这几天一直在我的脑海里思考这样一个问题,就是为什么副厂镜头不如原厂的镜头。过去是副厂镜头的对比度解析力不如原厂的,那么现在当这些已经不是问题的时候,又是什么阻碍了副厂镜头和原厂镜头的认可度呢?思考久了就在脑子里浮现出一个音响的技术词汇:\"频响曲线\"这个频响曲线让我慢慢地形成了对副厂镜头无法超越原厂镜头的认识的一种新的判断。在电影摄影上对选择和加载色彩模式有个lot曲线。一个原始的片子,加上不同的lot曲线后,出来的色调和效果是大不一样的。当然相机的机身上也有各种摄影风格设置与此类似。
这样对于镜头我就产生了这样一个疑问,原厂镜头的光学传递会不会产生一个类似于lot曲线一样的函数?如果这样一个函数,对应自己的CMOS和自己的图像处理引擎,加上一个对应的lot曲线样的函数,最后使图片达到最佳效果呢?就像在音响界有这样一个说法,一个音箱在某一个功放上表现不理想换了一个功放就会表现的非常漂亮。其实这就是音箱的频响曲线和功放的频响曲线进行匹配的问题,我们可以从下面的一个频响曲线信号在不同的频率下,他的值是不一样的。那么一束光通过一个镜头后,各个波长的传输衰减也是不一样的,也会形成类似于音响设备的频响曲线的一条光谱响应曲线。
带着这些疑问,我最近查阅了许多国外的参考文献。最后从美国镜头租赁网站上看到了一篇《用光谱法观察电影镜头颜色偏移》给了我一点启示。也就是每一个镜头的传递的光谱函数曲线是不一样的。下图是一个全光谱镜头的光谱传递曲线。我们看到,在接近之外部分有个最低的传输峰谷。大约在75左右,然后在红外端有这只镜头最高的传输峰值89左右。在整个视觉光谱带,他的传输效率是不一样的。但是大部分都是在中间的85到78之间波动。
是什么造成了一个镜头对光谱传输的衰减不同,形成了这样一条光谱响应曲线呢?查阅了相关的文献后得知,主要是因为每一个厂家,用的镜片的镀膜不一样,形成对一些波长的衰减差别所造成的。最简单的例子就是夏天我们经常可以看到有些人带着的五颜六色反光的遮阳镜,这种遮阳镜就是把一部分颜色的光波给反射掉了。回到镜头的玻璃镀膜上来也是如此。不同的镀膜在增加透射的光线时候也是作用在一定波长的范围内的。不同的镀膜就会带来不同的颜色衰减的效果。一个镜片会采用各种综合的镀膜叠加而成,当这些镜片组合起来的时候,就会产生对某一个光谱的衰减大小差别,形成了一个品牌的独特的光谱传输曲线。
下面我们具体到不同品牌的电影镜头做示例看出(用电影镜头做示例是因为电影镜头的一致性要求最高),每一个品牌的镜头传输光谱曲线是不一样的。我们可以看到蔡司著名的电影镜头cp2的传输光谱图如下所示,这只镜头在400nm波长附近传输的效率是比较低的,类似于UV镜的作用,阻止紫外光的传输。对紫蓝光部分的传输值大约在70-85之间,而传输最大值这是在黄光附近达到了91左右,红光的传输值也是在90附近。
下面的两个图是佳能的CN-E电影镜头的传输光谱曲线左边是135T2.2的光谱传输曲线,右边的是85T1.3的光谱传输曲线。可能是135的镜头镜片多了的原因。专门去查了佳能的官网,官网没有提供佳能CN-E系列电影镜头结构图和MTF图。所以只能推测和他的摄影镜头结构类似,这样推测查到佳能的135/2的镜头是8组10片,而85/1.2镜头是7组8片。因为多了2片镜片的衰减造成了135的传输曲线的值普遍低于85镜头的数值。
下面一张图就是把上面两张图叠加起来后,为了方便对比,把各自的传输衰减给忽略,仅进行曲线的叠加。可以看到这两个光谱传输曲线在忽略掉各自的衰减值后形状基本是类似的。对于传输的衰减不一致这点在拍摄的时候,加大一点光照就可以解决。
下图是佳能的4只电影镜头的光谱传输曲线叠加,看到这4只镜头的色彩倾向的一致性非常好。
下面这张图是施耐德的电影镜头4个曲线,我们看到施耐德这组镜头的色彩一致性就不是十分理想。如果用这4个镜头拍的照片,用同样的参数,同样的条件拍出来的图片。结果是会有较大的色彩差别的。
下面这张图的光谱传输曲线显示了适马这组电影镜头的光谱传输曲线一致性是比较好的。
这是一组Veydra Mini Prime这组镜头只有三只镜头: 35mm, 50mm, and 85mm.
下面这组是4只著名的蔡司cp2电影镜头的光谱传输曲线,可以看到这4只镜头的一致性非常好。
下面的实例是通过 适马电影镜组,veydra电影镜组,施耐德雪娜电影镜组,施耐德雪娜3电影镜组的4个不同品牌,不同档次的电影镜组的各自光谱传输曲线,来对比最后在图片上形成的色彩偏向。
首先我们可以看到适马的镜头色彩最大的传输峰值在红光附近,那么这个镜头传输白光后,应该是偏红的,而veydra这组镜头传输的最高值在绿色和黄色附近,那么这个镜头在传输白光后会偏向于绿色。施耐德的NX镜头偏向也是偏黄绿,而施耐德雪娜3镜头一定偏红的,因为它的红色光谱明显呈现波峰。下面的图片就是这4个品牌的镜头,通过白光后呈现的不同程度的色彩偏向。
从这4个电影镜头组的曲线,可以看出不同的品牌镜头因为光谱传输曲线不同所以造成的色彩偏差不同。这也就是引起了,诸如适马的镜头放在佳能的机身上造成的片子没有原厂色彩好的概念。很多用JPG格式直接出片的人,就会觉得适马的镜头色彩不如佳能的镜头的色彩漂亮,事实应该就是这样的,佳能是按照自己的规则进行白平衡和色彩方案的调整的,而换上了适马的镜头,用同样的方法就会发生色偏趋向,原来正确的色彩方案,就变成了比较不舒服的色彩方案。实际上如果适马自己的机身,只要按照自己的色彩规律,适当调整一下去刻意调整一些色彩的衰减,就可以完美地达到最佳色彩的匹配。从以上的镜头对比和色彩偏向对比的结果我们就知道,副厂的镜头为了适应所有的厂商在镜头色彩的偏向上自己是无能为力的。原厂完全可以依照自己的镜头产品色彩偏向,制定出自有的色彩调整方案。而副厂是为他人做嫁衣的,尼康的色彩和佳能的色彩就不一样,所以适马不能按照佳能的色彩趋向去做镜头,也不能按照尼康的色彩趋向去做镜头。结果,就是加到哪一个厂家的机身上出来的色彩都会有不同的偏向让很多人觉得不如原厂的色彩好看了。
参考文献:《用光谱法观察电影镜头颜色偏移》Roger Cicala, Brandon Dube, Aaron Closz, and Joey Miller
https://www.lensrentals.com/blog/2018/04/looking-at-cine-lens-color-shifts-using-spectrometry/