“我的镜头能覆盖摄影机吗?”看完这篇文章你就懂了

影视制作

传感器、成像圈与镜头覆盖范围

近来我们技术人员最常被问的问题之一,是关于不同摄影机的镜头覆盖范围。

收到这些咨询实属正常,因为新型号摄影机前赴后继的涌现,各自有不同的传感器尺寸和规格。我们经常收到这样的问题“我的16mm镜头能覆盖BMCC

(Blackmagic Design Cinema Camera)的传感器吗?”或“我的镜头能覆盖Red Dragon 6K摄影机吗?”

这两个都是好问题,我们也能给出简单的是与否的回答。但它们引申出一些很有意思的点,那是所有现代电影摄影师需要理解的。这有助于他们选择镜头、摄影机和拍摄格式。所以这篇文章将专门讲解镜头、成像圈、传感器尺寸与分辨率相关的问题

我们先说说镜头“成像圈”,它到底是什么?

 

成像圈

当我们谈到镜头,通常对它的描述是通过与之配套工作的胶卷格式或传感器尺寸。Super 35mm镜头匹配Super 35mm胶卷或近似同尺寸的传感器;Super 16mm镜头匹配Super 16mm胶卷或相应传感器等等。

这确实让人感到困惑,更不用说我们表达镜头焦距的时候用的单位也是毫米。比如,有35mm(焦距)Super 16mm镜头,也有16mm(焦距)Super 35mm镜头。

当我们描述一个镜头,说它匹配Super 35或16mm胶卷,我们实际说的是一个镜头的成像圈。镜头的作用是将一个圆形图像投射到传感器或胶片平面上,所投射的成像圈的大小是基于镜头的设计。

平均一个“Super 35mm”镜头的成像圈直径约为32-35mm;平均一个“Super 16mm”镜头的成像圈直径约为15-18mm。同时也有为较小格式设计的镜头,一般规格是用英寸计算。一个2/3英寸类型的镜头成像圈约为11mm;一个1/2英寸镜头的成像圈约为8mm。

在上图中,你看到Super35、Super16、2/3英寸和1/2英寸的成像圈对比。这张照片是采用50mm(焦距)镜头拍摄的。如果用一个Super35类型镜头,我们能得到最大圈的图像;如果用Super16,我们得到圈出来的相应图像,以此类推。

镜头焦距完全相同,如果成像圈更大则所得图像也更大。焦距与成像圈无关,这个是许多人困惑的地方。一个100mm镜头无论什么镜头类型焦距都相同,差异在于所投射的成像圈的大小。

 

覆盖范围

希望你已经理解成像圈的概念,接下来要讨论的是它和传感器(或胶卷)尺寸的搭配。Super 35mm胶卷标准尺寸是24.9mm × 18.7mm (对角线长31.1mm),但我们的现代数字传感器形状各异大小不一。现在许多单反用的是全画幅35mm传感器,而许多POV摄影机用的是小一些的1/2.5英寸传感器,传感器之间的尺寸差异极大。下图展示的是多种摄影机传感器相对尺寸的覆盖图。可以看到,每个传感器都有所不同。

当成像圈产生的图像填满整个传感器面积时,我们说一个镜头“覆盖”了一个传感器。

那么我们如何决定一个镜头的图像投射是否会“覆盖”一个特定的传感器?只需把两者重叠起来。下图你可以看到蔡司(Zeiss)CP.2定焦镜头的成像圈,它的成像圈为43mm(对角线长度),这就完全覆盖了从全画幅35mm到1/3英寸传感器的每一个尺寸。

从上图你可以看到蔡司(Zeiss)CP.2是可以匹配多种传感器的。但换成15mm-18mm成像圈的Super 16mm镜头会如何呢?

如上图所示,Super 16mm镜头是无法覆盖任何大于“Super16”类型的传感器的。这就一目了然了,比如你把Super 16mm镜头用在像Arri ALEXA和索尼F55摄影机上(这两种传感器的尺寸相当于Super 35mm胶卷),这时你就会看到他们都出现了晕影。

 

另一方面

好的,所以当你把传感器尺寸和镜头成像圈一对比,镜头覆盖范围也就没那么复杂了。只要镜头的覆盖范围比摄影机传感器小的,我们就统统不能用!?

真的是这样吗?

并不是!如今许多新的摄影机都可以有诸多不同的屏幕高宽比和分辨率模式选择,这使得摄影机可以拍摄与其传感器不同的区域。有这种选项的摄影机可以有效调节它们的传感器尺寸。Red就是个很好的例子,它的摄影机就有这些模式。

上图中我把标准Super 35mm镜头成像圈与Red Dragon传感器叠放。传感器上的线条显示了不同的拍摄区域与高宽比。如你所见,虽然这个镜头无法覆盖Red Dragon 6K分辨率区域,但之内分辨率都很好地覆盖到了。

这带来另一个问题:镜头覆盖范围会影响分辨率吗?

答案是两者无关!

比如Red Dragon 6K分辨率区域的规格是30.7×15.8mm (对角线长34.5mm),也就是说这个传感器上每个感光单元的大小约为4.9um (0.0049 mm)。但其实传感器在相同区域内的感光单元可多也可少,感光单元的数量才是导致不同分辨率的真实原因。

 

结语

那么回到最初的问题:“我的16mm镜头能覆盖BMCC的传感器吗?”以及“我的镜头能覆盖Red Dragon 6K摄影机吗?

”Super 16mm 镜头不能覆盖BMCC的传感器。因为Super16mm 镜头的成像圈大小是15mm-18mm,BMCC的传感器对角线有18.4mm。至于Red Dragon 6K,答案取决于镜头成像圈。像蔡司(Zeiss)CP.2定焦和CPZ.2变焦这样的镜头在设计上就是要覆盖更大的传感器摄影机,所以我们知道它们是匹配的。

其他的Super 35mm镜头通常无法覆盖那个图像区域。然而实际影响覆盖范围的还有镜头的焦段,同一系列的镜头,长焦的覆盖范围就比广角要大。而且在设计镜头的时候,标注的镜头覆盖范围与实际的镜头覆盖之间存在偏差!所以如果想要确定,唯一的方法就是实际测试。

这时你可能会说,我可没有那么多的时间与金钱去一个个测试!“我的镜头能覆盖摄影机吗?”这个问题还是得问!

是的,但不需要问别人了!这里有一个数据库,能够快速向你展示不同镜头如何、能否覆盖一台摄影机!你还可以对比同镜头在不同摄影机的覆盖范围。

通过选择摄影机品牌、型号、录制格式

然后再选择镜头品牌、型号、焦段

你就可以获得一个可视化的覆盖范围数据!

方便又快速!简直就是DP的福音!

但,我们还是建议你只是将这个工具作为一个初步指导。虽然这个网站能展示每个镜头的覆盖范围,但我们仍强烈推荐你在影片开拍前拍摄自己的测试片。

因为每个镜头使用时,你的拍摄结果会因你所选摄影机的曝光宽容度以及所使用镜头的制造公差差异而有所不同。而且还有分辨率下降和边缘色差问题。

现在告诉我:

“你的镜头能覆盖摄影机吗?”

点击阅读原文,开始测试!

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