作者Furch (呼嚕嚕)
看板DSLR
標題Re: [問題] 為什麼會有撐不起高畫素的鏡頭
時間Sun Oct 2 20:36:18 2022
※ 引述《Richard77523 (拖鞋打蟑螂)》之銘言：
這個問題用圖形來解釋比較快。
鏡頭的目的是將光線聚焦並成像，雖然一顆鏡頭通常有許多枚鏡片，
但概括來說，在做光學分析的時候，我們可以將它簡化並視為是一個薄透鏡系統。
我們先假定有兩顆光學素質完全不同的鏡頭，
第一顆是光學素質不好的廉價鏡頭，姑且叫它爛鏡：
https://imgur.com/11AC8TD
↑這裏我們先用一片球面鏡片來模擬基礎鏡頭的光學素質
https://imgur.com/YRZoIfW
https://imgur.com/Dl7VF7N
↑在這範例中，爛鏡有著很明顯的球面像差，雖然它同樣擁有聚焦的能力，
但成像並不會完全聚集在一點上，而是會成為一個由中央往邊緣發散的圓。
第二顆則是只存在於理論上的完美鏡頭，就叫它絕世好鏡吧：
https://imgur.com/zMCPIGL
↑這顆絕世好鏡完全忽略包含球面像差在內的各種像差，是一顆完美的鏡頭，
所有成像都清楚匯聚在一個點上，而且這個點十分扎實。
https://imgur.com/PcJnC9t
↑現實中要做到這樣的效果，通常會凹透鏡與凸透鏡的組合來消色差，
並需要許多顆特殊鏡片來校正，這裡為了方便對比，我們用理論上的完美鏡頭來比較。
把這兩顆鏡頭放在一起對比，差距是很明顯的：
https://imgur.com/aP62knG
↑如果把鏡頭成像給視覺化，爛鏡的成像會是比叫鬆散結構不扎實的圓，
而絕世好鏡的成像則是一個點，如果鏡頭是完美的，理論上這個點能夠趨近無限小。
放在一起對比：
https://imgur.com/NjADtM4
↑左邊是具有球面像差的爛鏡成像，右邊是絕世好鏡的成像。
那麼，這不同的成像會如何與高畫素有關？
我們再舉兩顆感光元件的例子。
https://imgur.com/gJtAJpC
↑這是一顆採用 Bayer Filter 的感光元件，
在這個 Bayer Matrix 中，包含了經典的 RGGB 排列
在圖中的排列形式是：
GB
RG
https://imgur.com/IjV8l0O
↑這四個子像素構成一個像素點（Pixel）
也就是說如果把這塊 Bayer Matrix 視為一顆感光元件，
那麼它具備 5x3 = 15 畫素。
我們再來看另一顆感光元件，
https://imgur.com/xisF69a
↑同樣是 Bayer Matrix，它具備更多的 pixels，即 8x5 = 40 畫素。
接著把我們前面提的兩顆鏡頭的成像，分別放到這兩顆感光元件上面試試。
https://imgur.com/9jMO98X
↑這是爛鏡的成像，可以看到影像雖然不是那麼扎實，
但大致上仍然只有最中央的 Pixel 接收到光線。
https://imgur.com/b13Uk8l
↑這是絕世好鏡的成像，可以看到成像很明確的聚焦在感光元件上，
僅只有最中央的 Pixel 接收到訊號。
如果我們把這兩顆鏡頭換在更高畫素的感光元件上，那麼：
https://imgur.com/IpNFYAO
↑這是爛鏡的成像，可以看到不僅只有中央 Pixel 接收到光線，
四周的 Pixels 也接收到了。
https://imgur.com/QxqSI2p
↑這是絕世好鏡的成像，即使畫素變高了，
成像也幾乎都仍在中央的一顆 Pixel 上。
這就是為什麼高畫素機身需要解析力更好的鏡頭，
因為在解析度更高（畫素更高）的機身上，
鏡頭原有的像差與光學缺陷都會被放大，
而這些缺陷在畫素較低的機身上卻相對不明顯。
這個問題再講下去還會牽扯到 MTF 的定義還有最小模糊圈什麼的，
其實真的完全解釋清楚會很大一篇....先這樣好了XD
: 小弟覺得很納悶
: 光學不就是對焦而已嗎
: 為什麼鏡頭的光學素質和高畫素有關係呢??
你的意思應該是「聚焦」，
「聚焦」指的是把光線齊聚在一點上並成像的能力，
「對焦」則是調整聚焦位置之意，兩者是截然不同的。
舉例來說：
https://imgur.com/X22fhFj
↑上面是一顆 Tesar 結構的鏡頭，下面則是一顆 Planar 結構的鏡頭，
相比起我們前面舉的爛鏡例子，這兩顆的「聚焦能力」都明顯更好，
這也是一般我們定義的所謂「光學素質」。
但對焦指的是調整成像位置，像是這樣：
https://imgur.com/pEBFjk9
↑以前面的 Tesar 鏡頭舉例，藉由調整鏡頭中鏡片的位置，能夠調整對焦點，
而移動的這部分也會被稱為是「對焦鏡組」。
當然，鏡頭的對焦設計也分很多種形式，
像是整組鏡群一起移動的全群對焦／外對焦，就是最簡單粗暴的一種，
結構簡單不需要額外可動部件，常見在老鏡與平價定焦鏡頭身上。
而像是上面這種移動少數特定幾枚鏡片的形式，一般稱作內對焦，
對焦也會牽涉到焦距改變跟呼吸效應的問題......啊..離題了
這個寫下去也是超長一篇，先這樣好了XD
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這裡是 Furch Lab 攝影實驗室，我們下次見～～
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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 1.162.4.233 (臺灣)
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※ 編輯: Furch (1.162.4.233 臺灣), 10/02/2022 20:39:36
1F：推 jeffc815731: Furch攝影教室 10/02 20:41
2F：推 k9120303: 推好文，專業圖文說明 10/02 20:45
3F：推 NewTypeNeo: 新鏡頭不一定不是爛鏡而老鏡頭也不一定不是絕世好鏡 10/02 20:47
4F：推 weilsea: 看id先推再說 10/02 21:07
5F：推 dklassic: 推 Furch XD 10/02 21:08
6F：推 mac0925: 推好文，解釋清楚 10/02 21:08
7F：→ KasmirLo: 話說理論上的絕世好鏡散景會是什麼樣子 10/02 21:11
校正趨近完美的鏡頭，散景反而不會是最好看的那種，
我覺得自己用過的鏡頭中，135GM 就很接近這個例子，
畫質趨近完美，但追求的不是最好的散景。
8F：推 a1022242: 推 10/02 21:11
※ 編輯: Furch (1.162.4.233 臺灣), 10/02/2022 21:14:47
9F：推 Cliff07: 敲碗拿XH2 評測新舊35.4 33.4的對比 10/02 21:15
10F：推 cklppt: 老讀者推，最近yt更新得少囉 10/02 21:15
11F：推 Roset: 敲碗拿XH2 評測新舊56.2的對比 10/02 21:16
12F：推 jayjen: 你鏡頭系？推啦 10/02 21:19
13F：推 nthomas: 推 太神啦 10/02 21:22
14F：推 xoy: 知識推 10/02 21:24
15F：推 cfesun: 厲害厲害 10/02 21:32
16F：推 ngmi: 專業好文推推 10/02 21:34
17F：推 TheJon: 詳細專業 推 10/02 21:37
18F：推 johnpisces2: 推推 10/02 21:46
19F：推 Gaidiac: 推，長姿勢。 10/02 21:55
20F：推 CGary: Furch真的很認真 寫得也很清楚 推一個 10/02 21:56
21F：推 R101: 推 10/02 21:58
22F：推 ericfys: 推，感謝分享 10/02 21:58
23F：推 glad850: 專業推！ 10/02 22:09
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25F：推 MegaGG: 專業推 10/02 22:15
26F：推 ph54769: 推推 10/02 22:18
27F：推 keynote1: 推真技術文，屌打話術那篇 10/02 22:20
28F：推 Laincast: 你鏡頭系 10/02 22:24
29F：推 ferrinatice: 實用推 10/02 22:27
30F：推 iyawen: 拜託更新快一點 少數幾個專業的攝影頻道 10/02 22:28
31F：推 diablohinet: Furch大鏡頭系?! QQ 10/02 22:29
32F：推 sonk: 跪了，這篇放上YT一定很讚啊，短又內容充實 10/02 22:31
33F：推 icexice: 推，超專業 10/02 22:35
34F：推 cklppt: 這篇內容要放yt密度大概太虛XD 幾句話可以說完的事，主要 10/02 23:11
35F：→ cklppt: 是圖文並茂很淺顯易懂，不過以高像素cmos對鏡頭的要求與 10/02 23:11
36F：→ cklppt: 原理為主題應該能講一期？ 10/02 23:11
37F：推 b7881397: 推 10/02 23:11
38F：推 ss50661: 推 10/02 23:13
39F：推 ptnap: 學到新東西了，謝謝您的專業說明 10/02 23:17
40F：→ jeffc815731: 可以多出幾篇這種文章然後把內容合成一部yt影片xd 10/02 23:37
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42F：推 rosseforp113: 太神啦 我還要 10/02 23:40
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50F：推 butthad: 看id再看文章 怎麼好像有聽到聲音 10/03 02:18
51F：推 yan76910: 專業推，講得簡單易懂才是專家 10/03 02:34
52F：推 rgbff: Nikon的S鏡就是那種解析度很高但焦外不柔和的那種 10/03 02:53
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57F：推 rainxo6p: 推 10/03 07:50
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60F：推 lyphard121: 深入淺出推 10/03 08:49
61F：推 hsnubill: 推！ 10/03 08:57
62F：推 starskyjth: 說得很好！ 10/03 09:00
63F：推 clark3530: 10/03 09:09
64F：推 takeda0727: 推 10/03 09:16
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66F：推 teiugun: 看到結尾看到Furch lab 難怪這麼專業 10/03 09:30
67F：推 Miralles: 原來不光是話術，慘，沒有理由不換鏡頭了 10/03 09:45
68F：推 jim128097: 推 專業文 10/03 10:06
69F：推 lwecloud: 圖神猛 10/03 10:19
70F：推 NewTypeNeo: 還是可以不換啊XD 有撐不起高畫素的鏡頭不表示你的 10/03 10:22
71F：→ NewTypeNeo: 舊鏡頭撐不起高畫素 10/03 10:22
72F：推 abccat0520: 推推 10/03 10:40
73F：推 lead45678: 推講解 10/03 10:44
74F：推 Yifong: 推 受益良多 10/03 10:57
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76F：推 neotsengtw: 推推推 10/03 11:06
77F：→ sony1733: 但我好奇的是 led之類的螢幕 有其顯示限制 目前最大限制 10/03 11:08
78F：→ sony1733: 是 8 K螢幕 10/03 11:08
79F：→ sony1733: 那以光線投射的螢幕顯示 例如 CRT等螢幕的顯示限制 應該 10/03 11:08
80F：推 Reki1351: 專業推 10/03 11:10
81F：推 sony1733: 可以提供更高解晰度才對吧 10/03 11:12
82F：推 Rafachu: 好扯專業推 10/03 11:14
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86F：→ CGary: 篇".... 我們觀眾可以點菜嗎? 這兩個分別寫一篇嘉惠大家XD 10/03 12:13
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