10.23 站在歷史巨人肩上,RF 85mm F1.2鏡頭詳析

雖然嚴格來說任何焦段都能拍人像,但要論人像攝影,85mm依然是當之無愧的首選:透視壓縮幅度合宜、人像主題拍攝距離不遠不近,再加上這是一個即便在光學材料不那麼發達的時代也相對容易在超大光圈與體型上找到權衡點的焦段,因此85mm人像鏡頭既可以實現淺景深高速度,商品價格也能得到較好的控制,成為各大品牌的兵家必爭之地。

站在歷史巨人肩上,RF 85mm F1.2鏡頭詳析

從歷史角度來看,全對稱設計是中長焦大光圈鏡頭曾經的主流,這裡取85mm裡較為極端的一個例子——尼康Repro-Nikkor 85mm F1.0:

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你沒看錯,是F1.0!全對稱Planar設計,而且還是一顆1倍放大的微距鏡頭。這種設計的第一個特點就是全組移動對焦,因此實際使用需要配合皮腔,由此引發第二個特點,有效光圈和有效焦距變化(呼吸效應)劇烈,在最大放大倍率時該鏡頭有效光圈為F2,足足掉了2檔。而對稱型的細長結構再加上大孔徑、大視場,就必然使得漸暈光闌遠離光圈孔徑並且直徑有限,這會帶來非常明顯的口徑蝕和暗角。

全對稱系統在垂軸放大倍率為-1時,第一近軸光線光路對稱於光圈面,因此前後半部軸向像差大小和符號均相同,而倍率像差大小相同符號相反,所以全對稱系統的軸向像差為半部像差的兩倍,倍率像差則抵消為零,因此它很適合用作轉場鏡組,搭配軸向像差校正組,這也是大多硬式內窺鏡的設計模板。但往往在使用時因為垂軸放大倍率並不為-1,這時候第一近軸光線不對光圈面對稱,因此全對稱就失去了本來的意義,這就催生了結構參數失對稱的方式,比如前後組鏡片選型和尺寸不同,但總體來說依然能看出對稱的“對稱型”設計(也就是非對稱雙高斯型)。在近年來新款發佈之前,超大光圈85mm一直是基於材料進步的對稱型結構傳承,比如1976年的FD 85mm F1.2 S.S.C:

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再比如1982年的Nikkor 85mm F1.4s:

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以及1989年的一代EF 85mm F1.2L:

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和2006年的二代EF 85mm F1.2L:

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不難發現儘管相隔數十年,但這些鏡頭基本都基於相同的對稱型設計(即便是沒有列入圖裡的其他品牌大光圈85mm也是如此),直觀上的變化主要只有一個,那就是隨著高折射率材料的不斷演進,前組越來越小。而這種大光圈設計的典型特點就是不需要太多的鏡片,結構簡單,再加上專利也已到期(雙高斯已有110多年曆史),隨著國產玻璃廠實力的增進,這才催生了一大票國產85mm F1.4甚至F1.2鏡頭,類似的還有50mm F0.95等產品……基本不需要細看就可以下定論,一定是基於對稱型雙高斯的設計。

結構簡單有簡單的好處,特別是對於七八十年代的老鏡頭(比如西蔡)來說,非環保高折射材料的大量使用使得短波長透過率明顯比現代鏡頭更高,因此往往色彩非常濃郁,所以一般老鏡頭直出的顏色就相當“德味兒:

站在歷史巨人肩上,RF 85mm F1.2鏡頭詳析

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上圖為FD 85mm F1.2 S.S.C樣張,不得不說色彩確實很漂亮,事實上像EF 85mm F1.2系列也同樣以色彩而聞名。這種簡單粗暴的設計在膠片時代或民用數碼攝影誕生初期並沒有什麼問題,但當我們買入高像素時代後,放任的像差就會產生一系列的連鎖問題。首先是大量的球差導致分辨率偏低,以EF 85mm F1.2L II為例,在2000萬像素時代的中心部分還可以說是具備不錯的銳度,但在3000萬像素EOS R身上就已經開始呈現疲態,邊緣更是迅速崩塌,縮光圈雖然有一定提升,但大家買它圖的不就是F1.2?

其次是色差難以校正,前面提到了全對稱會增強軸向像差,其中對大光圈人像鏡頭影響最大的就是色差,對稱型設計也不例外,而且因為失對稱的關係還很容易造成倍率色差復現,再加上高折射高透材料往往難以抑制二級光譜,所以傳統設計的85mm大光圈鏡頭色彩雖濃郁,但高反差區域前景紫邊、背景綠邊會直接地呈現在圖像之中:

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依然是FD 85mm F1.2 S.S.C樣張,這個紫邊在2400萬機型上就已經無法直視了,而在高分辨率時代,這些缺點會隨著採樣率的增加而更容易被直觀觀測到。

而第三個問題是對焦方式過於傳統,固定鏡尾一片+前組全浮動對焦的形式在三十年前還算是新穎,但這種需要移動大量鏡片的方式顯然不利於自動對焦馬達的設計,對焦環線性直連凸輪筒的對焦阻尼也相當大,所以EF 85mm F1.2L II甚至採用電機驅動的方式來增強手動對焦手感,但無論怎麼設計,都必然會導致鏡筒粗大且效率低下。

所以在新時代,85mm大光圈人像鏡頭也必須迎來設計變革,第一個跳出來的就是蔡司,而它也恰恰是雙高斯等傳統設計的締造者,由它來打破傳統感覺還挺微妙的……對單反結構來說,需要預留足夠長的鏡後距來放置反光鏡箱,所以拓展思路的方向就只能在前組,這對光學設計來說有幾個重點,首先,改進方向的基本只有望遠結構,所以增加前組複雜度意味著體型變大、選型難度增加、成本增加,所以不需要太仔細看,基本上一眼就能察覺到無論適馬85mm F1.4 ART:

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蔡司Otus 85mm F1.4:

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還是佳能EF 85mm F1.4:

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它們都是3~4大群結構,以光圈為界的前組明顯比後組複雜,適馬與蔡司濾鏡口都來到了86mm,體重也都超過了1100克,即便是最輕的佳能85mm F1.4也有77mm,950克,而且最重要的是,它們都“只做到了”F1.4而不是F1.2,這區區1.4倍通光量的差距就會導致更嚴重的選型與加工難度,因此新款單反結構85mm大光圈鏡頭都在F1.4附近。

即便是隻比較這三家,各自也有著鮮明的特點:適馬主打高性價比,佳能改進對焦性能(中後段少部分鏡片移動對焦,效率明顯提升,並且加入光學防抖機制),兩者的像差表現其實依然不怎麼地,主要功能是品牌建設上的“補缺”,而蔡司則是瘋狂堆料,效果也是最好,但完全建立在價格勸退的前提下實現,而且沒有自動對焦(政策關係)。

所以,最大的問題還是源自結構,在當前大環境下,兼具成像質量和相對低價的重任就落到了無反結構身上,而搶在前頭的就是佳能RF 85mm F1.2L,先看結構:

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與自家EF 85mm F1.4有些接近,但總體來說,短鏡後距的無反結構可以在後組下更多工夫,這一點對比蔡司和適馬方案就尤其明顯,特別是它還是一款F1.2自動對焦鏡頭,並且濾鏡口“只有”82mm,它的結構有點兒意思,可以簡單分析一下。

可以看到大體上可以分作3組,從光焦度來看是正、正、負的組合,其中第二組為對焦組,無限遠時靠近像方,往近處對焦時朝物方移動,一三組固定,所以這是個內對焦鏡頭,這也是新一代85mm人像鏡頭的統一特徵,而且內對焦設計相對更容易把最近對焦距離做短,RF 85mm F1.2就能做到與EF 85mm F1.4相同的85釐米,比EF 85mm F1.2縮短了10釐米,這對於室內人像來說更容易施展拳腳。

第一組一上來就是一個膠合組,因為光組為正,所以第一片正透鏡為低折射率材料,第二片負透鏡為高折射率材料,這算是消色差的起始,也是望遠結構的標誌。

單獨看第二組對焦組,這一組的設計點比較多,首先依然可以看出對稱型設計的思路,目的是對焦移動時可保證更小的像差變化。第二組第二片為高阿貝值的UD鏡片,但其實第二組第一片對整個系統的重要性也不應忽視,雖然是相對低阿貝值的材料,但它的部分分散比並不能低,因為它的也要起到輔助二級光譜校正的作用,改善軸向色差。所以請記住:像差校正從來都是組合的形式,即便有些鏡片並不會標註為“特殊”。

緊跟的第三片,也就是光圈前的一片負鏡的第一面採用了非球面工藝,並且注意,採用的是“研磨非球面”工藝,這意味著它的面型精度會明顯強於模壓非球面(特別是如果採用了磁流變拋光),可以將波前差控制到更低的水平,表象來看最直觀的就是焦外虛化的“洋蔥圈”現象減弱:

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此處為背景光斑,上為RF 85mm F1.2,下為EF 85mm F1.2,兩者全開時光斑都足夠圓,但面型精度有細微差距,EF版也可以看到由軸向色差導致的綠色色環:

站在歷史巨人肩上,RF 85mm F1.2鏡頭詳析

在光圈前使用非球面負鏡意味著光路從前面的收束正光焦度擴散為無焦,垂直入射於光圈,利於減少軸外光束的遮擋,同時在這個轉向且光線高度較小的位置來校正球差。

第二組的後半部分可以說是整個RF 85mm F1.2的核心,也就是BR組的所在位置。作為一個對稱型結構組,軸向像差特別是軸向色差可以說無論花多大力氣校正都不為過,所以用上了是兩個連續的正負、正負膠合,第二膠合組中間的光學BR材料其實準確來說就是具備很高g,F線部分分散比的光敏樹脂材料(比如甲基丙烯酰基),g,F線部分分散比甚至會超過0.75(也就是435.85nm波段與486.13nm波段折射率的差,除以486.13nm波段與656.27nm波段折射率的差所得到的的值。此值越高,說明短波長光線的折射率更高)。

之所以使用樹脂材料主要因為玻璃料的g,F線部分分散比主要在0.53~0.67之間,想要實現近似的折射效果就得加厚,而樹脂填充材料最大厚度也不過2mm,可在大幅縮小尺寸的同時實現短波長高異常分散性設計,所以一個搭配合理的正-BR-負膠合組就能大幅降低短波端的二級光譜,明顯緩解軸向色差。這個技術的背後是相當紮實的化學實力,不得不說佳能至少在鏡頭技術上有著深厚的積累。

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實測對比,上為RF85,下為EF85,均為F1.2全開直出JPEG 100%截圖,差距可以說大到沒什麼必要再多說:

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第三組是負鏡組,這個組的主要功能有2個,第一是減小前組產生的場曲,簡單來說匹茲凡和完全由光焦度、折射率和光線高度決定,RF 85mm F1.2的第三組雖然有比較大的負光焦度,但因為位於最後,光線高度較小,因此它對系統總光焦度貢獻不大,所產生的負匹茲凡值可以有效減小前兩個正組的正匹茲凡值,從而校正場曲。

第二個功能則是再次擴束並收斂,讓軸外出射光束與傳感器平面之間的夾角儘量大,進而提高邊緣像素量子效率,減少短鏡後距引發的暗角問題,事實證明在關閉機內校正的情況下,RF 85mm F1.2的暗角確實比EF 85mm F1.2要更小一點點:

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上為RF,下為EF,差別確實只有一點點:

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整體來說,RF 85mm F1.2的核心設計理念就是大幅度地收斂像差,因此除了色差得到有效控制之外,F1.2全開的彗差像散也幾乎消失,邊緣區域依然可以保證高分辨率高銳度,也是掃一眼對比圖就能明顯看出提升的級別:

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上為RF,下為EF,明顯前者反差和分辨率都更高,後者受輔軸球差導致的軸外像差影響,顯得較為鬆散:

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當然,人像鏡頭的邊緣九成都是虛化狀態,而中心以及黃金分割點自不必多說,性能提升也是非常直觀,刀銳奶化形容它並不為過。而且EOS R的卡口設計沒有遮擋,EF 85mm F1.2(以及F1.4)在單反機身上會出現很明顯的虛化光斑遮擋裁切:

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但轉接到EOS R之後明顯緩解,但極限邊緣依然存在:

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事實上RF 85mm F1.2也有遮擋裁切,但要到更邊緣的區域:

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顯然,轉接後的光斑效果更好,而且不難看出在EOS R上EF 85mm F1.2和RF 85mm F1.2全開口徑蝕其實差不多,畢竟RF 85mm F1.2增加了鏡片數量,即便前徑增加了10mm也並不能緩解這個問題。

總體來說虛化效果在R機身上兩者也算是差別不算特別明顯,當然仔細分辨應該還是能夠從色差上找到區別,下列背景虛化對比圖大家可以盲猜一下誰是誰:

站在歷史巨人肩上,RF 85mm F1.2鏡頭詳析

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轉接的另一個好處就是EF 85mm F1.2配合EOS R的片上相位差對焦,速度有了質的提升,特別是1.40版固件增強了臉部和眼球跟蹤效率,老鏡頭聊發少年狂,人像追焦成功率提升了不少。當然,還是比不上對焦結構更具優勢的RF版,但顯然轉接讓EF版有了更高的性能上限。

而RF 85mm F1.2增加的鏡片也不可避免意味著T值下降,與EF 85mm F1.2相比下降了約1/3檔,也就是相同光圈ISO的情況下,快門要慢1/3檔。除此之外兩者雖然都標定為85mm,實際焦距也有些出入,EF版更廣,RF版則相對更窄,但這並不是什麼新鮮事兒,因為本身商品化標定就是取個大概值,統一四捨五入一個焦段也方便用戶記憶,小小的視差只有在以同透視位置拍攝相同角度時才會察覺,沒什麼實際影響,瞭解即可。

站在歷史巨人肩上,RF 85mm F1.2鏡頭詳析

那麼看到最後你可能就要發問了,這鏡頭值不得值得入手呢?這個問題的答案需要設立幾個前提,如果你是剛開始玩,而且入手的是RF系統,且打算好好拍人像,那顯然值得入手,因為這可能會是統領未來很多年的大光圈人像鏡頭標杆,目前來看3000萬像素帶低通的EOS R反倒成了累贅,讓人很期待明年或後年去低通的6000萬像素Pro版,屆時才是檢驗RF卡口鏡頭的最佳時刻(特別是50mm和85mm這兩顆)。

如果你已經有EF版,那就又要分情況:A、需要在專業攝影圖庫曬圖,需要打印大幅面照片(比如參加攝影比賽、影展、商業人像等等),或有拿攝影作品做電腦電視桌面壁紙的習慣,那麼強烈建議升級,分辨率、銳度和像差抑制效果的提升在這些應用上會起到大大的加分作用;B、只是愛好人像攝影(比如喜歡逛漫展車展),主要用於網絡分享,那你手裡的EF卡口鏡頭無論原廠副廠,個人認為暫時都沒有升級的必要,小幅面縮圖輸出後唯一有可能看出區別的就是極端對比條件下的色差,但一則這種情況並不算特別多,二則RAW後期去色差也能一定程度緩解這個問題,所以對於普通用戶來說,從EF升級RF的意義主要是心理上的滿足和心情上的愉悅,性能可能倒是其次……


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