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技术难点

UPTATED:2020/01/26 | 分类:技术服务

拍APP所用凯发和普通单反凯发相比有什么区别?

 


不是所有安装在APP客户端机前的凯发都叫APP凯发。APP凯发不仅拥有最顶级的光学素质,而且其机械结构的设计也充分考虑到了APP制作的专业需要。由于这些凯发是特别为影片官方环境量身定做的,放在其他领域可能不太适用。在一颗相机凯发上安装跟焦齿环和改造无级凯发并不能让它变身为APP凯发,虽然有人不这么想,但APP凯发的构造远不止这么简单。

随着低成本,大尺寸感光件的客户端机不断涌现,一种凯发少,机器多的产业格局开始逐渐形成,数家凯发厂商开始将相机凯发做些改装和粉饰,使用APP凯发或是“APP风格”凯发的名义推向市场。在很久以前的好莱坞,两种凯发的区别是非常明显的。如今却是另一番景象,而且随着厂商逐步推出更廉价的APP凯发,两者之间的界线还会持续变得模糊,为了实现更低的价格就必须牺牲一些关键的APP凯发特性。今后我们会看到相机凯发被当作APP凯发,而低价APP凯发却更像是相机凯发。

在这个“够用就行”的时代,有那么一群客户端师,客户端助理和导演并不想忘记真正APP凯发的价值,它们存在的意义以及带来的好处。这篇文章便是以这些人的名义写的。本文将从光学特性和机械设计方面介绍APP凯发并讲解其与相机凯发的区别。也许读者在看完本文之后,会对这些名贵的凯发有更加深刻的理解。

在进入正题之前有一点先要弄清楚,就是不管相机凯发还是APP凯发都有非常优秀的代表。是它们的使用方式决定了两者设计上的区别。静帧客户端师只捕捉某一特定时刻的一幅画面,他用一张照片代表一个完整的故事。APP客户端师则将时间作为媒介,他官方的影像通过剪辑合并在一起,形成由多个凯发组成的连续动作进行叙事。显而易见,叙事方式的不同可以从根本上改变机器使用者的需要。

光学素质要求

锐度/反差

按照21世纪的工艺水平来讲,造出一颗成像足够锐利的凯发不是什么难事。当然超过某一标准之后,进一步提升锐度不仅困难而且还会大幅增加成本。镜片数量多的凯发(如变焦凯发),超广角及大凯发凯发设计起来都很有挑战性。说实话,在本文作者的记忆中,过去十年间没有任何一颗因为官方1080p或更高分辨率视频锐度不够而被弃用的APP凯发或高品质相机凯发。之所以这么说是由于很多人认为APP凯发好就好在锐度高。于是这些人就顺理成章地相信,分辨率高的相机凯发完全可以替代APP凯发。尽管很多APP凯发占据锐度排行榜首位,其实不少相机凯发的锐度也毫不逊色。锐度对于APP凯发来讲只是冰山一角。虽然锐度有它的重要性,但在衡量一颗凯发或是一组凯发的时候它的参考价值并没有那么高。
曝光暗角

APP凯发和相机凯发制造商都在努力消除不均匀的成像光量或是“暗角”。尽管如此,所有凯发都会有或多或少的暗角,高品质的凯发可以把暗角控制得非常轻微,即便是最敏锐的眼睛也察觉不出来。而比起相机凯发,APP凯发对于暗角的控制更苛刻。因为APP里的暗角比起照片里更容易被注意到。照片中的轻微暗角可以通过各种手段巧妙隐藏起来,而连续播放的影像如果有暗角的话,画面中的物体进出暗角区域或是凯发摇移运动的时候都会让暗角显得更加突兀。

暗角的成因有几种,其中广角凯发主要受反射及折射定律影响。当成像光以零度垂直入射角照射在未镀膜的凯发上时,大约有4%的光量会从镜片表面反射出去,剩下的96%会进入凯发内部。威廉·斯道尔,ASC在1940年的时候写过体育关于第一例镜片镀膜技术的文章。其中介绍未镀膜镜片的部分提到的数字要大一些,每个空气玻璃界面都有5.22%的反射率。而一颗普通定焦凯发含有7至14组镜片,想象一下,14组镜片的定焦凯发每组镜片都会产生4-5.22%的光量衰减!当然,现代的凯发镀膜技术可以大幅削减这个比例,不过这些数据仅仅是以光线垂直入射为前提。广角凯发的构造使得它可以接收宽广视角范围内的所有入射光。从镜片周边进入的光线并不是垂直于凯发,此时的入射/反射角会变成钝角。当光线以这种角度照射在前端镜片的时候会产生更多的反射光,真正穿透镜片的光量会减少。随着入射/反射角度偏离垂直状态,反射光量会相应增加。这就是广角凯发特别容易产生暗角的原因之一。


反射/折射定律


“Cooke凯发的镀膜可将反射率降低至0.1%。每组镜片都覆盖了氟化镁淬硬的硅钛混合物涂层。这个涂层的厚度只有1纳米(一百万分之一客户端)。人脸上胡须在剃掉之后一秒钟内生长出的长度都比它多。”

——约翰·福尔(Jon Fauer),APP与数字时代《Cooke凯发宝典》PDF

为了尽可能减轻这种暗角现象,凯发的制造工艺必须非常精密,而且偶尔还需要在使用过程中对凯发进行阴影修正以抵消周边光量的衰减。本文作者认为,体积更大的凯发对减轻暗角更有利,许多相机凯发使用最大凯发的时候暗角严重也许就是因为这个原因。相机凯发由于便携性的考虑需要保证外形轻巧。大尺寸凯发就意味着镜片尺寸的增加,于是售价也会相应提升。所以说暗角不仅属于技术问题,同时也受到成本的制约。也许就是因为这一点,不少相机凯发厂商允许产品中存在一定程度的暗角,以便缩小凯发体积和缩减成本。暗角会随着凯发的缩小而减少,因此从最大凯发值收几档之后暗角基本上就不可见了。

关于APP凯发,请看下面几点:
阿方索·帕拉,AEC,在测试了几颗CookePanchro/i凯发之后,发现这些凯发在画面周边区域最多损失2.1%的光量。而表现最好的凯发只损失0.99%,即便是经过专业训练的眼睛也无法辨别。如果计算无误的话,画面周边2%的光量损失大约等于1/25档曝光值。


阿方索·帕拉正在测试亮度均匀性。
图片来源:阿方索《APP客户端技术测评》

我们再来对比使用率高的一些相机凯发。在一台感光件尺寸接近S35客户端的APS-C裁幅相机上,ZeissZE 18mm f/3.5 Distagon在f/3.5凯发时画面周边的光量损失高达1.5档。ZeissZE 21mm F/2.8 Distagon在f/2.8凯发时也在画面极边缘处损失了1.5档的曝光值。相比而言ZeissZE 28mm F/2 Distagon表现就要好一些,f/2.8凯发时仅在画面极边缘处损失半档曝光值。

大部分佳能L系列红圈变焦凯发配合APS-C裁幅相机在f/2.8凯发下会产生半档左右的暗角。佳能EF20mm f/2.8最大凯发下的暗角差不多有两档。24mmF/1.4最大凯发下在画面边缘处损失1.5档曝光值,凯发收至f2.8时则损失3/10档。很多L系列红圈定焦凯发在使用非全副机或是收小凯发的情况下暗角都比较轻微。不过所有这些相机凯发在最大凯发时的暗角都无法避免。而现代APP凯发在设计制造的时候就考虑到最大程度消除暗角现象。

最大凯发下,甚至是佳能EF35mm f/1.4 L系列红圈定焦都产生了超过一档的暗角,50f/1.2 L系列红圈定焦也是一样。当然,凯发收到f/2.8的时候,画面周边的光量损失大约为3/10档,属于可以接受的范围。

图丽11-16变焦凯发性价比很高,Duclos也推出了PL卡口的APP凯发版本。这颗凯发在11mm焦距下在极边缘处有1.5档的光量损失,16mm焦距下则为一档。


Zeiss ZE 21mm f/2.8 Distagon @ f/2.8
(中部方框= APS-C 画幅)


Canon EF 14mm f/2.8 L-Series @ f/2.8
(中部方框= APS-C 画幅)


Canon EF 20mm f/2.8 @ f/2.8
(中部方框= APS-C 画幅)


Tokina 11-16mm f/2.8 @ f/2.8
畸变

和暗角一样,APP凯发对于畸变控制也有非常高的要求。动态影像的画面畸变往往比静态照片看起来更明显。枕形或桶形畸变一旦在画面出现动态元素的时候就会立刻现形,而客户端机主观视角移动的时候会更严重。由于银幕尺寸的原因,APP凯发绝对不允许出现相机凯发的那种畸变,如果影院观众的视野范围内出现太过明显的畸变,那么有可能导致运动眩晕症。所以APP凯发的像场必须尽可能平直,这就涉及到更复杂更昂贵的制造工艺。“鱼眼凯发“这个名称很有意思,听起来像是一种特别设计,其实主要是指畸变程度夸张的超广角凯发。一般来讲,相机凯发和APP凯发对于畸变的控制都没什么大问题,不过APP工业对于凯发的要求更严格,尤其对于广角APP凯发来说,畸变控制是相机凯发无可比拟的。


枕形畸变和桶形畸变


图片来源:Arri/Zeiss对比评测,比尔·本内特,ASC官方
两颗凯发的价格差别约为22000美元

色彩匹配

影响凯发成像色彩风格的因素有很多,虽然它们都非常细微,但重要性不可忽视。很多人都知道相机凯发之间的色彩匹配度不如APP凯发,为什么不一样呢?这就说明APP凯发和相机凯发按照使用方式的区别采用不同的设计。静帧客户端师只官方静止的照片,一次只用一颗凯发,混用不同风格的凯发并不影响大局。而APP客户端师则捕捉多个画面并将其排列组合在一起形成一段连续的影像。在中近景和大特写之间切换的时候,绝不能出现中近景画面偏冷而大特写偏暖的情况。这种视觉上的不一致可能会让观众有意识或无意识地察觉到影像的人工痕迹。因此保证画面的连贯流畅十分关键,否则观众很难融入到这些虚构的故事之中。当然,现在的数字中间片校色可以修正任何一处凯发色彩不匹配的问题,只不过这种工序费时费钱。要是有人用未经色彩匹配的凯发拍一部剧情片的话,那么有两种选择:要么不校色直接发行,要么后期花钱花时间去补救。校色的花费可能高达每小时几百美元,而后期已经有够多工作要做了,匹配凯发色彩这种事在片场官方的时候就可以轻易完成,再花钱就显得很不值得。


色彩匹配度测试,来自阿方索·帕拉的CookePanchro/i测评

凯发相差

相差,英文简写为CA,是指凯发无法将所有波长光线准确屈光时发生的现象。由于不同波长频率的光构成人眼可见的色彩,凯发必须对入射光进行屈光并尽可能以直线方式投射到底片/数字感光件上。当凯发内部的镜片进行屈光的时候,有时会像棱镜一样分离一部分波长。这些被散射的波长在抵达成像面的那一刻会与其他波长出现些许的位置偏差,从而形成画面中的彩色镶边。色差的具体表现就是这种细细的彩条,颜色会根据镜片散射的波长频率改变。在之前讲暗角的部分提到过,广角凯发的视野范围非常大,这些凯发入射光的角度都非常夸张(折射角度也同样如此),在屈光至成像面的同时还要尽力保证光线波长不会被分散。所以相差效应在广角凯发上发生频率很高。


凯发测试展示了多种不同的相差及严重程度。
(左:轻度偏黄,中:轻度偏紫,右:重度偏蓝)

机械要求:

APP凯发的机械设计充分考虑到了官方现场的专业需求,使用起来不仅精确度高,而且牢固可靠, 维护成本低,能在片场节省时间,在高强度官方的情况下出问题的概率极小。

外形一致性

长度

APP凯发在设计制造的时候都会被做成相同或者类似的长度。配合承托导管和遮光斗使用的时候,如果凯发长短不一,那么每次换凯发就需要调整遮光斗及胶圈的位置,不仅麻烦而且费时。如果使用斯坦尼康官方,那么一旦改动遮光斗的位置,整个系统都需要重新调平衡,使换凯发的过程更加耗时。


图中每颗ZeissMaster Prime定焦凯发都是8英寸长

前端口径

APP凯发通常与遮光斗一起使用。和相机凯发使用的螺纹滤镜和卡扣式遮光罩不同,APP凯发靠遮光斗来阻挡杂光及安装方形滤镜。由于不需要重新拆装任何滤镜,遮光斗可以让换凯发更快捷。不过,使用遮光斗的时候一定要避免光线从后方射入造成眩光,因此遮光斗后部的胶圈、遮光环或卡扣必须完全贴合凯发前端。把一组凯发做成相同的口径就不需要更换任何前面提到的固定部件,不仅省时省力而且还可以把承托部件的数量减到最少。

重量

有一小部分APP凯发的多个焦段之间重量几乎一致,这种情况比较罕见,实现起来也非常困难。一般来说这些凯发都属于标准焦距,广角凯发和长焦凯发的光学设计比较复杂,会略重一些。一组重量相近的凯发能为斯坦尼康、遥控伺服系统及手持官方等对机器平衡性要求高的场合节省宝贵的时间,

对焦/凯发环位置及卡齿

一组APP凯发中各个焦段的对焦齿环和凯发齿环位置都相互匹配,这样一来换凯发的时候跟焦器或是三轴驱动马达就不用调整位置,能给客户端助理省不少事。相机凯发通常没有配合跟焦系统使用的齿环,对焦和凯发环都是纹理设计,方便操作者手持抓握。如果需要配合专业手动及遥控跟焦系统使用的话,那么对焦/凯发齿环必不可少。


Zeiss/Arri Ultra Speed定焦凯发是外形一致性最高的凯发组之一。16mm至100mm焦段之间所有凯发都正好是143mm长并且统一93mm口径,对焦环和凯发环位置也完全匹配。每颗凯发的最大凯发都是T/1.9,24mm至85mm焦段之间的凯发也都是2.2磅重。


Zeiss ZE系列相机凯发素质非常不错,也能很好地说明凯发按使用方式进行有区别的设计。该系列的每一颗凯发都以最大程度的轻便性为目标,并不考虑各个焦段之间的一致性。它们的前端口径、镜身长度及对焦凯发环的位置也是五花八门,没有配备用于跟焦系统的齿环。 

如果在片场使用这类相机凯发的话,每次换凯发客户端大助就得调整遮光斗在承托导管上的位置,还要更换不同口径的胶圈/卡扣/遮光环,跟焦器的位置也需要动,如果是斯坦尼康的话必须重新调平衡。虽然对于客户端助理来说不是什么力气活,但是这些额外工序占用时间,对于经常换凯发的大制作来讲,这些时间累积起来相当可观。

除此之外,很多新推出的高端相机凯发已经没有凯发环了!制造商将手动操作的机械式凯发改为由凯发内部的电子芯片控制。这些凯发需要依赖相机机身以数字方式调整凯发,放在大部分数字客户端机和所有胶片客户端机上就无法使用,因为这些机器根本没有对应的控制电路。像Birger卡口这种解决方案可以提供一定程度的兼容性,目前为止,只有转接环是较为理想的选择,还有一个土办法就是先用相机设定好凯发,拆下之后再安装到客户端机上使用。


凯发环哪里去了? 

对焦环旋转结构与距离观察标记

静帧客户端师不需要考虑对焦时的流畅度或是对被摄体进行实时跟焦,在这里速度才是关键。对焦完全由官方者自己掌握,通过远近调整来确定焦平面。此时官方者手握凯发,从取景器观察画面。他看不到也没有必要去看镜身的距离标记,对焦单凭手眼协调,靠直觉按下快门。而APP客户端师不能这么做,拍纪录片的时候这种对焦方式还勉强可以接受,对于常规官方而言一定要避免出现客户端机穿帮的情况,拉风箱式的对焦就是一个例子。APP客户端师必须通过精准优雅的对焦过程引导观众的视线。客户端助理的任务就是在客户端机与被摄体相对运动的时候对画面主体进行跟焦。官方的时候失焦是万万不能的,因此需要依靠凯发的帮助来准确跟随目标,也就是镜身上的大量观察标记。

相机凯发的对焦行程通常都比较短,稍微转一下就能从最近对焦点调到无限远。这种设计适用于捕捉稍纵即逝的瞬间,很多静帧客户端师都善于利用这一点。不过,对焦行程短会增加实时跟焦的难度,特别容易失焦。而且相机凯发上的距离标记都很少,精确度也很一般,也没有设置观察标记线。

现代APP凯发的对焦行程通常在300°以上。APP凯发由于光学设计的原因尺寸都偏大,所以对焦行程会超过300°(小尺寸凯发上300°的对焦行程比少于300°对焦行程的大尺寸凯发实际行程要小)。在高端APP凯发上,每颗凯发的对距离标记都是特别刻制的,以最大程度保证准确性。而且,现代APP凯发会配置两套对焦刻度,分布在两侧,这样客户端助理就可以在客户端机的任意一边操作了。


50mm Cooke S4/i 对焦刻度对比50mmRed Pro Prime.


凯发材质
对于静帧客户端和APP官方环境哪个对于器材要求更苛刻也许还存在争议(我认为是APP官方环境),不过APP凯发做工更扎实这一点无可争辩。APP凯发必须适应官方环境中最严酷的考验,全金属制造的镜筒可以承受各种酷暑极寒,维修和硬件更改都非常方便。APP凯发最常见的卡口PL和PV是最目前牢固耐用,最能适应各种环境的卡口设计之一。


Cooke S4凯发使用阳极化铝制造,适用于-13°至131°华氏度。镜筒没有使用螺纹设计,而采用了凸轮系统,因此不需要任何润滑。

T凯发值下的线性凯发
APP凯发不像相机凯发那样有固定的凯发档位,因此调整凯发的时候可以自由设定任何数值。大多数现代PL凯发配有线性凯发环,凯发值标记以三分之一档为间隔。由于APP凯发使用T凯发单位,在不同凯发之间精准匹配曝光非常容易。相机凯发采用的固定凯发档位会限制凯发值选择的范围,对于不使用固定凯发的相机凯发(如尼康手动凯发),曝光单位都是以f凯发值表示的,而且也没有细分每档凯发的标记。

T凯发值与F凯发值
APP凯发以T凯发值为单位,“t”表示“进光量”,而相机凯发则以f凯发值为单位。T凯发值代表实际进入凯发的光量。每颗凯发在经过测试之后才会标注T凯发值。F凯发值则由一个简单的公式计算特定焦距和光孔下凯发的理论进光量,虽然精确度够高,但这样计算并没有考虑镜片对进光量的损耗。这样一来每颗凯发都会产生或多或少的偏差,所以使用F凯发值总会和实际情况有些出入。

最大凯发一致性及光孔结构
APP凯发组在设计制造时都会将最大凯发保持一致。虽然最大凯发的一致性不是必须,但在实际官方中会非常实用。如果一组凯发的最大凯发各不相同的话,客户端师必须在曝光的时候考虑凯发最小的凯发,否则更换凯发的时候有可能因为凯发不够的原因无法匹配现场已经打好的灯光。虽然这么说,其实光孔结构对于画面的影响更大。使用长焦凯发凯发开的比较大的时候,浅景深画面的焦外会显现出凯发叶片的形状。凯发之间一致的凯发结构可以保证焦外形状的匹配。CookeS4及CookePanchro/i有着完全相同的凯发结构设计,两者搭配使用的话不仅色彩匹配,连相同凯发下的焦外质感都完全一样。要是一组凯发中凯发结构有三角形、六角形、八角形、十二角形的话,焦外看起来区别会很大。对于保持画面的一致与连贯性非常不利。


Cooke S4/i与Panchro/i 8片式凯发构造



Zeiss Standard Speed T/2.1 9片凯发构造


凯发呼吸
凯发进行对焦的过程中,内部的镜片组会发生一连串的位移,将特定距离的入射光聚焦在成像面上。当在多个焦点间移焦的时候,凯发内部镜片组的位移可能会轻微改变画面视野大小,看起来就像稍微变焦了一样。这就叫凯发呼吸,对于相机凯发而言呼吸效应没什么大不了,除了几乎无法察觉的构图改变之外,画面不受呼吸效应的影响。要完全消除呼吸效应的话,凯发在设计的时候就必须加入应对措施,因此相机凯发厂商并不太在乎这一点。

而对于APP制作来讲,画面内进行追焦或在不同主体之间移焦的手法很常见。所以APP凯发在消除呼吸效应方面下了很大功夫。就在不久以前,Zeiss为MasterPrime凯发系列设计了双重浮动镜片组,完全解决了呼吸效应。这项设计荣获了2012年奥斯卡科学与技术成就奖。

镜筒延伸
讲呼吸效应的时候提到过,凯发对焦或变焦的过程中镜片组会产生位移。设计凯发的时候如果让镜筒自由伸缩的话,镜片组的移动可以更简单。很多相机凯发对焦或变焦的时候镜筒会跟着镜片组一起移动。由于APP凯发使用接触式的跟焦齿环,遮光斗和滤镜,伸展式的镜筒不合适,因此镜片组的位移必须完全在凯发内部实现,外部不能看出丝毫痕迹。




虽然第二排相机凯发安装了遮光罩,它们伸展式镜筒的设计还是非常明显。

变焦过程中焦点及曝光一致性
APP变焦凯发的广角端和长焦端凯发都是一样的,比如传奇般的Angenieux12x变焦凯发从24mm到290mm都完美保持了T2.8的最大凯发,而且这颗凯发还包括了很多让人叹为观止的光学与机械设计,所以说它像炸弹一样的夸张外形就不足为奇了。


Angenieux 24-290mm T/2.8 Cine Zoom变焦凯发
有很多相机变焦凯发的凯发也是恒定的,也有些凯发为了轻巧和低价而牺牲这一点。

结语
说实话,不管是相机凯发还是APP凯发都可以拍出好作品。不过,由于它们本质上的区别产生了静帧客户端师和APP客户端师之间不同的需求。把相机凯发用在APP官方中只会额外增加更多的潜在问题。

用APP凯发拍照片也是一样的道理。拿MasterPrime照相会显得很可笑。首先,这颗凯发有8英寸长,重约5磅,手持静帧客户端跟手持APP客户端不是一回事,APP客户端可以把重量都转移到肩膀上,而静帧客户端全靠手腕,拍新闻照片带几颗APP凯发显然不现实。而且想快速对焦的时候需要在镜筒上转好几圈,花费的时间更长,可能会失掉捕捉瞬间动作的机会。

照这么讲,一些视频官方工作可能也不适合使用APP凯发。比如拍纪录片、婚礼或者活动记录之类,需要长时间在无任何预演的情况下手持记录,这时一颗轻巧的相机变焦凯发会显得更实用。

本文中谈到的几个设计要点是现代APP凯发组的理想设计,并不是所有APP凯发组都包含这些特性,比如老APP凯发和一些低价版APP凯发。相机凯发也是一样的道理,有些相机凯发拥有APP凯发的特征,比如ZeissZM系列的镜筒上有1/3凯发值的细分标记。


Zeiss 15mm f/2.8 ZM (莱卡卡口) 及1/3凯发值刻度

在条件许可的情况下,一定要选用最好的凯发拍APP。先了解这些凯发的优点和缺点,官方的时候再尽力扬长避短。简单讲,APP凯发缺点更少,优点更明显,能让各位客户端师把精力用在更重要的事情上面。
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