作者Furch (呼噜噜)
看板DSLR
标题Re: [问题] 为什麽会有撑不起高画素的镜头
时间Sun Oct 2 20:36:18 2022
※ 引述《Richard77523 (拖鞋打蟑螂)》之铭言：
这个问题用图形来解释比较快。
镜头的目的是将光线聚焦并成像，虽然一颗镜头通常有许多枚镜片，
但概括来说，在做光学分析的时候，我们可以将它简化并视为是一个薄透镜系统。
我们先假定有两颗光学素质完全不同的镜头，
第一颗是光学素质不好的廉价镜头，姑且叫它烂镜：
https://imgur.com/11AC8TD
↑这里我们先用一片球面镜片来模拟基础镜头的光学素质
https://imgur.com/YRZoIfW
https://imgur.com/Dl7VF7N
↑在这范例中，烂镜有着很明显的球面像差，虽然它同样拥有聚焦的能力，
但成像并不会完全聚集在一点上，而是会成为一个由中央往边缘发散的圆。
第二颗则是只存在於理论上的完美镜头，就叫它绝世好镜吧：
https://imgur.com/zMCPIGL
↑这颗绝世好镜完全忽略包含球面像差在内的各种像差，是一颗完美的镜头，
所有成像都清楚汇聚在一个点上，而且这个点十分扎实。
https://imgur.com/PcJnC9t
↑现实中要做到这样的效果，通常会凹透镜与凸透镜的组合来消色差，
并需要许多颗特殊镜片来校正，这里为了方便对比，我们用理论上的完美镜头来比较。
把这两颗镜头放在一起对比，差距是很明显的：
https://imgur.com/aP62knG
↑如果把镜头成像给视觉化，烂镜的成像会是比叫松散结构不扎实的圆，
而绝世好镜的成像则是一个点，如果镜头是完美的，理论上这个点能够趋近无限小。
放在一起对比：
https://imgur.com/NjADtM4
↑左边是具有球面像差的烂镜成像，右边是绝世好镜的成像。
那麽，这不同的成像会如何与高画素有关？
我们再举两颗感光元件的例子。
https://imgur.com/gJtAJpC
↑这是一颗采用 Bayer Filter 的感光元件，
在这个 Bayer Matrix 中，包含了经典的 RGGB 排列
在图中的排列形式是：
GB
RG
https://imgur.com/IjV8l0O
↑这四个子像素构成一个像素点（Pixel）
也就是说如果把这块 Bayer Matrix 视为一颗感光元件，
那麽它具备 5x3 = 15 画素。
我们再来看另一颗感光元件，
https://imgur.com/xisF69a
↑同样是 Bayer Matrix，它具备更多的 pixels，即 8x5 = 40 画素。
接着把我们前面提的两颗镜头的成像，分别放到这两颗感光元件上面试试。
https://imgur.com/9jMO98X
↑这是烂镜的成像，可以看到影像虽然不是那麽扎实，
但大致上仍然只有最中央的 Pixel 接收到光线。
https://imgur.com/b13Uk8l
↑这是绝世好镜的成像，可以看到成像很明确的聚焦在感光元件上，
仅只有最中央的 Pixel 接收到讯号。
如果我们把这两颗镜头换在更高画素的感光元件上，那麽：
https://imgur.com/IpNFYAO
↑这是烂镜的成像，可以看到不仅只有中央 Pixel 接收到光线，
四周的 Pixels 也接收到了。
https://imgur.com/QxqSI2p
↑这是绝世好镜的成像，即使画素变高了，
成像也几乎都仍在中央的一颗 Pixel 上。
这就是为什麽高画素机身需要解析力更好的镜头，
因为在解析度更高（画素更高）的机身上，
镜头原有的像差与光学缺陷都会被放大，
而这些缺陷在画素较低的机身上却相对不明显。
这个问题再讲下去还会牵扯到 MTF 的定义还有最小模糊圈什麽的，
其实真的完全解释清楚会很大一篇....先这样好了XD
: 小弟觉得很纳闷
: 光学不就是对焦而已吗
: 为什麽镜头的光学素质和高画素有关系呢??
你的意思应该是「聚焦」，
「聚焦」指的是把光线齐聚在一点上并成像的能力，
「对焦」则是调整聚焦位置之意，两者是截然不同的。
举例来说：
https://imgur.com/X22fhFj
↑上面是一颗 Tesar 结构的镜头，下面则是一颗 Planar 结构的镜头，
相比起我们前面举的烂镜例子，这两颗的「聚焦能力」都明显更好，
这也是一般我们定义的所谓「光学素质」。
但对焦指的是调整成像位置，像是这样：
https://imgur.com/pEBFjk9
↑以前面的 Tesar 镜头举例，藉由调整镜头中镜片的位置，能够调整对焦点，
而移动的这部分也会被称为是「对焦镜组」。
当然，镜头的对焦设计也分很多种形式，
像是整组镜群一起移动的全群对焦／外对焦，就是最简单粗暴的一种，
结构简单不需要额外可动部件，常见在老镜与平价定焦镜头身上。
而像是上面这种移动少数特定几枚镜片的形式，一般称作内对焦，
对焦也会牵涉到焦距改变跟呼吸效应的问题......啊..离题了
这个写下去也是超长一篇，先这样好了XD
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这里是 Furch Lab 摄影实验室，我们下次见～～
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※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc), 来自: 1.162.4.233 (台湾)
※ 文章网址: https://webptt.com/cn.aspx?n=bbs/DSLR/M.1664714181.A.0F3.html
※ 编辑: Furch (1.162.4.233 台湾), 10/02/2022 20:39:36
1F：推 jeffc815731: Furch摄影教室 10/02 20:41
2F：推 k9120303: 推好文，专业图文说明 10/02 20:45
3F：推 NewTypeNeo: 新镜头不一定不是烂镜而老镜头也不一定不是绝世好镜 10/02 20:47
4F：推 weilsea: 看id先推再说 10/02 21:07
5F：推 dklassic: 推 Furch XD 10/02 21:08
6F：推 mac0925: 推好文，解释清楚 10/02 21:08
7F：→ KasmirLo: 话说理论上的绝世好镜散景会是什麽样子 10/02 21:11
校正趋近完美的镜头，散景反而不会是最好看的那种，
我觉得自己用过的镜头中，135GM 就很接近这个例子，
画质趋近完美，但追求的不是最好的散景。
8F：推 a1022242: 推 10/02 21:11
※ 编辑: Furch (1.162.4.233 台湾), 10/02/2022 21:14:47
9F：推 Cliff07: 敲碗拿XH2 评测新旧35.4 33.4的对比 10/02 21:15
10F：推 cklppt: 老读者推，最近yt更新得少罗 10/02 21:15
11F：推 Roset: 敲碗拿XH2 评测新旧56.2的对比 10/02 21:16
12F：推 jayjen: 你镜头系？推啦 10/02 21:19
13F：推 nthomas: 推 太神啦 10/02 21:22
14F：推 xoy: 知识推 10/02 21:24
15F：推 cfesun: 厉害厉害 10/02 21:32
16F：推 ngmi: 专业好文推推 10/02 21:34
17F：推 TheJon: 详细专业 推 10/02 21:37
18F：推 johnpisces2: 推推 10/02 21:46
19F：推 Gaidiac: 推，长姿势。 10/02 21:55
20F：推 CGary: Furch真的很认真 写得也很清楚 推一个 10/02 21:56
21F：推 R101: 推 10/02 21:58
22F：推 ericfys: 推，感谢分享 10/02 21:58
23F：推 glad850: 专业推！ 10/02 22:09
24F：推 wickham15: 推 10/02 22:09
25F：推 MegaGG: 专业推 10/02 22:15
26F：推 ph54769: 推推 10/02 22:18
27F：推 keynote1: 推真技术文，屌打话术那篇 10/02 22:20
28F：推 Laincast: 你镜头系 10/02 22:24
29F：推 ferrinatice: 实用推 10/02 22:27
30F：推 iyawen: 拜托更新快一点 少数几个专业的摄影频道 10/02 22:28
31F：推 diablohinet: Furch大镜头系?! QQ 10/02 22:29
32F：推 sonk: 跪了，这篇放上YT一定很赞啊，短又内容充实 10/02 22:31
33F：推 icexice: 推，超专业 10/02 22:35
34F：推 cklppt: 这篇内容要放yt密度大概太虚XD 几句话可以说完的事，主要 10/02 23:11
35F：→ cklppt: 是图文并茂很浅显易懂，不过以高像素cmos对镜头的要求与 10/02 23:11
36F：→ cklppt: 原理为主题应该能讲一期？ 10/02 23:11
37F：推 b7881397: 推 10/02 23:11
38F：推 ss50661: 推 10/02 23:13
39F：推 ptnap: 学到新东西了，谢谢您的专业说明 10/02 23:17
40F：→ jeffc815731: 可以多出几篇这种文章然後把内容合成一部yt影片xd 10/02 23:37
41F：推 imhideji: 赞 10/02 23:38
42F：推 rosseforp113: 太神啦 我还要 10/02 23:40
43F：推 marchs24145: 推 10/02 23:55
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47F：推 ee8iqp7x: 推认真文 10/03 00:38
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50F：推 butthad: 看id再看文章 怎麽好像有听到声音 10/03 02:18
51F：推 yan76910: 专业推，讲得简单易懂才是专家 10/03 02:34
52F：推 rgbff: Nikon的S镜就是那种解析度很高但焦外不柔和的那种 10/03 02:53
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66F：推 teiugun: 看到结尾看到Furch lab 难怪这麽专业 10/03 09:30
67F：推 Miralles: 原来不光是话术，惨，没有理由不换镜头了 10/03 09:45
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70F：推 NewTypeNeo: 还是可以不换啊XD 有撑不起高画素的镜头不表示你的 10/03 10:22
71F：→ NewTypeNeo: 旧镜头撑不起高画素 10/03 10:22
72F：推 abccat0520: 推推 10/03 10:40
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76F：推 neotsengtw: 推推推 10/03 11:06
77F：→ sony1733: 但我好奇的是 led之类的萤幕 有其显示限制 目前最大限制 10/03 11:08
78F：→ sony1733: 是 8 K萤幕 10/03 11:08
79F：→ sony1733: 那以光线投射的萤幕显示 例如 CRT等萤幕的显示限制 应该 10/03 11:08
80F：推 Reki1351: 专业推 10/03 11:10
81F：推 sony1733: 可以提供更高解晰度才对吧 10/03 11:12
82F：推 Rafachu: 好扯专业推 10/03 11:14
83F：推 hideo: 推好文 10/03 11:32
84F：推 Rogozov: 推推 感谢分享 10/03 11:53
85F：推 CGary: "其实真的完全解释清楚会很大一篇","这个写下去也是超长一 10/03 12:12
86F：→ CGary: 篇".... 我们观众可以点菜吗? 这两个分别写一篇嘉惠大家XD 10/03 12:13
87F：推 WulinWorks: 这个id的文都有声音 10/03 12:22
88F：推 YukiPhoenix: 跪着推文... 10/03 12:25
89F：推 Lavonzux: 不愧是Furch 清晰明了 推 10/03 12:38
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