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無反上限高於單反?從測光談起!


- 2018年11月09日09時56分
- 人文文摘 / 玩機小胖

玩機小胖

這兩天拍照的時候有朋友在感慨:相機是如何做到準確曝光?你的單反和我的微單形態不一,又為什麼都能準確測光呢?小胖一時語塞,並非答不上來,而是這個問題很容易一環套一環,變成一個巨大的話題,小胖並不想特別複雜地來進行解釋,今天就趁這個機會,先從測光的歷史一步步說起吧。

無反上限高於單反?從測光談起!圖片

在相機誕生之初(1839年)是沒有測光這一說的,因為曝光時間實在太長,基本上全靠估計。後來才有了光化計、減光表懷表式等純模擬式的物理測光系統,再到1930年以硒為測光體,因為硒並不需要外接電源就會對光有反應而產生電流,所以那時候的測光表甚至不需要電池,而後硫化鎘解決了硒無法在弱光下工作的問題,而且引用了現代測光表的入射式設計,頂部有個白色的半球用以均勻光線,再到後來把測光體換成了大家耳熟能詳的矽光電二極體,就變成了目前的外置測光表。


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說到這兒其實可以簡單延伸一下,數位相機時代不知道為什麼總有一撥人特別喜歡返古,總覺得外置測光表就是比內置的靠譜,事實上測光表對於膠片大中畫幅的意義明顯更大,而且測光表的賣點在功能而不是性能,但很多高級功能對於目前大多數位相機都是用不到的……所以數碼時代就別折騰外置測光表了,專業人士尚可說測光表利於簡化棚拍調燈流程,普通玩家湊熱鬧就沒必要了。

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事實上測光表一直以來都想著是要做到機身內的,一開始的內置是靠外掛,像外置閃光燈一樣掛載在機身上,但很快就被完全內置的測光系統所取代了,最初是不與光圈快門聯動,只是單純作為測光參考模塊,比如1936年推動35mm全畫幅膠片相機大潮的Argus

A2B(如上圖,機頂內置減光表,需手動對齊天候特徵後進行計算),再比如1935年的蔡司Ikon Contaflex雙反,但就產品形態來看還是1+1,並沒有做到完全合二為一。而且跟自動對焦發展史上的鏡頭對焦一樣,因為沒有TTL,所以對焦系統瞄準的點跟鏡頭瞄準的點還不一樣,前面提到的測光系統也是如此,直到東京光學的RE

Super出現,才解決了TTL測光的問題。


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因為那時候沒有自動對焦(1963年),所以測光模塊大家的第一反應都是裝到主反光板後面,為了讓光線可以通過主反光板,東京光學RE Super在主反光板的反光鍍膜上刻出一道道線條(如上圖),讓光線從此穿透並抵達位於其後方的2個硫化鎘測光模塊上。蔡司Ikon

Contarex SE則是把測光模塊放在現代單眼相機對焦模塊的位置,通過主反光板後的副反光板反射的光線進行測光。

而後來自動對焦模塊的出現,測光模塊又被移動到了五稜鏡中,現代單眼相機的測光模塊就位於光學取景器的正上方,具體的結構可以看下圖,Metering Sensor即為測光模塊:

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反光板反射的光線在通過對焦屏之後就被一片分光鏡分成2條,其一用於光學取景,其二就用作測光。而現代測光系統經歷了幾個關鍵詞,第一是分區,也稱為矩陣測光,將畫面切割為多個獨立的區域;第二是加入對焦距離信息,也被稱為3D測光;第三是加入色彩,也被稱為RGB測光。接下來小胖就來簡單講講現代單眼相機的測光設計演變。

尼康1983年的FA和佳能1987年的EOS

620開始採用分區測光,比起單片式測光來說,分區的好處可能不需要小胖多說了吧,簡單來說就是測光更有針對性,尼康FA的AMP系統分為5區,根據拍攝亮度和對比度的不同足足有20種不同的測光類別,這也算是測光系統歷史上最大的技術變革之一了……而1994年的佳能EOS 1N就已經是16區測光設計,且增強了對焦系統聯動功能,在當時已經是非常強大的存在,下圖為EOS

1N的對焦模塊結構。

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因為結構性上已經穩定下來,不在需要倒騰來折騰去,測光系統可以專注於精細化發展,最簡單的套路就是更多的分區,比如2009年的佳能7D就採用了多達63區測光,但最關鍵的是加入了色彩檢測機制,每一個對焦區域對應1個像素點,這主要因為傳統測光模塊對紅色(長波長)很敏感,對藍色(短波長)不敏感,拍攝紅色主色調時容易欠曝,而藍色主色調時容易過曝,所以7D加入了一個雙層感光晶片來區分不同波長的色彩,提高測光準度,下面是7D的測光模塊圖:

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事實上測光模塊的感光晶片跟對焦模塊一樣,都是由像素點組成,當發展到2014年的7D2的時候,252區分區、15萬全RGB彩色像素測光模塊問世(下圖),每一個區域對應了多達600個像素點。換句話說這塊測光模塊跟成像CMOS也只有尺寸上的區別而已,而且RGB測光模塊對於人臉識別的優勢是十分明顯的,測光與對焦已經完全成為了相輔相成的存在。最新的1DX2甚至是216區36萬像素,單區像素點多達1667個!同時還得說一句:佳能1系列佳能數位相機里唯一可以點測光與對焦點聯動的機型,事實上目前的佳能單反也全都是像素測光,一直沒做點測聯動只能說是策略問題,你要說它擠牙膏也行,雖然大多數時候也不影響使用。

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那麼回到最開始的問題上,單反的測光和對焦一樣採用的是獨立位置設計,而無反系統則完全相反,這兩者孰優孰劣呢?相對來說,無反的對焦和測光都扔到了CMOS上,因為不存在公差,外力也不會影響到光路,再加上單反的獨立側光模塊實質上也就是一塊成像傳感器,所以無反的片上測光是數碼時代的又一種新的突破形式,即便是索尼a6000這種老機型,也是1200區測光,除此之外新機身的測光系統優勢還在暗部測光等方面,比如A7R3、A9可以在-3EV進行測光,單反則只能做到0EV。

而且測光模塊不像片上相位差對焦點需要做半遮擋,它的像素點是可以同時用作成像使用的(類似佳能的全像素雙核),所以對成像性能也沒有影響,試想單反在抬起反光板用實時取景時,不也就是用CMOS測光嘛……所以從測光來看,無反的上限也會更高一些,突破的難點比較純粹,就是製造工藝和軟體算法而已,不像當年單反測光系統還要不斷改變機身設計來進行適配。

所以,關於測光的過去、今天和未來,你又有哪些看法呢?歡迎評論區留言!

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