50/1.8的大光圈还可以用来拍夜景。不过这种选择完全根据各人的摄影习惯，喜欢拍街景、人物、联欢会的，或许28-70/2.8更有用。28-105/135很流行，质量也不错，不失为一般用途的好选择。300mm的定焦都是庞然大物，小巧的变焦就能达到300mm，光学质量肯定好不到哪里去，专业变焦没有达到300的，也是一个旁证。

就性能指标而言，一般来说，有恒定最大光圈，最好是2.8的，有内对焦（IF），低色散玻璃（ED, LD, ELD, APO）的，在200mm以上自带三脚架座圈的， 大体差不了。

• 【欣赏】信息技术4，5月份网文精选
• 再把老抹布提出来抖抖
• 呃，这个问题不好回答
• 对于“一镜走天下”的镜头和机器总是不大放心
• 话说镜头（补图）
• D70s应该很不错的
• 请见