人像镜头还能怎样进步?从135mm说起

严格来说任何镜头都可以拍摄人像,但在擅长,甚至专注人像领域的镜头里,85mm和135mm是最经典的两个焦段,其中85mm更可以说是百家争鸣,几乎每家都有至少2颗不同最大光圈的85mm镜头,而135mm相对要低调很多,有的玩家甚至觉得100mm就能替代它的作用,但也有不少玩家把它奉为神明(特别是佳能135L),那么为什么厂商相对要冷落它?作为肖像、半身特化镜头,135mm有什么设计特点?如果有新技术加持,它能达到怎样的高度呢?

人像镜头还能怎样进步?从135mm说起

相对于可以Plannar,也可以Sonnar改型的85mm而言,135mm几乎都基于Sonnar结构而来,这是一个距今已有近90年历史的经典设计,照搬教材的历史我就不多说了,Sonnar设计的经典在于可以让中长焦拥有较大光圈,但注意!Sonnar本身是一个简单结构,最开始的蔡司Sonnar 50mm F2仅仅是3组6片,后来的Sonnar 50mm F1.5也不过是将最后一组扩展成双胶合变成3组7片(如上图),哪怕是经典程度最高的Olympia Sonnar 180mm F2.8也不过是3组5片,毕竟这些经典结构源自二战前,照搬到现代数码传感器面前就只会是灾难……所以现代设计都是在这些经典设计基础上一步步改进而来,不可同日而语。

镜头光学设计的大致顺序往往是:确定镜头焦段、亮度等规格;摘用经典设计;规格精细化(口径、防抖);镜片规格布局(多少镜片,什么镜片,镜片/光阑位置,F值,周边光亮调整等等);像差计算(会反复回到上一步进行调整);MTF评价;总结光学性能。当然这只是一个非常简单的流程,但其中涉及到的变数也不少,镜头的升级主要是为了满足新型号传感器的性能需求,这在像素总数不断飙升的时代显得尤为重要,因为随着传感器解析力的提高,镜头像差就越发容易成为瓶颈,所以新镜头其实就是像差校正效果的总集。

人像镜头还能怎样进步?从135mm说起

从135mm的设计来看,这是一个用途相对单一的焦段,也是一个比较容易达到高标准的焦段,以经典的佳能135mm F2为例,它的用料很简单,10片镜片里只有第2和第4是相对特殊的FCD1。但值得注意紧接低色散镜片的第5片是一个厚度很薄的弯月形凹透镜,第1面的曲率小于第2面,虽然不是特殊镜片,但它的主要设计目的是校正场曲,因为半径同号且值差很小(135L的这块镜片第1/2面曲面半径分别是27.722/23.809),所以它不需要很大的厚度就可以获得给定正光焦度的效果,也是它MTF非常平稳的重要原因之一。整个镜组第6/7和第8/9是全胶合,没有非球面,加工和公差控制难度相对不高,而且成像质量有目共睹,不需要我再多赘述。

也正因为这样一颗发布于1996年的镜头在数码时代依然可以达到非常高的水准,也正从侧面印证了Sonnar结构衍生设计的优秀性能,但换个角度来看就是说,135mm是一个很难突破的类型,类似的情况在50mm、35mm端也一样出现过,但这两个焦段的传统设计在当下至来看少是有不少问题的(F1.2/1.4级大光圈光线高度较高,容易引发较强轴外像差也是原因之一),而135mm则没那么多毛病,而且物美价廉广受欢迎,这也正是厂商对135mm更新态度不积极的关键原因。

人像镜头还能怎样进步?从135mm说起

那么,如果要有一颗新的135mm大光圈人像镜头,我们的要求只能说是精益求精,比如更少的像差/更高的分辨率,更好的焦外虚化效果……这个压力并不在已经有强力135mm(或105mm)人像镜头的品牌肩上,而是在准备推出自家第一款135mm人像镜头的品牌,比如索尼肩上,所以135mm F1.8 GM有怎样的设计与表现,就基本代表了135mm等人像特写镜头相当一段时间的未来上限。

135GM并不是索尼第一颗135mm F1.8,A系单反/单电就有一颗Sonnar T* 135mm F1.8 ZA,从名字上不难看出它的结构特性,这颗镜头的总体设计思路与佳能135L比较契合,所以针对E卡口的135GM从策略上来说就必须试着往前迈一步。先看看它的结构吧:

人像镜头还能怎样进步?从135mm说起

和佳能135L、135mm F1.8 ZA一样,135GM依然是第2/4采用低色散镜片,虽然没有拿到镜片数据,但第2片应该是FCD100,第4片是FCD1,这两片低折射率镜片的异常分散性都比较高,有利于校正二级光谱,所以理论上它的色差校正能力会强于其他两款。而且第5片采用了非球面镜片,这显然是有意图的增强分辨率并优化焦外点扩散形态,除此之外135GM还采用了11片弧形光圈,目的当然是为了全开时孔径更趋近圆形,佳能135L只有8片,135mm F1.8 ZA则是9片,哪怕同样是新款镜头的适马135mm F1.8 ART也是9片,且没有非球面(但低色散镜片多了2片)。

不过也不是不能挑骨头,第2片第2面和第3片第1面的曲率非常接近,这就会导致第3片(整个系统第5面)的反射光会在与第2片(整个系统第4面)之间反复,相对会比较容易形成眩光,事实上135GM的眩光确实是比较明显的:

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而且短法兰距也自然让它的出瞳位置更靠后,所以从后部看进去,135GM的光阑要比135L小不少,这方面的原理在以前也详细解读过,在这里也就不多说了:

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那么,对比保有量相当高的佳能135L,索尼135GM的性能优势有多少?从Lensrental的离机MTF测试来看,135GM几乎是“拳打佳能脚踢适马”的架势,从10pl/mm到50pl/mm的中心部分都远远甩开了同类镜头,黄金分割点位置虽然领先幅度没那么大,但依然是冠绝群雄:

人像镜头还能怎样进步?从135mm说起

MTF可以告诉我们在特定条件下(比如大多数镜头厂商会给定频率来解不同位置的传递值),镜头对不同频率、不同对比度的传递能力,但最终成像效果还得级联传感器自身的MTF(也就是察觉阈),而135GM的实拍对比如下:

人像镜头还能怎样进步?从135mm说起

此图为100%放大,结合A7R3的135GM(右图)的中心部分解析力明显强于135L(左图)+5D4,这里面有镜头的功劳也有高像素机身的功劳,如果你觉得135L焦内都已经相当锐利的话,那135GM的进步可能会更让你吃惊……

虚化是135mm大光圈镜头的看家本领,可以说买它的人几乎都是奔着虚化效果而来,对虚化效果产生影响的因素主要是球差、光圈形状和口径蚀,这个我在以前专门写文章说过,简单来看负球差会导致背景点扩散呈亮度收敛于光斑边缘的形态,这是形成二线性虚化的主要原因,所以要“奶化”的背景虚化就得偏向于正球差,让收敛于光斑边缘的光亮扩散开来(但这个程度把握不太好拿捏,稍不注意就会影响分辨率),而且还要控制好研磨工艺,否则光斑内部容易出现一个个类似洋葱圈的同心圆;而光圈形状越圆点扩散形态就越圆,口径蚀越小也意味着边缘光斑形变发生位置不会过于靠近中心,也形态也不会变化得过于明显。

上面所说的这些理论,都可以成为观测背景光斑验证虚化效果的论据,对比一下135GM和135L的背景光斑吧:

人像镜头还能怎样进步?从135mm说起

先看135L虽然这颗我用了十几年的老镜头内部有点脏了,但也不难发现135L本身的光斑内部比较干净,而且8片光圈叶也能做到很圆。边缘存在一定程度的黄绿色环,实际上这就是轴向色差的体现,这说明它的D线色差校正做得不够好,二级光谱没有有效改善,所以它的背景虚化相对会比较容易出现带色环的光斑,焦内也有比较明显的倍率色差。

人像镜头还能怎样进步?从135mm说起

而135GM的光斑可以用漂亮来形容,非球面镜片的加工工艺很到位,整体呈现是干净、圆润,从光学效果的角度来看135GM的虚化性能上限会更高一点。

不过虽然有82mm口径,但实际上135GM的口径蚀还是比较明显,特别是在对焦点逐渐放远的情况下,下面就是对焦点设置在0.7米-1米-2米时的虚化差别:

人像镜头还能怎样进步?从135mm说起

人像镜头还能怎样进步?从135mm说起

人像镜头还能怎样进步?从135mm说起

背景光源的物距大约在100米左右,那为什么这么小的对焦点位置变化会引发如此明显的虚化区别?虚化的计算其实就是弥散圆的计算,我们假设对焦点物距为Ua,像距为Va,背景发光点物距为Ub,像距为Vb,光阑孔径D=焦距f/光圈N,弥散圆直径C,那么有如下几何关系:

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将透镜公式1/f=1/v+1/u带入上式并整理可得:

人像镜头还能怎样进步?从135mm说起

因为Ua远大于f(135GM的最近对焦距离为700mm,而焦距仅仅135mm),所以为了方便计算,这道式子可以简化成:

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可以看到当Ua变大,也就是对焦点朝远处移动时,分子在变小,分母在变大,所以C会随之变小,那么代入我们135GM的拍摄实例数值进行计算,可得0.7米时C=14.36mm,1米时C=10.02mm,2米时C=4.96mm,可以看到扩散点的收敛速度随对焦点的位置变化而变化,且较为剧烈(PS:此环境下,85mm F1.4在1米对焦距离时C=5.1mm,与135mm F1.8在2米时比较接近,假设它们的光斑性质一致且视角不能作为参考系,那我们就很难分辨它们之间的区别)。

这里也可以看出光圈值的影响,如果是佳能135L在1米对焦距离全开光圈,那么此时的C=8.2mm。当然,这个数据并不绝对准确,但能反映变化趋势,因此更大光圈+更近对焦距离对虚化光斑的直径影响还是比较大的。

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对焦距离的影响并不仅仅是虚化效果,也会影响像差表现,镜头的设计优化基本是针对无限远处对焦时的镜片位置,所以在近距离对焦时,像差其实往往会变得相对更明显,上图就是一个比较典型的例子,可以看到无限远处时的像散、色差和彗差相对近距离对焦都有更好的收敛效果,而这一点其实在135GM上也有呈现:

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近距离对焦时可以看到在刚刚脱离景深的位置,存在一定程度前景偏紫、背景偏绿的轴向色差,但这是在放大观察的情况下才比较明显,对焦距离较远时几乎就没有色差出现了,所以135GM的总体色差校正做得还是很不错。

而有口径蚀的存在也就意味着全开光圈时135GM会有一定程度的暗角,不过对于一颗需要氛围玄学加持的人像镜头来说,暗角反倒能增强主观美感,所以完全不是问题。

人像镜头还能怎样进步?从135mm说起

在A7R3的加持下,我对135GM的性能表现很满意,作为最新款135mm大光圈人像镜头,它算是站在前人肩上的一次再进化,目前来看各家的135mm大光圈素质都相当高,这更像是一次华山论剑式的对比,大家都是高手,即便是输掉的一方也依然有着出色的性能,而想要突破现有设计或许只能等到更高像素机型问世才有希望了,这对于不想特别烧器材的玩家来说无疑是一件幸事。


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