谈谈数码变焦及其致命弱点│东京博士│东洋镜

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谈谈数码变焦及其致命弱点
东京博士 (发表日期:2006-10-10 17:34:31 阅读人次:2188 回复数:6)
现在市场上大多数袖珍普及型数码相机都有3倍光学变焦，同时还有3倍数码变焦。今天不说高深的专业知识，首先说说变焦是什么意思，顾名思义就是镜头的焦距是可以变化的，一般与人眼看到的物体差不多的感觉的镜头焦距称为[标准镜头]，比人眼看到的场景更宽广的我们称为[广焦镜头]，反之，视野虽然小，但是可以把很远处的东西一下子就像望远镜那样看清楚的称为[长焦镜头]。　　现在的光学镜头的制造技术已经可以把以上3种类型的镜头做在一起，摄影需要时可以随意变化焦距，因此这种镜头称为[变焦镜头]，变焦的范围越大镜头的造价越高，制造技术难度也越高，体积也随之增大，因此袖珍数码相机为了不损害[袖珍]，大多数做成覆盖从广角到一定程度的长焦的3倍光学变焦镜头。　　变焦的画面效果在数码的液晶屏幕上立刻可以确认，可以用来调整画面的大小，比如拍摄集体照时可以推向广角焦距一端让场面可以包含更多的被摄体，当拍摄比赛或特定的人物，花卉时可以把焦距拉到长焦端，去掉画面上不必要部分，突出表现主题，这些如果没有变焦功能，那么摄影者必须不断移动自己身体凑近或远离物体比较取舍画面。因此，变焦的便利性在当今摄影领域几乎是必需品。　　问题是在实际使用中，比如运动会，野外摄影等等3倍变焦可能不够用，很希望有更大的变焦范围。早期实现这个愿望的是暗室操作时放大底片上的某个部分的照片，当然，由于底片的面积有限，局部放大率不是无限的，放大倍率越大，照片就越不清晰，像质越松散。　　类似照片底片局部放大的原理，数码变焦是随着数码相机诞生的一个摄影新名词，但是其概念却还是与传统的底片局部放大几乎没有什么不同。袖珍数码相机的3倍变焦可以说是镜头制造技术的限界了，因此大多数公司对用户更高倍率的变焦要求都使用了数码变焦（3倍以上范围）来满足要求，数码变焦其实镜头的光学焦距并没有变化（一般是固定在最长的焦距端），然后以画面中心做图像的部分截取，截取的中心部分通过内部硬件电路的处理放大成设定的像素总数的画面，数码变焦倍率越大，截取的光学画面范围越小，放大倍率越高，所以放大后的图像质量从理论上说劣化也越厉害。　　简单地说一个数码相机如果没有镜头的光学变焦几乎没有选购的价值（如松下最近的D-SNAP），但是数码变焦功能我个人认为有无都可以，因为极端地说，数码变焦功能自己在电脑上使用图像放大编辑也可以实现。　　下面谈谈数码变焦功能最近在摄影中发现的一个致命的弱点，供大家参考。　　目前的袖珍数码的前身可以认为是胶卷相机的傻瓜机的电子版后裔，傻瓜相机的发展历史其实在胶卷时代就已经很聪明了。早期的傻瓜相机没有对焦功能，大多采用广角镜头的固定焦距，这是因为广角镜头有景深大的特点，而使用傻瓜相机的人一般也都是对摄影要求不是很高，摄影题材不是很广的那种到此一游的人，所以当时的傻瓜相机没有任何焦距调整机构，是真正的[以不变应万变]的大傻瓜！　　随着傻瓜相机的技术不断发展，日本首先在傻瓜相机上使用了光学变焦镜头，随着镜头焦距伸向长焦距后，[以不变应万变]的应付焦距的方式再也无法蒙混过关，加上日本的自动对焦电子技术在单反机领域的日益成熟，于是廉价版的红外线对焦功能开始席卷傻瓜领域，傻瓜们即使是固定焦距的机型在按下快门的一霎那，镜头都会自动驱动快速反应后调整焦距清晰度。　　应该说自从数码相机的出现开始，自动对焦就从来没有被任何厂家省略过，问题是按下快门的一霎那时，画面上各种距离不同的景物混杂，相机怎么知道摄影者的对焦意图是哪个对象物呢？　　最常见的是画面中央对焦，有一部分相机画面中央会有对焦框显示，只要把被摄主体套在这个框内半按快门，就可以让相机对该物体清晰对焦而不会跑到后面的背景去，那么如何防止每张照片的虽然主体清晰，但是人物都是出现在画面中央毫无构图变化的毛病呢？这就是常用的以上对焦操作后继续保持半按快门的动作，然后重新移动相机构图再把快门按到底即可。　　最近比较高级的对焦功能不是画面中央一点，而是有好多点[mult-point AF功能]，据说会自动在这些多点对焦框中自动判断主题，但是由于算法无法覆盖复杂多变的实际摄影场景，很多时候不可过于轻信，因此这也是选购数码相机时不仅要求CCD和镜头这些直接影响成像质量的指标优秀，同时千万不能轻视液晶屏幕的尺寸和像素数，因为一个1.5英寸，像素数不足10万的液晶屏幕你是很难准确观察对焦情况的，只能大致看清被摄人物的头脚有没有被截出画面而已。　　某日在某公园看到一束芦花在风中摇曳着，远处的背景是一片秋天的景色，甚是好看，于是用长焦距拉近，可惜3倍光学变焦全部用完都不够，最终连3倍数码变焦也都用上，连拍了几张，就是画面中央的芦花不清晰，自动对焦一直跑到后面的背景去。事后仔细分析了原因，我想自动对焦的方法没有问题，但是自动对焦的对象在画面上必须达到一定的面积，因此当3倍光学变焦拉到最长时，其实画面上的芦花还是很小，不足以准确对焦，但是由于再拉焦距时是画面的数码变焦，看似芦花越来越大应该足以对焦，其实自动对焦是针对光学景物的3倍，因此这种使用数码变焦的场面很有可能是无法造成自动对焦的原因。　　以下是失败的例子，芦花在画面上看似很大，足以正常对焦，但是这是3倍光学变焦＋3倍数码变焦后的画面，实际对焦的对象只有3倍光学变焦效果，即芦花只有画面上看到的1/4大小。加上风中摇曳，几乎无法对焦。

回复[1]: 郭家 (2006-10-10 19:13:19)

　　给出的照片只能说明自动对焦有致命弱点，说明不了数码变焦的致命弱点。这种自动对焦的弱点，即使没有变焦功能的单焦点相机也存在。

　　这里的数码变焦是相对于光学变焦而言，数码变焦的致命弱点应该是数码变焦实际上没有变焦功能，只有截图功能，而截图功能可以在电脑上实现，没有必要消耗数码相机的处理资源，既费时又费电。电脑上用专用的图像处理软件放大图像的效果比数码相机内部处理器的效果要好。

　　东博的这篇文章应该分两个话题论述，一个是论数码相机的自动对焦功能，另一个是论数码相机的数码变焦功能。

　　另外东博是否能论述一下光学变焦镜头与单焦点镜头的成像效果的差异。

回复[2]: 东京博士 (2006-10-10 21:19:17)

　　我想说明的其实正如你说的，实质是光学变焦倍率不足时，对焦物面积太小AF功能无法正常动作（动体的话更困难），但是由于液晶显示器上显示的物体很大，所以会受骗，以为成像很大，单反相机因为摄影时没有数码变焦处理，不存在我本文说的问题，而且单反数码的AF性能远远优于袖珍数码。

回复[3]: 东京博士 (2006-10-10 21:35:24)

　　光学变焦镜头与单焦点镜头的成像效果的差异，这个话题很大，简单来说，变焦镜头为了满足不同的焦距范围，增加了更加复杂的移动镜片数量，而且为了保证变焦全域成像质量，要用更多的镜片来消除各种收差（最典型的就是歪曲收差，色收差，周边光量低下），这些不利因素比单焦点镜头成本增加，同时开放光圈无法做的很大，镜片数越多各种收差补正效果越好，但是其副作用就是镜片介质的界面增加了，对镜片的增透膜和鬼影消除技术要求极高，所以要做一个开放光圈与定焦镜头相同的变焦镜头，其成本是级数式的昂贵，体积也庞大，为了降低成本和体积，通常的变焦镜头更重视的实用价格和方便性，其牺牲的自然就是成像质量了，当然普通意义上的成像质量还是保证的，毕竟现在的变焦镜头技术日益发展，但是在怎么，拿变焦镜头与定焦镜头比较本身就是一件ナンセンス的事。目前能与定焦镜头的像质匹敌的应该是变焦倍率3倍以下，或者某个高变焦镜头的某个焦点域，全域能与定焦镜头的成像质量匹敌的变焦镜头几乎没有。

　　通常一个镜头的最佳成像条件是开放光圈收缩1，2档，变焦镜头的开放光圈本来就不如定焦镜头，为了达到最佳成像性能，收缩1，2档后实际能使用的光圈选择就很少了，这不仅影响曝光量的对应幅度，也影响景深选择，还容易造成低速快门的抖动，所以变焦镜头在某个焦距上的摄影自由度是很小的，方便的仅仅是你不用移动身体来改变画面大小，如果你勤于运动身体，多走进一步或后退一步，定焦镜头才是真正的为摄影而摄影。

回复[4]: 郭家 (2006-10-10 22:14:40)

　　谢谢解说。

　　我说的成像质量是指变焦镜头的焦距设定为与单焦点一样，光圈也一样的时候的成像质量。听说，焦距与光圈一样时的成像质量单焦点比变焦的好。所以一般广告摄影或者人像摄影等商业摄影都是采用单焦点镜头。

　　我在考虑是否有必要买一个单焦点镜头。说实在的，象我这样很菜的业余爱好者也许一个变焦镜头就足够了。只是现在手头的一个nikon 18-55mm与另一个Tamron 18-200mm相重叠，考虑卖掉nikon变焦后买一个nikon单焦点的。

回复[5]: 东京博士 (2006-10-10 22:08:02)

　　焦距一样的时候成像质量当然是定焦镜头好，理由大致有3点——

　　1。定焦镜头的光学设计是专门为此焦点设计的，而且可动部少，装配精度和强度高

　　2。定焦镜头相对来说使用的镜片数较少就能完成极佳的各种补正，因此镜片介质面本身的光线损耗劣化少

　　3。定焦镜头的孔径较大，同样光圈时，定焦镜头成像使用的大都是镜片光轴中央部分，因此像质当然优秀。

回复[6]: 东京博士 (2006-10-10 22:10:13)

　　建议郭家改为Tamron 18-200mm和Nikon 35mm/f2的搭配。通常使用18-200，特定的兴趣摄影使用35mm/f2。