镜头的性能评估

zhangjih

1. 1、解像力[resolution]
        
       镜头的解像力指的是镜头对于被摄体的点像，它的再现能力。摄影作品的最终解像力，基于下列三个因素，即镜头解像力、胶片解像力和放大纸解像力。解像力的评估是将逐渐变细的黑白条纹图表，以一定的倍率拍摄后，使用50倍的显微镜检视底片影像来进行的。我们常听到解像力到达50线、100线这种数值表示，指的是底片上一毫米的宽度中，可以清晰地再现出来的黑白条纹的线数。假设只是单纯地测试镜头的解像力的话，可以在相当于底片面位置的地方，配置精细的解像力测试表，然后透过被测试的镜头，投影到银幕上再加以评析。解像力的数值，仅仅是表示解像程度的数据而上，和解像的清晰度和反差的好坏没有关系。
   

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   2、反差[contrast]
        
       摄影作品的鲜锐度，亦即明暗对比的程度。比如，黑与白的再现比很清晰，反差就大，不清晰时反差就小。解像度和反差都很大的镜头，具备高鲜锐度和高清晰度的优点，就是一般公认的高性能镜头。
   

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   3、MTF[modulation transfer function]
        
       MTF是modulation transfer function的头一个字母的简称，是一种测定镜头反差再现比或鲜锐度的镜头评估方法。音响设备之类的电气系的特性评估时，有所谓周率特性（frequency response）。这个是表示原音经过麦克风之后录音，然后经过音响剌叭再生时，再生音与原音的忠实度。忠实度非常高时，称为hi-fi(high fidelity 之简称)。镜光学系和电气系非常相似，差别只是一个是[光学信号的传达系统]而另一个是[电气信号的音频传达系统]。所以，只要光学系的频率特性可以测定出来，就可以知道光学信号是否正确地传送出去。在光学系上所谓的频率，指的是一毫米的宽度中，正弦的浓度变化图案有几线的意思，所以，单位和电气系的Hz有别，叫做line per mm或是线/mm。图25A表示在某一个空间频率的理想hi-fi镜头的MTF特性的概念，输出与输入完全相同，这种状况下它的反差是1:1。可是实际的镜头由于残余像差仍然存在的缘故，反差都在1:1以下。再者假设把空间频率更加提高（黑白的正弦波图案更细），如图25D一样反差低落，不久全部变成灰色，黑白都无法区分（没有反差/1:0），已经到了空间频率的极限。像这样，横轴代表空间频率数，纵轴代表反差，就形成了如图表4的情况。换言之，图表4上面，解像力和反差再现性（意即变调的程度modulation），就可以连续地确认出来。可是图表4只不过是表示画面上某一点的特性而上，假设希望知道画面整体的MTF特性，除了从复数点资料去判断外别无他法。所以，一般的MTF特性图上，选择两种代表性的空间频率（10线/mm和30线/mm）经由庞大的电脑虚拟工程的进行，横轴为画面对角线到画面中心的距离，纵轴相当于反差，画面整体的MTF特性一目了然。
   

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   4、各种MTF特性
        
       MTF特性图中，横轴为以画面中心0开始的像高，纵轴为反差大小，MTF特性以10线/mm和30线/mm来表示。测试表的空间频率数，镜头的光圈值、画面上的方向等都揭示在以下图表中。
        
       MTF特性图上，10线/mm的曲线愈接近1时，即属于反差特性良好，清晰度高的镜头，30线/mm的曲线愈接近1时，就是高解像力、高鲜锐度镜头。鲜锐度与清晰均优的高性能镜头，两者的平衡固然重要，一般而言，10线/mm的MTF特性在0.8以上属于优秀镜头，。S和M的特性假设一致的话，松蒙的影像也会以自然的形状呈现出来。
   此主题相关图片如下：
   

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1. 5、色彩平衡[color balance]
        
       透过镜头被拍摄的作品，与原被摄体相较它的色彩再出的忠实度。所有EF镜头的色彩平衡，均以ISO规格的推荐基准值为中心，统一在此ISO的CCI容许值更狭窄的范围之中。
   

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1.   6、CCI[color contribution index]
        
       决定彩色照片色彩再现的因素有三：胶片的发色特性、投射在被摄体的光源色温度，以及镜头的光线透光特性。CCI乃指标准胶片特性及光源确定时，镜头因滤片效果的不同，表示色彩变化的指数，三个数值分别为0/5/4。这三个数值是对于彩色胶片的三种感色层<蓝紫、绿、红>的波长，以对数来表示镜头透光率的一种相对值，数值愈高透光率愈高。普通的摄影镜头由于几乎把紫外线全部吸收，因此表示蓝色紫色透光率的数值，一般为0。所以，镜头的色彩平衡，必须比较ISO所订的绿色和红色的数值的标准镜头来判断。ISO 标准镜头的透光特性，是由日本提案后通过的，有包括日本在内的代表性厂商的标准镜头5种，共57支的平均值0/5/4成为推荐基准值，这也是胶片制造厂商，彩色胶片发色特性设计基准的数值。换句话说，假设不是和ISO标准镜头的透光特性的镜头，彩色胶片就无法获得厂商所设计的发色品质。
   

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   7、周边光量[Peripheral illumination]
        
       镜头明亮度取决于F值（即光圈值），这表示在镜头的光轴上，也就是画面中心的影像的明亮度。到于书面旁边的明亮度（像面的照度），则称为周边光量，以百分比来表示。周边光量因受到镜头渐晕现象及余弦四次方定律的影响，与中心部相比，明亮度必然减少。
   

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   8、渐晕现象[Vignetting]
        
       投射到画面旁边的光线，没有全部通过有效口径（即光圈直径），被光圈前后的镜片框所遮挡，因而导致周边部光量低落的现象。这种现象只要缩小光圈即可消除。
   

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   9、余弦四次方定律[Cos4law]
        
       即使视角很广，完全没有渐晕现象的镜头，它的周边光量仍然比书面中心少。画面周边的影像，是经由和光轴有着某种倾斜角度的入射光束所形成的，它的明亮度和倾斜角的馀弦的四次方成比例而降低。这是物理学的法则，没有辩法避免。不过，对于倾斜角度比较大的广角镜头，只要在设计上提升开口效率（轴上的射瞳轴外入射瞳的面积比），就可以防止周边光量的降低。
   

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   10、遮蔽[shading]
        
       最典型的例子是，因为遮光罩的前端或滤片框把射入镜头的光线遮掉一部份，使得画面角落的影像发暗，或画面整体变淡的现象。原本是指应该进来的光线，由于受到某种妨疑，而使成像产生不良影响的现象之总称。
        
       11、光斑[flare]
        
       镜片的表面反射或镜筒、反光镜组的内面所引起的反射光，到达底面后造成画面整体或一部份产生了朦翳，降低了图像的鲜锐度。这种有害反射光称之为光斑或耀光。镜片的镀膜及内面防反射处理的加强，固然可以大幅度地减少光斑，但被摄体的状况并不相同，不可能完全消除。所以，选用合适的遮光罩是绝对必要的。此外，因球面像差和慧星像差的影响所引起的松蒙（blurring）和光晕（halo），也叫做光斑。
        
       12、鬼影[ghost image]
        
       光斑的一种。当太阳光或强光进入画面内时，在镜片表面重复引起复杂的反射后，在光源相对的位置所形成的清晰映像。为了与光斑区分，取其像幽灵之特微而称为鬼影（英文应为ghost image）。光圈前的镜片表面反射所引起的鬼影，形状一如光圈开口，光圈后的反射则形成失焦的光晕状鬼影。画面外的强光也常常造成鬼影的产生，使用遮光罩遮挡有害光线，摄影时利用景深钮的功能，在实际光圈下确认画面的情况，是预防鬼影出现的不二法门。
   

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   13、镀膜[coating]
        
       光线在射入或射出镜片时，因为折射率的不同，在各个镜片与空气界面上，约有5%的光线反射出去。这不单单是镜片的透过光线减少而已，表面的重复反射也是造成光斑和鬼影产生的主要原因。为了防止这种反射所做的处理称为镀膜。基本上是针对镜片的折射率n，给予 n的物质（如氟化镁等），并以真空蒸著法（vacuum vapor deposition）使之增加波长的1/4厚度。对于优良镜头，并非只是针对单一波长而已，而是实施可视光域整体均有优越效果的多重镀膜处理（multi-layer coating多层蒸著膜，反射率降低为0.2-0.3%）。镀膜的目的不只是防止反射，最重要的是因为构成镜头的各个镜片，均给予不同性质的合适镀膜，赋予镜头系统整体，最佳的色彩平衡特性，才是它的终极使命。
   

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