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广角镜头大光圈意义何在(大光圈广角镜头的好处)

广角一般而言主战场会定义为风光,而风光摄影的基本共识就是要缩小光圈,其目的不外乎是降低像差和均匀像场,但随着新时代镜头设计日趋靠近“全开即可用,甚至最佳”的方向前进,在广角端是否也有着相同的趋势,又或是达到了什么程度呢,索尼24mm GM或许就是一个转折式的答案。 ...

广角一般而言主战场会定义为风光,而风光摄影的基本共识就是要缩小光圈,其目的不外乎是降低像差和均匀像场,但随着新时代镜头设计日趋靠近“全开即可用,甚至最佳”的方向前进,在广角端是否也有着相同的趋势,又或是达到了什么程度呢,索尼24mm GM或许就是一个转折式的答案。

首先一个问题:广角的共识既然是要缩光圈,那为什么要做F1.4?换句话说就是大光圈到底能带来除了虚化之外的什么好处?这其实是一个非常基础的问题,答案当然是可以降低快门速度或降低ISO呗,但更深层的理解是增大通光量,大光圈这意味着快门速度固定的情况下传感器会接收到更多的光子,势阱内会有更多的光生电子,降低程控电压增益倍率(也就是降低ISO),而这都是提高动态范围和信噪比的基础。

就这么说可能会有点枯燥了,用实拍举例吧,以A7R3+24GM在相同机位手持拍摄的两张照片:

上面这张是F1.4+ISO 100,下面这张是F5.6+ISO 800:

因为光圈与ISO的此消彼长,因此快门速度是相同的,拍摄时间间隔不超过20秒,再加上是阴天,所以也可以基本认定为环境照度是相同的,这时候我们放大来看中间调和暗部:

仔细看不难发现,右侧的F5.6+ISO 800出现了一定程度的噪声,而左侧的F1.4+ISO 100很干净,而且这个差距会在后期调整暗部细节时更进一步放大:

都是简单粗暴的亮部-100,暗部+100,左图为F1.4+ISO 100,右图为F5.6+ISO 800,而且是理论上更有利于小光圈的边缘区域,但毫无疑问前者的信噪比表现更出色。

再举个弱光环境的例子好了,对于我这种手残党来说24mm哪怕有五轴也顶多只能在1/25秒下手持,这时候F1.4+ISO 800能够很好地进行拍摄,但为了照顾边缘而缩小光圈到F4,我就必须提高ISO到6400,那么再来对比:

应该是更明显了,动态范围和信噪比都因为缩小光圈而增加的ISO而降低了,当然在晴朗白天拍摄时我们可以通过降低快门速度来匹配,而大光圈能提供给我们的就是灵活性,可以在更大光照变化幅度的情况下不改变ISO,实现高动态范围和信噪比,而这两点都是风光摄影的画质表现核心要素。

你可能会说:F1.4拍风光那景深怎么解决?根据超焦距公式:

f为焦距,N为光圈F值,c为弥散圆,不难计算出全画幅传感器24mm镜头在F1.4时的超焦距对焦位置在13.6米左右,此时从6.8米处到无限远都在景深范围内,而这个距离对于大山大河式的风光摄影是完全没有问题的,景深在此主题下不应该视作问题,真正的问题还是在像差和像场均匀性上,那24GM在这两方面做得如何呢?像差方面,应用于风光的广角镜头有几大天敌:场曲(以及光轴偏移)、像散以及慧差,至于畸变、暗角等都能通过机内校正得到很大程度的缓解,所以不是问题(感谢伟大的数字成像时代),而这前面那几位大哥不能机内校正,所以是真考验设计实力的地方。

先看场曲,从我的测试来看,24GM的场曲是非常轻微的,即便是在F1.4全开的情况下对近中远距离,平行于焦平面的物体进行拍摄,也没有发现因场曲导致的松散问题,这方面做得没话说,比佳能24mm F1.4L II强相当多,能与它一战的唯有TS-E 24mm,但那是F3.5起步的,可比性小了很多。同时也就顺便解答关于F1.4全开时分辨率均匀性的问题:从中心到边缘,表现都非常出色,下图均为景深内的最边缘100%截图,左侧的F1.4并不会明显逊色于右侧的F5.6,别忘了这可是在4200万像素数毛的情况下:

前面没有提到色差,这对于24GM来说是一个设计上潜在的问题,因为对于风光摄影来说,重点当然是控制好位于焦内的垂轴色差,这方面24GM的表现非常好,短中长三个参考波长的校正都很好,所以即便是高亮大光比物体边缘,F1.4全开只要在焦深内,就可以把色差控制得相当出色:

但问题在于它轴向色差实在是有点放飞自我了,这会导致一个问题,当焦平面与被摄体面存在夹角时,轴向色差会出现在靠近景深边缘的高反差物体上,比如下面这张:

路灯接近景深边缘,开始出现很明显的紫边,对画面形成了很明显的影响。而24GM完整的焦内外色差表现可以看下图:

焦内很OK,焦外就开始浪,这是24GM色差的一大特色,所以使用的时候要稍微注意一下。当然如果实在是在构图上规避不了,那就只能缩小光圈了,在F2.8时情况就缓解了很多:

眩光和鬼影方面,因为玻璃镜片无论镀膜技术多牛X也避免不了反射,所以24GM的眩光是存在的,而且还不会特别隐晦,但这虽然说是光学缺陷,但影响不算大,了解即可:

总体来说作为风光镜头,索尼24mm F1.4 GM在全开时就能释放出相当强的性能,为风光主题提供了更多可能,比大多数同类型镜头要强不少。

但显然,24mm的视野并不像更广的广角那样局限于风光,它能拍摄的主题还有不少,比如近距离下的环境人文,因为有F1.4光圈,在这种情况下的虚化效果就比较重要了。索尼官方虽然说得很玄乎,但是骡子是马遛一遛就知道了,还是老规矩的光斑测试:

非球面镜片导致的洋葱圈还是可以看到,而且轴向色差导致的彩色亮边也是比较明显,严格来说算是中规中矩的虚化表现,但光斑形状很圆,因为足足有11片光圈叶,星芒爱好者可以在小光圈下拍出这种效果:

虽然有67mm的滤镜口径,但前镜组实际不过48mm左右而且是非灯泡设计,所以24GM的口径蚀还是有点明显,在极边缘出的光斑会呈现出如下状态:

因此它的原生暗角并不会小,但好在有机内校正,开启后的效果很明显。当然,机内校正无非也就是吃动态范围强拉暗部,如果暗角实在太大还是会导致边缘噪声增加,这在手机广角摄像头里并不算少见。顺带可以对比在开启机内校正的情况下,F1.4全开和F4.5的暗角差异,就用GIF来直观一点呈现:

再上一张微距拍摄的胡须爷爷吧……家里有小朋友(特别是男孩)的应该都认识这位明星,顺便可以看看背景光斑虚化:

种深背景的虚化还算不错,最重要的是这颗24mm镜头还有24cm的最近对焦距离,可以让虚化效果达到更好的水平,但这里其实也有一个长久以来的理解误区和迷思,为什么随着焦距变短,最近对焦距离也可以越做越短,甚至一直都有人觉得以前的卡片机和现在的手机微距效果更出色,可以把物体拍得更大,但果真如此么?

说微距就必须要说放大倍率,而放大倍率m=像长I/物长O,10mm长的物体在传感器上占幅也是10mm,就可以说放大倍率是1倍或1:1,官方数据表可以很容易查到镜头的放大倍率,比如24GM就是0.17倍,换言之一个10mm的物在传感器上最大也不过只能做到1.7mm,根本算不上微距,所以广角镜头的对焦距离近并不等于它的微距性能强,这一点对手机或DC也同样适用,它们看上去可以拍得更大是因为它们在明显更小的传感器上集成了更多的像素——同样是在传感器上占长1.7mm,但对于36mm X 24mm的全画幅相机来说这一点儿地方根本没多少像素,但对于只有7.4mm X 5.6mm的1/1.7英寸传感器来说因为占比更大,像素更多,因此图像可以放得更大,这就是误区的本源。那接下来的问题是,为什么广角镜头对焦距离可以更近呢?其实放大倍率结合焦距f、物距u、像距v还有如下多种等式:

简单移项不难得出:

在固定放大倍率的前提下,比如我们还是以24GM的0.17倍为例好了,可以算出此时它的像距为28.08mm左右,而如果是一颗50mm镜头呢?像距就来到了58.5mm,这意味着镜头对焦时后主平面要更往前推3cm左右,在具体镜头下这是有难度的,所以广角镜头先天就更容易近距离对焦的机械设计。

除此之外,因为对焦距离d=u+v,所以还可以得出以下算式:

这下应该更好理解了,对焦距离与焦距成正比,在相同放大倍率下广角镜头的对焦距离先天就短于长焦镜头,其实从直观的视野角度也应该很好理解:把相同的物体拍到铺满相同的一块传感器上,广角镜头当然要走得更近一些,即便这时候它们的像占幅是相同的。

那么短焦距的广角镜头有没有能做高放大倍率的呢?欣赏一下来自老蛙的25mm F2.8 2.5-5X在5倍放大马力全开时拍摄的胡须爷爷吧,你可以对比一下前面拍的那张,感受一下这接近30倍的放大倍率差距有多恐怖:

老蛙这颗镜头我们回头再聊,顺便可以请大家思考一下“定焦镜头因为结构简单所以更容易做大光圈”这种同样经典的误解说法问题出在哪。回到主题上,说到底索尼24mm F1.4 GM是一颗相当彪悍的镜头,在体积控制相当厉害的前提下(几乎是各家尺寸最小的24mm F1.4,这是因为广角镜头出瞳位置很靠后,单反因为法兰距较长的原因就需要重度反望远设计,以将其往前推,而无反因为法兰距短,先天就可以简化这个设计,所以更容实现轻便,而且优势也仅限于工业设计),出门旅行带着它着实是靠谱出片的安心保障。防尘防滴、镜身质感也都符合GM级做工,模拟的机械光圈环可以在有级和无级之间切换,方便照片与视频拍摄时的不同需求,24GM对于A7R3来说也是一个很不错的视频镜头选择,因为在4K下它有1.7倍左右的超采裁切,可以实现等效全画幅41mm F2.4左右的规格,当个标头使还挺不错。

很多人在质疑这个焦段的冷门,但你仔细想,它的定位是非常独特的,35mm、28mm、20mm、18mm等等都替代不了,24mm也是历史悠久的经典广角焦距,所以焦段从来没有错,错的只会是使用它的方法。作为一颗F1.4全开就非常凌厉的广角镜头,在做好准备工作的情况下,它能够提供更广阔的前后期创作空间,索尼作为光学设计的后来者,这些年的进步还是有目共睹的,对于一些不足和瑕疵,有则改之无则加勉,继续努力吧!

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