好莱坞电影摄影基础知识B -210页

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• 给定相机系统下,所有50mm镜头的视场⻆角 都是一一样的!
• 如果你只用用一一个特定的画幅,那么不不管 50mm镜头是给什什么画幅设计的,在那个特 定画幅下视场⻆角都是一一样的
• 需要用用到焦距转换率情况,是在你已经熟悉 使用用一一种画幅,然后用用这个画幅的镜头在另 一一种画幅上,视场⻆角会发生生改变,这时候就 用用焦距转换率来计算新画幅同一一镜头下等效 于原画幅标准的焦距
• 假设镜头的像圈能覆盖多种传感器器大大小小,传 感器器越大大,给定焦距下的视场⻆角就越广广.
• 中画幅下50mm是个广广⻆角镜头. • 同样的50mm镜头在超35画幅下是标准镜头 • 同样的50mm镜头在M4/3画幅下有着⻓长焦的
视场⻆角.
• 但是 – 给中画幅设计的50mm镜头的视场 ⻆角,和给小小画幅设计的50mm镜头的视场⻆角 应该是一一样的!
进阶光学课程
Leica Tri-Elmar-M 50mm
镜头
• 当今的数字摄影机都“大大同小小异”,最后的画 面面很大大程度上取决于镜头的选择
• 现在的数字传感器器有着非非常高高的分辨率和对 比比度,最后的画面面经常会有种“视频感”,用用 老老老镜头或滤镜能将之改善
牢固基础知识
如何读镜头
• Panavision US”Z” 50mm T1.4 CF2’ • Zeiss SS 35mm T1.3 CF14” • Panavision Primo 24-275 (11:1) T2.8 CF4’
50就是50还是50
牢记!
• 给定焦距在不不同画幅下有不不同的视场⻆角
– 这个视场⻆角在给定画幅和镜头时,是不不变的
• 景深的大大小小受对焦距离(focal distance)比比 焦距(focal length)影响更更大大
– 给定一一个主体在画面面中的大大小小,两个不不同焦距 的镜头的景深是一一样的
色色差
色色差
色色差为什什么会发生生?
• 白白光由所有可⻅见光的颜色色合成:红橙⻩黄绿蓝 靛紫,每种颜色色都有其特定的波⻓长范围
可⻅见光
Roy G. Biv
光波⻓长单位为纳米米 1 纳米米= .000 000 001 米米(10-9)
所有颜色色的光合成白白光


⻩黄
700-647 647-588 588-550
• 取大大画幅的对⻆角⻓长度 • 除以小小画幅的对⻆角⻓长度 • 获得“焦距转换率” • 将焦距转换率乘以镜头焦距 • 得出新的表面面上对应相应视场⻆角的焦距 (相
对于大大画幅来说)
焦距转换率
• 很多人人对它有认识误区或错误的信息 • 50就是50还是50! • 焦距转换率只用用来比比较不不同画幅间的视场⻆角
– 那时候通常来讲,光学元件的光传输损失在5% 左右,所以带5个光学元件的50mm(10个反光 面面) 大大概是60%的光传输 (.9510)
• 所以那个50mm f/2.8对应的T挡大大概是T3.6 (T-stop = f/stop / 传输损失的开方方)
• 如果我们增加镜片片到10甚至至20组,那么f/2.8就会变 成T-4.7和T-7.8!
球面面像差 Spherical Aberration
锐度的缺失,一一种失焦的感觉
球面面像差
• 双线垂直模糊(Double-line vertical blur)
色色差
Chromatic Aberration
• 不不同颜色色的光有不不同的波⻓长,不不同的镜头也 有不不同的衍射作用用.
– 造成不不同波⻓长的光聚焦在不不同位置
像差色色差。通常冕玻璃(Crown glass )折 射率低,火火玻璃(Flint glass,含铅玻璃) 折射率高高,两者结合的镜片片组能有效抵抗色色 差
折射率
Refractive Index
• 用用数字来表示光在特定介质中对比比在真空中 传输速度的快慢.
– 水水的折射率为1.33,意味着光在真空中的传播 速度是在水水中的1.33倍
– 空气气的折射率大大约为1. – 常⻅见的光学镜片片的折射率为1.5 – 1.6
折射率
• 不不同镜片片的折射率不不同. • 低折射率和高高折射率的镜片片加在一一起能减少
• 通常来讲,镜头需要投影的距离越远,它的 光学设计就越复杂
– 1970年年问世的反射式相 机需要更更出色色的镜头来适 应给旋转反射镜腾出来的 空间
• Panaflex是第一一台反射式35mm,第一一部电 影是斯皮皮尔伯格和摄影师维尔莫斯·⻬齐格蒙 德, ASC拍摄的《横冲直撞大大逃亡》 The Sugarland Express
– 每种卡口口或厂厂商有其固定的法兰距.
法兰焦距
• 所有镜头都有特定的法兰距(FFD)。这个 距离对于准确的镜头对焦和功能是至至关重要 的
– 给定镜头如果与传感器器距离小小于其特定法兰距, 那么这支支镜头将无无法对焦到无无穷远,刻度也会 不不准.
常⻅见法兰距
• Sony NEX • Micro 4/3 • Canon FD • Canon EOS • Nikon F • Arri PL • Panavision PV
牢记!
• 增加焦距就会:
– 增加画面面的放大大效果 – 减小小视场⻆角 – 前后景的压缩
牢记!
• 减小小焦距就会:
– 减少画面面的放大大效果 – 增加视场⻆角 – 根据与相机的距离,主体可能会被变形
我们来讲下“挡”…
• 最开始的镜头用用的是不不同大大小小的插入入式的光孔来 控制或者说阻挡(stop)光量量,挡就沿用用了了下来
18mm 20mm 42mm 44mm 46.5mm 52mm 57mm
镜头转接环
• 法兰距大大的镜头可以通过转接环使用用在法兰 距小小的相机上,获得相应正确的法兰距.
镜头转接环
PL 卡口口(52mm) 在Micro 4/3 相机上(20mm) 转接环增加了了32mm的距离.
法兰焦距 vs 光学后焦距
• 镜头的焦距不不管用用在什什么相机上都不不会变! • 要镜头正常功能,法兰距必须要准确 • 焦距是镜头光心心到对焦平面面的距离 • 给定一一个相机系统,这都不不会变。任何50mm的镜
头(只要其像圈image circle能覆盖整个传感 器器),在任何相机上都是表现成50mm.
• 给定焦距的视场⻆角依不不同传感器器大大小小而而变.
T-挡 = 更更准确
• T-挡测量量的是给定镜头实际的光传输量量.
透镜形状
聚光 (正透镜)
散光 (负透镜)
透镜形状
图像的形成
• 凸透镜(convex lens)或正透镜将平行行行光 聚焦到一一点.
图像的形成
• 来自自被拍摄图像上不不同点的光透过凸透镜在 成像平面面聚焦为一一个点
图像的形成
绿 550-492



492-455 455-430 430-400
色色差
• 当光从一一个介质进入入一一个介质,发生生折射– 光线的传播方方向发生生改变:
色色差
• 因为不不同的光的波⻓长范围不不同,它们的折射率也 不不同,所以折射的⻆角度也不不同
Baidu Nhomakorabea色差
如何矫正色色差和球面面像差
• 增加额外的镜片片来重新聚焦分散的光线到一一 个聚焦点
• 利利用用非非球面面镜片片以均匀地聚焦光线
额外的镜片片来矫正像差
非非球面面镜片片
非非球面面镜片片
半月月形透镜 能够矫正很多像差
双镜片片组-两块镜片片贴合在一一起,不不同 的折射率能相互抵消缺陷,减少色色差,
称为消色色差透镜 (achromat)
消色色差透镜
• 通常是一一组凸透镜 和凹透镜合在一一起, 折射率一一个低一一个 高高来互相抵消,减 少球面面像差和色色差
• 虽然100mm的光孔大大小小是50mm的2倍,进光量量理理 应是50mm的4倍(面面积),但100mm的放大大比比例例 也是50mm的2倍,也就是说透过100mm镜头的光 的区域是50mm的1/4(⻓长宽各放大大2倍),所以最 后相同光圈大大小小下的光量量应该是一一样的
•要是⻓长焦距镜头有更更大大的光圈,镜筒的直径要更更大大, 更更多更更大大的镜片片
镜头的问题
• 没有镜头是完美的–所有镜头都会有瑕疵 – 镜头越贵,可能的瑕疵就越少
• 球面面像差(Spherical Aberration) • 色色差(Chromatic Aberration) • 畸变(Distortion) • 呼吸效应(Breathing) • 衰减(Falloff) • 像散(Astigmatism) • 彗差(Coma)
• 而而且镜头和镜头间在相同f挡下也有“亮”和“暗”之分
光学历史
• 1950年年代,薄膜镀膜技术使得镜头有一一定 的防反光特性,镜头的设计也能更更加复杂
• 1960年年代,高高折射指数(更更好的传输)的 提升意味着更更快的镜头,光损失更更少
• 1980年年代, 镜头技术进一一步提升,像差 (aberration)得到极大大改善 - 即使是光圈 全开T1.9甚至至T1.3 – 也能有很好的光传输, 高高对比比度和分辨率
我们来讲下“挡”…
• 相邻f挡像差2的平方方根,也就是1.41倍,所 以f/1下一一挡就是f/1.4,f/2下一一挡就是1.4 x 1.4 (1.98) = 2.
• 2 x 1.4 = 2.8. • 2.8 x 1.4 = 4 (3.94). 等等
我们来讲下“挡”…
• 虽然每个焦距的实际光孔大大小小不不同,但相同f挡下 的相对光量量是一一样的.
• 当今高高分辨率摄影机促使镜头厂厂商制造更更高高 解像度的镜头
光学设计的基本原理理
光学设计的基本原理理
• 焦距越⻓长,成像越大大;焦距2倍,成像大大小小 也为2倍
镜头座(lens mount)
• 照相机领域,每个厂厂商有其各自自的镜头座或卡 口口:
– 佳能、尼康、索尼、奥林林巴斯、宾得等等Canon, Nikon, Olympus, Sony, Pentax, etc.
FFD vs Optical Back Focus Distance
DLSR数码单反相机内部结构
控制曝光的相片片传感器器
五⻆角棱镜 取景屏
取景目目镜 快⻔门帘
物镜
主镜面面
次镜面面
自自动对焦模块
传感器器芯片片
焦距转换率 Crop Factor
对⻆角⻓长度
勾股定理理
A2 + B2 = C2
比比较对⻆角⻓长度
• 单个凸透镜的成像很模糊,不不是很精细
图像的形成
• 所以需要一一组透镜相互协同,才能制造出高高 质量量的画面面
基本镜头设计
基本设计原理理
• 镜头聚集光的能力力力越强,镜头就越快,各种 像差就越严重。如果你限制透过单个放大大透 镜的光,光质会变好。快镜头需要更更多的光 学元件。
• 广广视场⻆角也需要更更多的光学原件,而而窄视场 ⻆角的镜头设计可以相对简单,这也就是为什什 么很多广广⻆角镜头的体积要比比⻓长焦镜头的大大
T挡 vs F挡
T/Stop vs F/Stop
• F挡通过数学计算得出,焦距/光圈开口口直径 • T挡以F挡为基础,但测量量了了特定镜头实际
的光传输量量(transmission),比比f挡更更精确
光学小小历史
• 二二十十世纪早期,防反光的镀膜还未被发明, 镜头构造很简单,5-10个元件(通常是双合 透镜)
镜头家谱
• 几几乎所有现代镜头都能追根溯源到六种基本镜头 设计,其中五种设计在1900前发明
– 新镜头很少被从零开始设计,基本都是在已有镜头的基础上改进
了了解这些有什什么必要?
– 因为很多现代镜头的设计都延续自自20世纪初, 了了解原先设计的⻓长处和弱势能帮助理理解现代镜 头新添的改进元件的原理理
• 制造商,型号,焦距,最大大光圈,最近对焦 距离
镜头101
• 焦距
– 单位毫米米 – 平行行行光入入射时从光心心(optical center)到对焦
平面面间的距离
镜头101
• 焦距(Focal Length)和视场⻆角(Field-of-View) 之间的重要区别
– 焦距只是对焦平面面和透明中心心间的距离 – 视场⻆角是镜头捕捉到区域的⻆角度
• 三芯片片数字相机通常使用用卡口口式或者B-4镜头 座
• 电影镜头使用用C卡口口(螺纹式),PL卡口口(正相锁 紧Positive,PV (潘娜维申 Panavision)
Canon卡口口
FD – 35mm 胶片片照相机
EF – 数字照相机
法兰焦距
Flange Focal Depth
• 机身卡口口到像面面的距离.
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