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数码相机镜头的选择知识

2010-12-15  中华保镖
   目前,数字相机的镜头所采用的材质有磨光玻璃和透明塑料两种。这两种材质各有特点,磨光玻璃的透光程度略好,而透明塑料有重量轻的优势。一般人可能都会认为选用玻璃材质作为镜头的数字相机一定会比透明塑料镜头的相机投影更清晰,性能更优良,其实不然,由于数字相机镜头的结构非常复杂,因此,所采用的透镜组合、设计方案及制作工艺才是镜头质量优劣的关键。如果制作工艺考究,磨光玻璃和透明塑料在透光性方面不会有太大差别。 

   虽然从理论上讲,数字相机的CCD只需要一片透镜就可以,但在实际的应用中由于透镜的球差、色差等诸多原因,严重影响成像的质量。为了提高图像质量,在数字相机的镜头中需要设计有不同功能的透镜组合,但如果透镜过多势必会影响景物投射到CCD时的清晰度。所以说,透镜的制作工艺和透镜组合的设计方案十分重要。除了材质方面的因素外,还要注意镜头其他方面的因素,例如焦距、变焦、光圈和快门等方面。 



   1.焦距 



   焦距是镜头的另一项重点因素,首先,了解什么是焦距。可以把数字相机的镜头看作是一组透镜,当平行光线穿过透镜时,将会聚到一点上,这个点叫做焦点,而焦点到透镜中心的距离,称为焦距。 

   焦距固定的镜头,即为定焦镜头;焦距可以调节变化的镜头,就是变焦镜头。在摄影领域中,焦距主要反映镜头视角的大小。对于传统135相机而言,50mm左右的镜头的视角与人眼接近,拍摄时不变形,称为标准镜头。一般涵盖40mm-70mm的范围,18mm-40mm.的镜头被称为短焦镜头也叫广角镜头,70mm-135mm称为中焦镜头,135mm-500mm称为长焦镜头,500mm以上称为望远镜头,18 mm以下则称为超广角镜头或鱼眼镜头。这种范围的划分只是人们的习惯,并没有严格的定义。数码相机的CCD一般比135胶片小得多,所以,相同视角,其镜头焦距也短很多,例如,使用0.33"CCD的数码相机,使用约13 mm的镜头,其视角大概相当于135相机50mm的标准镜头。由于各数码相机生产厂商所采用的CCD规格型号不同,所以,大家都采用“相当于35mm相机(即135相机)焦距”的说法。 

   通常,在数字相机的技术参数中会有F和f的表示,其中F代表最大光圈值,f则代表焦距长度。例如,标有f=8-24,相当于35mm相机的38mm-115mm。 



 2.变焦 



   变焦能力也是数字相机镜头的设计重点。数字相机的变焦一般分为光学变焦和数字变焦两种。光学变焦就是和传统的光学成像相机一样,通过镜头的伸缩组合来实现变焦,这也是真正意义上的变焦。 

   但光学变焦镜头的成本较高,而且非常复杂。复杂的变焦镜头体积一般都过于庞大,这一点对于体积趋于小型化的数字相机来说,并不适用。因此,目前市场上主流的数字相机的光学变焦大多为3倍左右。 

   数字变焦可以说是数字相机所专有的,是一个崭新的概念。它的基本原理是通过数字相机里的运算器对所拍摄的景物数据进行插值计算,从而对被摄物放大,达到变焦的效果。这种变焦方式似乎可以呈现更多的细节,其实只是对原先所拍摄影像做单纯的放大,并不会增加图像的清晰度。因为所多出来的像素数并不是镜头实际摄入的,而是通过软件插值计算出来的。数字相机的数字变焦现在市场上多见的是2倍、3倍或4倍。 
可以在数字相机的性能指标栏中很容易发现标有“此数字相机具有3倍光学变焦以及 2倍数字变焦功能”的字样,可见,它们是数字相机镜头性能的一个重要指标。好像现在的数字相机厂商为了吸引更多的注意,常常是强调其产品的变焦能力可达6倍,有的甚至宣称可以达12倍。这其实是将光学变焦与数字变焦相乘的结果,例如具有6倍变焦能力的数字相机其实是用3倍的光学变焦X2倍的数字变焦而达到所谓的6倍变焦;12倍变焦能力则是相当于3倍的光学变焦X4倍的数字变焦,画面的确可以达到放大6倍、或12倍的效果,但影像的实际清晰度还是依赖于3倍的光学变焦能力。 



3.快门和光圈 



   在摄影技术中,拍摄影像的最原始的质量来源于曝光的控制,而曝光量则是受光圈和快门的双重影响。曝光即允许光线照射到感光底片或胶片上,将图像捕捉下来的过程。曝光量即是在照相感光材料的感光面上照度的时间积分值。如果曝光过度,会使拍出来的影像变得很亮,失掉了许多细节和色调;而如果曝光不足,相片的色调则会非常暗,仍然分不清所拍摄的景物影像。 

   数码相机与传统相机一样,就是让所摄影像透过镜头后投影到数码相机的CCD感光器上,感光器再通过数模转化器,将图像的信息在相机的存储卡上记录下来这个过程与传统相机的曝光过程一样。要相得到层次丰富的影像就要控制投射在CCD感光器的光量值。用来控制曝光量的就是光圈和快门。 

   1)快门 

   快门(shutter)是用来调节、控制光线透过镜头到达感光面时间的装置。通俗地讲,快门决定了拍摄影像的时间,它遮挡在感光元件的前面,一般情况下处于关闭状态。只有在按动快门按钮的时候才会打开,其打开的时间就是根据设定的快门速度决定的。通常相机的快门速度范围有:4秒、2秒、1秒、1/2秒、1/4秒、1/8秒、1/15秒、1/30秒、1/60秒、 1/125秒、1/500秒和1000秒。 

   如果在快门打开期间,相机因不稳而产生晃动,则拍摄所得的影像就会变得模糊不清。这就是为什么在拍摄时要保持机身的稳定,也正是为什么快门速度过慢更容易使相机产生晃动的原因。因此,在快门速度方面有一个安全快门的概念。选择快门速度一般情况下不可慢于安全快门:安全快门=1/镜头的焦距。 

   例如镜头的焦距是50 mm,安全快门就是1/50秒,即要选1/60秒以上的快门速度才可避免因手震而造成影像模糊,当然安全快门只是一个仅供参考参数。快门的速度范围也是越大越好,这样,相机就能适应更多的拍摄范围。 

   2)光圈 

   光圈(Aperture)是机械装置,是一个用来控制光线透过镜头,进入机身内感光面的光量的装置,它通常在镜头内,通过控制镜头光孔的大小来达到这一作用。当外界光线较弱时,就将光圈开大;反之,就将光圈关小。表达光圈大小通常是用F值表示的。公式为:光圈F值-=镜头的焦距/镜头口径的直径。 

   完整的光圈值由小到达依次为:F1.F1.4,F2.8,F4,F5.6,F8,F11,F16,F22, F32,F44和F64。 

   光圈F值愈小,光圈开得愈大,在同一单位时间内的进光量便愈多,而且上一级的进光量刚好是下一级的一倍,例如光圈从F8调整到F5.6,进光量便多一倍,也可以说光圈开大了一级。对于普及型的数字相机来说,光圈F值常常介于F2.8~F16之间,此外许多数字相机在调整光圈时,可以做1/3级的调整。 

   相机的光圈值范围愈大,适应不同光线环境的拍摄能力愈强。但通常在光圈范围中都比较注意最大光圈值,而小光圈值较少注意,这是因为如果拍摄环境的光线太强,除了收小光圈外,也可以把快门速度加快,缩短曝光时间。但如果拍摄环境的光线太弱时,不能够把快门速度随意减慢,因为一旦快门速度慢于安全快门速度,相机很容易因手的震动造成影像模糊。举例来说,相机的焦距是50,则它的安全快门速度即为1/50秒,如果在光线好的情况下,选择的快门速度为1/125秒,与之对应,相机的光圈值为F8,但如果拍摄的光线变弱,为了维持曝光量,保证拍摄影像的质量,就需要延长拍摄的时间(即曝光时间),就必须降低快门速度,由1/125秒降到1/60秒。对应的相机的光圈值也要从F8调节至F11。这时,就要考验镜头的透光性能。所以相机的光圈值越大,说明镜头的透光率越好。 

   由此可以看出,快门和光圈直接影响曝光量,它们所能达到的特性直接反应出镜头制造的水平及特点,是衡量镜头优劣的重要因素。同样也是衡量数字相机的一项重要参数指标。


二、数码相机镜头的分类及特点 



   数码相机镜头品种繁多,但其基本型式大体有如下几种:



   1.标准镜头



   标准镜头的视场角为40度-60度,其相对孔径从F2.8-F3.5,若增加相对孔径,可提高成像质量。

   固定焦距的标准镜头在摄影创作中应用得最多、最广泛。标准镜头在拍摄中像差较小,成像质量优于一般同档次的镜头,最大相对孔径较一般同档次的镜头大,如有的数码相机,采用固定焦距的标准镜头的最大相对孔径达到了0.9,1,1.2等,从而保证了在低照度的照明条件下有足够的光圈。同时,标准镜头的体积小,携带方便。

   在摄影创作中可以根据不同的创作意图,运用不同的手段,使用D10标准镜头拍摄出具有广角镜头或中长焦镜头的效果。当我们将照相镜头对着很近的被摄主体,使用大光圈拍摄特写或近景时,就可以获得背景虚糊,类似中长焦镜头的效果。当我们将标准镜头对着处于中景或全景的景物对焦,并使用小光圈拍摄,则可以使画面中的远近都很清晰,获得广角镜头的拍摄效果,标准镜头在摄影创作中具有不可低估的作用。



   2.广角镜头



   广角镜头的视场角为60度-80度,单镜头反光数码相机的广角几乎都采用反摄远型结构,其基本型式是由一个负的前组和一个正的后组组成,它的后主点在镜头之外,后截距有可能等于或者超过系统的焦距。

   广角镜头是一种焦距短于标准镜头、视角大于标准镜头、距长于鱼眼镜头、视角小于鱼眼镜头的摄影镜头。广角镜头又分为普通广角镜头和超广角镜头两种。135照相机普通广角镜头的焦距一般为38-24mm,视角为60度-84度;超广角镜头的焦距为20-13mm,视角为 94度-118度。由于广角镜头的焦距短,视角大,在较短的拍摄距离范围内,能拍摄到较大面积的景物。所以,广泛用于大场面风景摄影作品的拍摄。在摄影创作中,使用广角镜头拍摄,能获得以下几个方面的效果:

   (1)能增加摄影画面的空间纵深感;

   (2)景深较长,能保证被摄主体的前后景物在画面上均可清晰的再现。所以,现代大多数的袖珍式自动照相机(俗称傻瓜照相机)采用38~35mm的普通广角镜头:

   (3)镜头的涵盖面积大,拍摄的景物范围宽广;

   (4)在相同的拍摄距离处所拍摄的景物比使用标准镜头所拍摄的景物在画面中的影像小;

   (5)是在画面中容易出现透视变形和影像畸变的缺陷,镜头的焦距越短,拍摄的距离越近,这种缺陷就越显著。所以在拍摄人像时,不宜近于0.6m,以免产生透视畸变,假如使用普通广角镜头拍摄贴证件用的标准人像照片时,最好拍成半腰或齐膝像:使用超广角镜头拍摄这种人像照片时,最好拍成全身像,然后在放大过程中进行剪裁,以获得标准的人像照片,这样就可以避免透视畸变。当然,有时在拍摄人物肖像时,为减缓被摄者脸部的某些缺陷,也可以有意识地利用这种透视畸变。如被摄者上额窄下颚宽,采用略高的俯视角度拍摄,可以使其缺陷抵销;反之,则可以采用低角度仰摄。

   在使用广角镜头拍摄全身人像时,如果采用低角度拍摄,仍然会产生畸变,但有时可以利用这一特点来弥补被摄人物本身的某些缺点,如有个别的被摄者的腿较短,上身较长,采用这种角度的拍摄,会使腿在画面上表现出一种修长的效果,增加其美感。 

   目前商用级的数码相机中多使用与普通35mm相机相同的普通广角镜头,由于其在景深,拍摄范围广等优点,因而在选择数码相机时,同样性能的数码相机,能够具有广角和远距的数码相机性能将会更好一些。



  3.长焦距镜头和远摄镜头



   长焦距镜头是比标准镜头的焦距长的摄影镜头。长焦距镜头分为普通远摄镜头和超远摄镜头两类。普通远摄镜头的焦距长度接近标准镜头,而超远摄镜头的焦距却远远大于标准镜头。镜头焦距从85-300mm的摄影镜头为普通远摄镜头,300mm以上的为超远摄镜头。

   长焦距镜头按其光组结构的不同,又可分一般远摄镜头、倒置远摄镜头和反射式远摄镜头三种。

   使用长焦距镜头拍摄具有以下几个方面的特点:

   (1)视角小。所以,拍摄的景物空间范围也小,在相同的拍摄距离处,所拍摄的影像大于标准镜头,适用于拍摄远处景物的细部和拍摄不易接近的被摄体。

   (2)是景深短。所以,能使处于杂乱环境中的被摄主体得到突出。但给精确调焦带来了一定的困难,如果在拍摄时调焦稍微不精确,就会造成主体虚糊。

   (3)透视效果差。这种镜头具有明显地压缩空间纵深距离和夸大后景的特点。

长焦距镜头在使用时,一般都是用来拍摄较远的景物。由于空气的吸收及漫散射光线的影响。所以,拍摄的影像反差较小,加之尘粒消光较严重,要达到十分精确的调焦是不容易的。使用300mm以上的超远摄镜头拍摄,还难以将各色光聚于一点,因而产生副光谱问题。

   基于上述情况,所以,有时所拍摄的作品的成像质量不高。

   虽然使用长焦距镜头要受到不少因素的影响,但其优点却是主要的。在远距离拍摄风光人物、旅游摄影、人物肖像摄影(在拍摄贴证件用的标准照片时,应用lOOmm左右的普通远摄镜头拍摄,以减少影像畸变,如果用105mm的镜头其效果最好),在看台拍摄体育比赛等照片,在动物园拍摄动物,在野外拍摄禽兽,加辅助镜进行近拍等等,在这些众多的领域中,无处不是它的用武之地。

   如使用200mm的长焦距镜头拍摄,其快门速度应在1/250s以上,以防止手持相机拍摄时照相机震动而造成影像虚糊。

   在一般情况下拍摄,为了保持照相机的稳定,最好将照相机固定在三脚架上。

   超远摄镜头一般只有在特殊的情况下才使用,使用时不能单用普通的三脚架固定照相机,否则,超重的镜头会将固定在三脚架上的照相机底座弄坏。所以,必须使用一种能有支撑镜头支架的那种三脚架固定照相机,无这种特殊的三脚架时,可用两个三脚架来固定,一个固定照相机机身,一个固定并支撑超远摄镜头。 

   用这种镜头拍摄时最大的问题就是调焦困难,这是由于长焦距镜头景深小的缘故。因此,非专业人员一般不需要买这类镜头,或者说,摄影爱好者最多把远距镜头作为一个附带的镜头购买。



   4.鱼眼镜头



   鱼眼镜头是一种短焦距(f=6—16mm)大视场(视场角约为180度甚至230度)摄像镜头,其前面的透镜似鼓起的鱼眼。由于鱼眼镜头的焦距很短,视角较大,最高可达230度,拍摄的画面呈圆形或矩形,画面中心与四周的感光不均匀,影像变形严重,景物的透视点得到极大的夸张.一般用于特效画面的拍摄。
   因鱼眼镜头的特殊结构,有些单反相机需要将反光镜抬起并锁住,才能安装。使用时不能调焦与取景,但因鱼眼镜头的视角广,景深大,一般不影响拍摄效果。



   5.变焦距镜头



   数码相机的数码变焦功能并不是光学变焦,尽管它能在一定程度上提升数码相机的变焦效果,但它实际上并不能像光学变焦那样将镜头的视角压缩到200mm以上所具有的视角,而是采用在原有视角成像基础上将成像后的影像截取一部分(局部影像)进行放大,造成一种被摄物被“拉近”的错觉。这种数码变焦放大后,影像的质量多少会有一点下降,有时甚至会出现轻微的“马赛克”现象(劣质数码相机)。因此,笔者认为真正起作用的还是光学变焦,在选购时重点应放在光学变焦范围、光圈、孔径等光学参数上,不必过多考虑数码变焦功能。

 光学变焦最为主要的用途是将拍摄的景物拉近,即将远处的景物扩大(而数码变焦只是将像素点扩大),使你能够拍摄远处的景物。光学变焦是以最小镜头焦距的2倍、3倍来度量的,举个例子,如果数码相机的最小镜头焦距为50mm,它使用2倍的光学变焦,那么它的镜头焦距就会扩大到100mm。

   目前用户都特别关心数码相机的光学变焦,但变焦将造成您的购买价格大幅度的上升,因而您在购买数码相机时,一定要考虑好是否需要光学变焦。光学变焦最为主要的用途是将拍摄的图像拉近,但您一定要知道,它不能将我们拍摄的图像拉远。如果您使用过传统的相机,您会发现,您在旅游时,由于旅游景点的狭小,大多情况是拍摄的人物离您太近,您想把人物拉远,这时变焦就没任何用处。所以在选择时,您一定要在价格和光学变焦的实际有多大用处上进行均衡。



  6.附加镜头



   1)近摄镜

   近摄镜正面凸起,背面微微凹进,外形很像放大镜,是一种类似于滤光镜拍摄附件。

   如果在标准镜头前附加一枚近摄镜,其焦距就会立刻发生变化,因为近摄镜微凹的背面可以一定程度地减少像场弯曲。通常近摄镜按屈光度标定,如+1,+2和+3等。屈光度数值越大,放大倍率也就越高。

   这种镜片在操作时,可不做曝光补偿调整,能够单独或组合使用,非常便利,并且价格便宜。但是近摄镜的像差不能完全消除,由于景深变浅,可能还会轻微地影响到照片的清晰度。

   2)中空镜

   中空镜中心是一块透明的玻璃,周围有使影像朦胧的条纹。使用这种镜片拍摄出的效果是中间呈现的景物清晰,四周景物模糊,像是经过滤镜处理一样,使得照片充满艺术效果,是一种比较特殊的滤镜。根据最终拍摄效果的不同可以分为中空雾化镜、中空柔焦镜和中空近摄镜等多种不同类型。

 使用这种滤镜拍摄能够很好地将主体突出,但值得注意的是不能把光圈收得过小:否则会使四周模糊部分和中间清晰部分出现严重的边缘分界。

   3)偏振镜

   偏振镜的镜片呈深灰色,由两块平行安置的玻璃片构成。在玻璃片之间有一层经过定向处理的晶体薄膜,从外形上看它比一般的滤镜略显厚一些。

  在摄影过程中,偏振镜可能是使用最多的一种滤镜,它的两片镜片可以相对旋转,从而逐渐削除反射光和光斑。常用以滤掉天空中的偏振光,使天际间的对比更加清晰、真实。除此之外,还经常应用偏振镜消除非金属表面的炫光和反射光。

   值得注意的是,如果使用的数字相机是单反式数字相机,由于CCD的限制,使用20mm以下的超广角镜头时,镜头四周会出现暗角的现象,因此要千万小心。数字相机建议配备超薄型圆型偏振镜,以保证最终的画面完整性。

   4)半近摄镜

   半近摄镜一半是近摄镜片,而另一半是空的。有近摄镜片的一半可将近处的画面拍摄清楚,另一半却是正常的,可以对远处的拍摄主题正常对焦,从而保证一个很近一个很远的物体同时在一个画面上都是清晰的,造成一种超大景深的效果。使用半近摄镜还可以使另一半画面完全不合焦,通常配合大光圈可以产生特殊的景深效果。

   5)色彩增强镜

   色彩增强镜可以使色彩饱和度和反差增强,尤其是对红色、橙色和褐色3种颜色效果十分明显。但它的缺点是该增强镜的使用会降低成像的分辨率。因此当需要得到高分辨率的照片时,应该拆下镜头前所有的滤镜。

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