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上课了(增倍镜原理,转来的,枫导和老虎请进)

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发表于 2009-2-22 15:38:02 | 显示全部楼层 |阅读模式
增倍镜
———— 一个美丽的谎言

增倍镜(也有叫增距镜,也有称远摄变距镜的),它是一个安装在镜头和照相机机身之间的光学附件。它可以放大影像。增倍镜具有不同的放大量。一只2X增倍镜能够使影像大小加倍,也就是说,安装它以后能够使镜头焦距有效地加倍,如果把增倍镜附加在50mm镜头上,得到的影像会和100mm镜头所拍摄影像大小一样;如果把它装在200mm镜头上,就会得到400mm镜头产生的影像大小等等。

这个东西喜欢打鸟的色友可能关注较多,也有不少色友拥有,有人赞赏有人反对,赞赏的人一般说他的牛镜加了2X增倍镜(其实多数只敢加1.4X)还很锐,对画质几乎没有影响。反对的人只会说这个绝对会影响画质,根本不考虑用。还有折中的:偶尔应急用用也不失为一种暂时无长焦的替代。

可以说,不论对增倍镜喜欢或不喜欢的、说增倍镜几乎不影响画质或绝对影响画质的人,可能都对深层原因不甚了了,那今天我们就来大概探讨一下这种为应急之需而出现的产品吧。

实际上原来我也购买过一个2X增倍镜,牌子是肯高的,这个牌子的好处就是不挑镜,什么镜几乎都能装。但效果嘛,只能说凑合了,比不加画质的确下降。有人说这不是原厂的,是原厂的效果会好一点。于是我又找了个原厂的再试,呵呵,效果也不见得好,甚至……。

于是有人说上1.4X应该不错的,我不想再试了,虽然我见过别人1.4X发过的小图好象不错(看小图没用的,呵呵)。此时我开始思考了,这个东西到底是怎么实现如此神奇功能的?!影响画质是因为加工质量还是什么原因?想过后茅塞顿开,原来如此!它的原理决定了它就算有最一流的加工质量也会影响画质!

可以这样说吧:增倍镜是一出美丽的谎言(我不想说是一场骗局)!为什么这么说,就样我们来大概分析它的工作原理吧。

首先声明我不是什么光学专家,我不会设计什么多片多组镜头,更不会怎样组合才能实现校正像差色差。但只要我们会最基本的知识就够了!再复杂的演算过程也逃不脱基础的理论!

我想大家在读初中或高中时应该学过一些光学知识,对透镜成像可能都会略知一二,我们的相机就是应用了凸透镜成像的基本原理,不论这镜头用了几片几组镜片,等同于相同焦距的单片凸透镜成像(当然成象质量肯定相差很大)。简单光路图如下:








(其中L为凸透镜,A为景物,A’为成像,f为焦距,u为物距,v为像距,成像公式为:1/f=1/u+1/v )

我们从中可看出,要得到清晰的影像,我们一定要前后移动凸透镜片(呵呵,当然也可以移动成像屏,但对于相机不太方便),使成象正好落在成像屏上,这就所谓的对焦,对焦越准,当然成像就越清晰。在凸透镜成像里,我们是逃不了这个原理,没有任何捷径可走!

不知大家从这张图上联想到没有,镜头的焦距有多长,我们的镜头镜身尺寸基本就有多长,而且只能长不能短(比如一些变焦广角镜身就很长,镜身长远远长于它的焦距)。因为是透镜,光是走直线的,要真正成像,景物光从进入镜头的第一片镜片开始,一定直线要走完它大于镜头焦距的长度,其实这个长度就是镜身长加机身厚度。

我正是从这一点开始怀疑增倍镜的。因为我想如400的镜,镜身就基本就有400mm长,800的镜,镜身也基本有800mm长,这样才能照光学原理真正地聚焦成像。而增倍镜本身的长度不过30-50mm左右,怎么2X的增倍镜加在400mm长的镜头上焦距就变成800mm了呢,刚 400多mm长的镜身就有800mm的焦距,这无论如何也不附合成像原理啊,因为它的像距可远远没有800mm以上啊!这可不是折反镜,光路可以在看似短短的镜身中反射几个来回,它可是透镜啊。

于是我开始分析加了增倍镜的镜头的“成像”原理,一分析才知道,它根本就没有成像,严格来说就是它根本没有真正聚焦,它是靠一个短短的凹透镜组,把经过镜头准备进入机身聚焦成像的光路半路拦截,然后把这束即将聚焦的光发散,注意,是发散!!!2X的就发散为原来的2倍,1.4X就发散为原来的1.4倍,但这束光到达成像屏(感光屏)后,再也不可能真正的聚焦,只得到一个比原来大,但是有点虚焦的“影像”,原理如下图:






这就是为什么增倍境X数越大,对画质影响就原大的真正原因,散得越大像就越虚,根本谈不上什么分辨率,充其量只是得到一个大一些的图像而已。

我们补充谈一点,为什么没有真正聚焦而自动对焦时又能合焦呢?其实我们了解相机的自动对焦原理就可以知道,自动对焦时并不以是以图像真正聚焦为基础,而是取图像某个区域,在镜头前后调焦时,以检测到这片区域图像的对比度最大作为自动对焦结束,所以这个对比度是相对的,只要有某一时刻相对于镜头前移后移所得的图像对比度是最大的,相机就认为是对准焦了,所以就是稍模糊一点的图象也是有它相对对比度最大的时候,这时输出的聚焦电平为最高,相机自动对焦就算成功了,那与图像清不清晰是两回事。

现在我们完全清楚了,增倍镜得到的大图像,其实同我们把图像后期扩大到200%和140%(相对于2X和 1.4X增倍镜)得到的图像是差不多的,要好一点点最多也是过渡稍平滑一些。我们经过把那些没有加增倍镜原来就很锐图像的经过后期扩大2倍,得出的图像同加了2X增倍镜直接得出的图像没有太大差别,由此证明事实的确如此。

这就是为什么说越好的镜头加增倍镜影响越小的原因,其实那些顶级牛头得出来的锐不可挡的片子,就算你后期人为地把它扩大1.4倍左右,稍稍锐化,得出来的片子依然觉得比较锐。

所以说想加增倍镜来把被摄物“拉”近一些,得到大一些的图像完全就是多此一举,原来就很锐的头你想要大一些图像,还不如直接就拍,回来后把它扩大就可以得到你想要的大图,而且是不花钱的。
发表于 2009-2-22 17:15:59 | 显示全部楼层
坐沙发听溜版讲课
发表于 2009-2-22 22:52:06 | 显示全部楼层
不同意见:

1. 谁都知道随便一个镜头都有十几组凹凸镜片组成,照作者说的,到达感光元件时早已经虚的没边了。

2. 加了增距境后,对焦时镜片间距也会相应调整以配合物体远近和新焦距的关系,并不像作者画的那样保持不变。
 楼主| 发表于 2009-2-23 01:54:36 | 显示全部楼层
枫下客
不同意见:

1. 谁都知道随便一个镜头都有十几组凹凸镜片组成,照作者说的,到达感光元件时早已经虚的没边了。

2. 加了增距境后,对焦时镜片间距也会相应调整以配合物体远近和新焦距的关系,并不像作者画的那样保持不变。


所谓的虚,俺个人以为不是一种精确的表达。就像好多人看到枫导的片子,会夸:多清楚呀!枫导一定很郁闷。他们根本没理解枫导弹创作意图嘛!所以,更精确或者专业一点的解释是:锐度和反差有损失。

俺理解的增倍镜,就是相当于一个放大镜,把本来的成像放大,取成像中间的一部分,映射到ccd上。
理论上讲,在理想情况下,不应该有什么像质损失。但是,在光学设计上,由于材料,镀膜,尤其是变焦镜头镜片间变化的多种边界条件下,理想条件永远达不到。因此,我们看到的镜头都是不完美的,所以会有每只镜头的表现条件,比如:大光圈下边缘部分的成像,就是一般情况下的短板。因此,几乎所有的af自动程序都把光圈缩到F8,这样可以最大可能的保证成像质量。

回到增距镜的话题,可以这样理解:一只好的镜头设计,会考虑到镜头中每个镜片之间的关系,通过镜片分组、镀膜(单层或多层)、非球面镜的应用,来保证最佳的成像,减少各种光学偏差(像差、慧差、畸变、色差等等),从MTF曲线里面,可以看到不同的镜头,即使同意的焦距、光圈,也会表现出不同的传递函数。而这种设计,是没有考虑到增倍镜的应用。加入增倍镜,等于在一只设计好的镜头上增加了一组或多组镜片,这样变成了一只新的镜头,本来已经完成的成像,还要再过一组或多组镜片,这样对其传递函数的损失是不言而喻的,这也是为什么大家公认,增倍镜会导致像质的劣化,最明显的就是锐度和反差的损失。

俺个人以为,在现在的数码年代,尤其是枫导手持高像素利器,用这种东西实在没必要。真的需要那么大的焦距,直接开到最高分辨率,切下来的图像应该也可以接受了。枫导那天不妨架上架子,拍上两组片子,一组用增倍镜,一组用软件切,不做任何调整,贴上来看看,俺更相信枫导一堆牛头的原创能力,呵呵!
发表于 2009-2-23 02:34:52 | 显示全部楼层
溜达
枫导那天不妨架上架子,拍上两组片子,一组用增倍镜,一组用软件切,不做任何调整,贴上来看看,俺更相信枫导一堆牛头的原创能力,呵呵!


完全同意。 :aa5: 不过,虽然是牛头,套上增距镜,只是照得远一些,成像放大点,不过都成了狗头啦。就看各人的取舍了。我的看法是,牛头就是牛头,决不能变成狗头来使;要是能把狗头变成牛头就好了。 :lol:
发表于 2009-2-23 08:42:40 | 显示全部楼层
增距鏡
有趣的問題. 有這麼多的廠家增距鏡. 也有一定的用途.
提議(非結論性)可作參考:

1. 增距鏡應該小用一點.
如果很多時須要用400mm拍攝,那就買一個400mm
要是個平價的400mm效果會比一個2X增距鏡好得多.
2.  避免培數高的增距鏡
增距鏡把鏡頭的缺點增培, 可選用1.4X或1.7X,最後才考慮2X
3.  名廠的增距鏡貴一點,效果好一點.
4.  增距鏡配名鏡頭,效果好一點.

間中用增距鏡無妨.
掉了它,可惜.  買了不用,也可惜  :lol:  :lol:
发表于 2009-2-23 11:33:23 | 显示全部楼层
溜达
   .........更精确或者专业一点的解释是:锐度和反差有损失



请教一下,反差损失是啥意思??? :roll:
发表于 2009-2-23 15:47:09 | 显示全部楼层
ALEXYIM
增距鏡
有趣的問題. 有這麼多的廠家增距鏡. 也有一定的用途.
提議(非結論性)可作參考:

1. 增距鏡應該小用一點.
如果很多時須要用400mm拍攝,那就買一個400mm
要是個平價的400mm效果會比一個2X增距鏡好得多.
2.  避免培數高的增距鏡
增距鏡把鏡頭的缺點增培, 可選用1.4X或1.7X,最後才考慮2X
3.  名廠的增距鏡貴一點,效果好一點.
4.  增距鏡配名鏡頭,效果好一點.

間中用增距鏡無妨.
掉了它,可惜.  買了不用,也可惜  :lol:  :lol:


同意同意。尽量少用,偶尔应急用用也不失为一种暂时无长焦的替代。
发表于 2009-2-23 15:48:33 | 显示全部楼层
马赛克
[quote]溜达
   .........更精确或者专业一点的解释是:锐度和反差有损失



请教一下,反差损失是啥意思??? :roll:[/quote]

我猜是不是对比度?
发表于 2009-2-23 23:39:29 | 显示全部楼层
可以这么说吗:做工好的'牛头'就象人的眼睛,而增距镜就象眼前的放大镜或望远镜?目力所及当然不需要放大镜或望远镜,但有时它确实能带来方便。

增距镜在增加焦距的同时没有相应的增大光圈,所以需要更长的曝光时间以抵消视角减小所带来的采光不足。但增距镜的原理仍是光学的,不同于数码放大。
发表于 2009-2-23 23:47:33 | 显示全部楼层
上几张微距拍的头发,不下结论,观众自己评说:

105mm Macro only, 1:1 cut, digital zoom to similar hair size

105mm Macro only, 1:1 cut, digital zoom to similar hair size

105mm Macro + 1.7 X, 1:1 cut

105mm Macro + 1.7 X, 1:1 cut

105mm Macro only, 1:1 cut

105mm Macro only, 1:1 cut

105mm Macro + 1.7 X, scale down from 4288x2848

105mm Macro + 1.7 X, scale down from 4288x2848

105mm Macro only, scale down from 4288x2848

105mm Macro only, scale down from 4288x2848
发表于 2009-2-23 23:52:49 | 显示全部楼层
再贴一张70-200mm + 1.7X 拍的月亮,观众自己评价增距镜是否值得用:
https://www.crossna.org/forum.php?mod=redirect&ptid=8012
Moon-08-12-11.jpg
发表于 2009-2-23 23:57:54 | 显示全部楼层
我觉得增距镜用来拍静物还行,拍移动的物体会很大的减慢对焦速度。自从在ebay上淘到一个便宜的50-500mm,很少再用增距镜加70-200mm了,毕竟还要多一道拆装手续,有点麻烦。但发现用它拍微距也是个不错的尝试。
 楼主| 发表于 2009-2-24 20:42:07 | 显示全部楼层
大家七嘴八舌的目的不是挤兑枫导,属于纯技术探讨哈!

枫导莫急, 参考一下无忌里面的说法:

http://forum.xitek.com/showthread.php?threadid=603976

当然,这里是TC-20E,比1.7那个差不少,但是,大家对像质的评说可以参考一下哈!
发表于 2009-2-24 22:45:34 | 显示全部楼层
不急,不急。理越辩越明,大家都长见识。 :D

我现在买东西之前都先去查一下用户的反馈意见,B&H是个非常不错的地方:
http://www.bhphotovideo.com/bnh/ ... anchorToReadReviews
低于四星半的(五星满分)一般不予考虑。
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