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第一課 -- 認識鏡頭
Q: 何謂焦距
A: 小學時做過這樣的實驗嗎? 將一塊凸透鏡放在陽光底下, 地上會產生一團很光的影像, 將凸透鏡上下移動, 地上的圓形光影會逐漸由大至小, 當光影最小時, 聚光作用足以將物體燒焦, 這時量度凸透鏡和地面的距離, 就是這塊凸透鏡的「焦距」了。中文名詞「焦距」真是可圈可點, 「焦」就是燒焦的意思嘛, 下次看到人家寫錯「蕉距」勞煩指正, 蕉是用來吃的, 和攝影並無關係。
Q: 廢話! 人家問鏡頭焦距, 你說凸透鏡幹嗎? 難道我未上過小學嗎?
A: 且慢動氣, 鏡頭的焦距和凸透鏡並無兩樣。
Q: 胡說! 鏡頭怎會是凸透鏡呢?!
A: 若不修正成像質素, 一顆鏡頭真的可以只用一片凸透鏡就能實現拍照了。比方說, 假如你有一片焦距是100mm的凸透鏡, 用一個適當長度的管子安裝在單反機身的鏡頭接環上, 管子另一端接上這片凸透鏡, 是真的可以拍照的, 這個DIY的管狀物體是個不折不扣的100mm鏡頭了。
Q: 加點解釋嘛, 為甚麼一個鏡頭有那麼多鏡片, 焦距又是怎樣計算的呢?
A: 只含一片凸透鏡的鏡頭是不可能得到優質和平面的影像的, 為了修正像場和實現控制光量的目的, 就需要用到多片鏡片的組合, 總的來說, 鏡頭內所含的透鏡不外是兩種, 凹透鏡和凸透鏡, 凸透鏡的焦距以+mm表示, 凹透鏡的焦距以-mm表示, 假如一片+80mm和+20mm重疊, 這個透鏡組合是100mm, 若一片+120mm和一片-20mm重疊, 這個透鏡組合也是100mm。不過要留意, 以上兩個例子是兩片鏡片重疊時的簡單模式, 若鏡片不緊貼而是有些距離的話, 鏡片組合之後的焦距就不是簡單的加減算法, 但無論如何, 鏡頭內有多少片鏡片也好, 這個概念也是一樣的, 總之, 一顆標示為50mm的鏡頭, 你當它是一片焦距是50mm的凸透鏡好了。
Q: 夠了夠了, 人家說標準鏡又是甚麼回事? 有甚麼鏡頭不標準?
A: 所謂標準鏡, 是看底片大小而定, 不同相機有不同的標準鏡規格, 一般來說, 以底片的最長那邊組成的正方形, 其對角線長度就是標準鏡頭的焦距。
Q: 那麼複雜的, 用算式嘛!
A: 你太心急了, 我還未說完呢! 舉例說, 135格式的底片尺碼是24mm x 36mm, 則邊長36mm的正方形對角線長度是50.91mm, 所以這個規格的相機以50mm為標準鏡頭。
Q: 為甚麼沒有數碼單反的標準鏡?
A: 動動腦筋嘛! 依照上述算式, 尼康數碼單反感光元件的最長邊是23.7mm, 組成的正方形對角線是33.51mm, 你用35mm的鏡頭做標準鏡不是一樣嗎?
Q: 標準鏡的焦距我明白了, 但你還沒說甚麼是標準不標準!
A: 一步一步來嘛, 所謂標準, 就是這顆鏡頭所看到的東西, 和人類一隻眼晴所看到的視野非常接近, 這就是「標準」了。
Q: 那麼, 標準鏡所看到的視野有多闊?
A: 有公式可算的, 詳細驗證我不解釋了, 只要知道2個數字, 就可以算出鏡頭的視角, 這2個數字是: (1) 焦距 (2) 底片對角線長度; 而公式是 【視角=ATN(對角線/2/焦距)X2】
Q: 這麼煩人的, 用數字計算嘛!
A: 你還是那麼心急, 承上例, 135底片對角長度=SQRT(24X24+36X36)=43.27mm
則50mm鏡頭的視角=ATN(43.27/2/50)X2=46度
DX format的對角線=SQRT(23.7X23.7+15.6X15.6)=28.37mm
35mm鏡頭的視角=ATN(28.37/2/35)X2=44度
Q: 等效焦距又是怎麼一回事?
A: 135是個最普遍的格式, 為了便於對視角的理解, 廠方簡單地將不同尺碼感光元件配用不同焦距鏡頭所獲得的視角, 跟135格式作對比, 其實這個焦距變換系數只是個簡單換算值, 你不是使用135格式的鏡頭, 比方說, 尼康數碼單反的焦距變換系數是1.5, 假如你使用35mm鏡頭來拍攝, 其視角相當於135底片配用50mm鏡頭所獲得的效果差不多, 因為35x1.5=50, 但你要留意, 你仍然是使用35mm的鏡頭, 而不是使用50mm。
Q: 廣角鏡和遠攝鏡是甚麼?
A: 還不簡單嗎? 焦距短過標準鏡的鏡頭就是廣角鏡, 焦距長過標準鏡的鏡頭就是遠攝鏡了。
第二課 -- 續談鏡頭的基本原理--對焦和變焦
第一課談過鏡頭的基本原理, 這課續談對焦和變焦鏡頭。先回答第一課的問題:
Q: 如果一支28-100mm前加個0.42x廣角會否影響成象呢?
A: 如果你是說AF Nikkor 28-100mm f/3.3-5.6G的話, 我看是不可能的, 原因是這顆鏡頭的濾鏡尺碼是62mm, 若你的廣角轉換鏡片的口徑小於100mm的話, 會產生很嚴重的黑角, 就算在APS-c sensor上也只能拍到圓形成像圈。
Q: 長時間曝光是否會增加雜訊??
A: 這要看該像素所感應的亮度而定, 一般來說, 越亮的像素單元產生的雜訊越不明顯, 越暗的像素單元因為不能決定正確的RGB值, 會受相鄰圖元渲染, 這就是雜訊。
Q: ""長時間曝光NR""功能開關與否,對夜間長時間曝光起甚麼作用呢??(我只知道開動後會令相片處理時間變長.)
A: Noice Reduction其實是將相鄰像素不同的RGB值作比較, 並減低其差異, 結果是淨化了畫面, 損失了細節。
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第二課開始, 這課是鏡頭原理的延續, 以補充第一課的不足, 所以只簡單地提及, 不涉艱澀的算式, 看官看過就算了, 無謂深究下去, 精於此道也不保證可拍得佳作的, 有機會的話日後再談。
Q: 我看鏡頭的說明書時, 常提到幾片幾組, 這是甚麼意思?
A: 「片」的的意思是這顆鏡頭的實體透鏡數量, 「組」的意思是兩片鏡片緊貼在一起。比方說, AF Nikkor 35mm f/2D含鏡片6片5組, 就是說這顆鏡頭由6片透鏡組成, 而其中有2片緊貼一起成為一組。每組鏡片的緊貼部份必定是相同曲面或平面, 緊貼表面完全吻合, 有個別的鏡頭會用到三片鏡片緊貼成為一組, 但這是很罕有的設計。
Q: 既然兩片鏡片緊貼的表面呈相同形狀, 用一片透鏡不是一樣嗎?
A: 絕對可以將一組透鏡造成一片的, 使用兩片透鏡緊貼成為一組的作用是利用個別鏡片的折光特性, 取長捨短優化光線進程, 使影像質素更為完美, 以前, 多片透鏡緊貼成為一組的設計是唯一的優化方法, 現在的技術確實可以利用一片非球面鏡取代一組球面鏡片。
Q: 鏡頭的焦距我明白了, 可是一個固定的焦距怎麼可以拍攝遠和近的東西? 我用凸透鏡在陽光下聚光, 只有一個位置可以使物體燒焦。
A: 首先要明白一個非常重要的概念, 鏡頭的標示焦距都是指對焦在無窮遠時的數值, 換句話說, 若沒有特定的機械對焦機構, 這顆鏡頭是不能拍攝較近距離的事物的。現在仍然以一片凸透鏡視作一顆鏡頭, 當這片凸鏡至底片的距離剛好等於它的焦距時, 遠方而來的光線以平行線的方式穿過透鏡, 經過透鏡的屈光作用, 剛好聚焦於底片上, 那麼遠方的景物就成為底片上很結實的「像」。假如景物不在無窮遠, 進入透鏡的光線便不是平行線, 聚焦點會在底片之後, 影像便模糊了。
Q: 那麼, 鏡頭為甚麼能拍到遠近景物?
A: 方法很簡單, 既然較近景物的實像會落在底片之後, 將凸透鏡前移一點不就行嗎?
Q: 我明白了, 怪不得將對焦環從無限遠旋離時, 鏡頭總是伸長了的。
A: 對了, 傳統的對焦方法就是將鏡頭向焦距以外的長度伸展, 就能實現近距離拍攝。
Q: 不用對焦環, 只將鏡頭從接環向前伸出, 可以拍到近距離嗎?
A: 可以的, 延伸管的作用就是這樣, 當額定焦距的鏡頭被強制地延伸至機身以外, 可大大縮短這顆鏡頭的最近對焦距離, 也是個很常用的微距拍攝方法哩。
Q: 但是, 為甚麼有些鏡頭在對焦時又不會伸長縮短呢?
A: 這是由於對焦的結構設在鏡頭的內部或最後方, 前者稱為內對焦鏡頭, 後者是後對焦鏡頭。
Q: 為甚麼不將鏡頭前移也可以對焦在較近處?
A: 第一課提過, 兩片透鏡重疊時, 組合焦距是這兩片透鏡的和, 若兩片透鏡不是緊貼的話, 組合焦距是隨距離遠近而變化的, 內對焦和後對焦就是利用焦距的變化, 將這顆鏡頭變成焦距稍短的「近視」鏡頭, 就能實現近距離拍攝了。
Q: 你是說內對焦和後對焦是改變了焦距嗎?
A: 是的, 內對焦和後對組鏡頭可看成一顆變焦鏡頭, 但變焦幅度非常小可以忽略不算, 而且變焦後只能對某個特定距離合焦。
Q: 變焦鏡頭又是甚麼?
A: 改變組成鏡頭的鏡片位置, 就是變焦鏡頭了, 最簡單的變焦鏡頭是由兩片透鏡組成, 當這兩片透鏡的距離改變時, 組合焦距也隨著改變。當然囉, 改變了焦距以後, 還得具有無限遠的成像能力才算有效的變焦。
第三課 -- 光圈和快門
有了相機和鏡頭之後, 隨著而來的問題是曝光量, 這課題包含三個元素, 感光值、光圈、以及快門。
感光值是底片或感光元件的敏感度, 感光值越高, 對光線越敏感, 需要較少的曝光量, 早期流行兩種感光值標準, 一是德制的DIN, 二是美制的ASA, 現在已統一為國際標準ISO, 從數值比較, ASA=ISO, 若你還擁有廿多年前的相機, 找不到ISO設定鍵, 直接用上ASA就行了。 感光值在某段時間內是個恆定值, 例如一卷底片只有一個感光值, 或者用數碼相機拍攝時也會根據實況先調好感光值, 實際拍攝時只會調較光圈和快門, 所以這課主題先說說光圈和快門, 感光值在下一課談到測光時再提。
Q: 甚麼是光圈?
A: 簡單說, 光圈是鏡頭的開孔。
Q: 這個開孔是怎樣量度的?
A: 開孔的數值是指透光量。
Q: 1.4, 2, 2.8等等數字是啥意思? 為甚麼不是以倍數累進?
A: 若通過鏡頭的光量沒有損失, 全部到達感光平面的話, 其光通量是1, 光通量只有一半是1.4, 這裡先解釋一個光學定率, 當點光源呈錐形擴散時, 錐形的任何一個截面的亮度也不同, 每單位面積所獲得的照度跟照射距離有關, 其關係是和距離的平方成反比, 即是說距離增加1倍亮度卻減弱「2的開方根」倍率, 通常以1.4的較簡單小數表示半光通量的倍率, 所以, 鏡頭的相鄰光圈值都是以1.4倍累進的。
Q: 有點明白了, 不同鏡頭的相同光圈值, 其開孔直徑也是相等的, 是嗎?
A: 不是, 光圈值只是一個透光量的指標, 和光圈葉片的真實開孔直徑無關。
Q: 我有點糊塗了, 請再解釋清楚好嗎?
A: 鏡頭的透光量除了和光圈開孔有關外, 還跟鏡筒長度有關, 相同開孔下, 鏡筒越長透光量越小, 而通常鏡筒長度也約莫等於該鏡頭的焦距, 所以, 光圈值的正確含義是指該特定焦距的鏡頭在某個光圈開孔直徑時的透光量, 正因如此, 刻在鏡頭上的最大光通量是以比率值來標示的, 例如1:2.8指該鏡頭的最大光圈值是2.8, 光圈值的正確寫法是f/2.8, f就是指該焦距下的光圈值, 由於光圈值的數字是分母, 也就是說光圈值越大, 開孔越小, 但要留意, 雖然不同鏡頭相同光圈值的真實開孔不同, 但其光通量是相等的, 這是由於廠家設計製造鏡頭時已精密計算, 使用戶有因可循, 只需要知道光通量而無須理會真實開孔大小。 花了這麼冗長的篇幅有助於理解以下的問題。
Q: 變焦鏡頭調至較長焦距後光圈小了很多, 是因為焦距改變還是鏡筒長度改變?
A: 大部份的攝影理論書籍都有提到這個公式: 光圈值=鏡頭口徑/開孔, 那麼, 前組鏡片最小直徑=焦距/光圈值, 舉例說, 假如需要設計一顆400mm f/2超級大砲, 其鏡片口徑至少是200mm。非恆定最大光圈值的變焦鏡頭在遠攝端時有效光圈值縮小可能是因為焦距改變, 也可能是鏡筒長度改變, 大部份恆定光圈變焦鏡頭的鏡筒不改變長度, 所以就算在近攝端時光圈值並無得益, 有些恆定光圈值的變焦鏡頭改變焦距時鏡筒長度也會改變, 但幅度不會很大。
Q: 微距鏡頭在最大放大率時光圈值也縮小, 是因為鏡筒伸長了嗎?
A: 是的, 可將公式修正為: 光圈值=鏡筒長度/開孔, 配合延伸管使用也同一原理, 縱使光圈刻度沒有改變, 但實際光通量已非該光圈值所示, 具有內置測光系統的相機會自動修正, 但使用外置測光錶時還得考慮失光因素, 依照本題的修正公式作出適當補償大概錯不了。
Q: 光圈大致上明白了, 快門又是甚麼?
A: 快門比較容易理解, 可活動而閒置時卻遮蓋著底片的擋片就是快門, 但是這擋片的開合時間必須很準確。
Q: 快門有那些類型?
A: 以設置的位置分類, 有鏡間快門和焦平快門。
Q: 鏡間快門是藏在鏡頭內的嗎?
A: 是的, 就像光圈葉片那樣, 鏡間快門裝在鏡頭內, 有些設計是光圈和快門是兩個獨立的結構, 另一些是兩者整合為一。
Q: 鏡間快門有甚麼優點?
A: 鏡間快門結構簡單, 運動慣量小, 寧靜, 準確, 耐用。
Q: 焦平快門又是啥?
A: 焦平快門緊貼底片, 焦平就是焦點平面的意思, 焦平快門由兩片簾幕組成, 兩片簾幕以預定的時間差往相同方向運動, 時間差就是快門速度。
Q: 焦平快門有甚麼優缺點?
A: 鏡間快門的優點負面, 就是焦平快門的缺點, 而且造價很貴。
Q: 鏡間快門有那麼多好處, 為甚麼還要用焦平快門。
A: 單鏡反光相機以同一顆鏡頭同時實現取景和拍攝, 鏡頭需恆久保持透光不能有擋片遮蓋, 所以快門機構必須移離, 遷往焦點平面是唯一的解決方法, 今天的焦平快門已經非常耐用可靠了, 有個別的單鏡反光相機仍然使用鏡間快門, 優點是全速閃光同步, 缺點是時滯嚴重, 不利於運動攝影。
Q: 焦平快門的速度快過鏡間快門很多, 為甚麼?
A: 因為焦平快門和感光平面緊貼, 感光是在兩塊簾幕相隨運動的間隙進行, 只要把兩簾的起動時間控制得準, 感光面各部份都有等值的曝光時間, 鏡間快門更易做到更高速, 但由於它遠離感光面, 極速快門對感光面的各部份開啟時間並不平均, 失去實用性。現時焦平快門的極速達到1/16000秒, 但在實用層面上, 1/4000秒夠用有餘了。
Q: 快門的級別是怎樣的?
A: 快門的級別比較簡單, 雙倍時間有兩倍曝光量, 所以, 相鄰的快門速度都是以整倍累進的。
Q: 閃光同步快門速度又是甚麼?
A: 上文說過焦平快門在較高速運動時, 曝光是在兩片簾幕追逐的間隙中進行的,
閃光的持續時間大約只有1/10000s至1/100000s, 要保證感光面各個部份都能捕捉閃光, 就必須在某個快門速度下才能實現, 這速度下, 前簾跑完全程後, 後簾剛開始啟動, 感光面有個很短暫的時間完全暴露, 這就是閃光同步快門的速度上限, 當然, 再慢的速度由於完全暴露的時間更長, 也可跟閃燈同步, 大部份鏡間快門均可全速和閃燈同步。
Q: 為甚麼有些同步速很快? 有些很慢?
A: 跟焦平快門的物理結構有關, 早期135單反相機的焦平快門簾幕取橫走式設計, 即是說簾幕走畢全程的距離是36mm, 簾幕是用布料製造, 被捲成圓筒狀直置, 靠彈簧拉力運動, 這樣的結構使簾幕運行速率不高且行程較長, 最高閃光同步速度只得1/30s甚至更慢, 即使深化改良也很少能超過1/100s; 今天的焦平快門全部採用縱走式, 運動行程縮短至24mm, 簾幕改以輕金屬製造並以電磁馬達驅動, 速率高很多了, 高階的135單反的閃燈同步速可達1/250s或更快, 中低檔的也輕易達1/125s, 更有些尼康的數碼單反的快門簾只具擋光作用, 實際曝光是透過向感光元件通電來實現的, 其標示的閃燈同步速高達1/500s, 其實在1/8000s也能跟閃光同步的, 因為無論在任何快門速度下, 按下快門鈕時, 感光元件已完全暴露了。
Q: 光圈和快門我都明白了, 兩者有何關係?
A: 打個比方, 盛滿一桶水有很多方法, 盡開水龍頭, 很短時間就行, 將水龍頭的開度調小, 要多一點時間才滿, 在相同曝光量的條件下, 光圈和快門也像這樣的關係, 當然, 其實際意義比盛水複雜得多囉, 請看下一課的「測光與曝光」。 |
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發表於 2007-3-2 11:34
置頂卡
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發表於 2007-3-2 22:12