可以说太多初学相机的朋友都应该对这个词很陌生，即使是一些常玩相机的老鸟也很少有人知道，其实说的简单点，就是一片中间灰色，周围慢慢渐变为透明的一块镜片。我相信这个解释应该是大家都能理解吧
什么是中灰滤镜可以说太多初学相机的朋友都应该对这个词很陌生，即使是一些常玩相机的老鸟也很少有人知道，其实说的简单点，就是一片中间灰色，周围慢慢渐变为透明的一块镜片。我相信这个解释应该是大家都能理解吧
ps：中灰滤镜，也叫ND镜，佳能翻译做中性灰度镜
这就是实物照片，相信大家看了照片之后也就知道了，不就是一片破镜片吗，咋和分辨率扯上关系了^_^
中灰滤镜有什么作用
中灰滤镜公认的作用有2个，一个是修正广角镜头中间明亮四周暗的现象，一个是获得等效光圈
其实最早生产这个镜片的目的就是为了修正超广角镜头中心光线远多于四周光线。从而获得均匀的进光量。我一开始贴的这张图片中的中灰滤镜就是莱卡为它的超广角镜头搭配设计使用的。（镜头越广角这个问题越严重）至于为什么会中心进入的光线比四周进入的光线多，建议你搜索一下cos4法则。你会有所收获的，只是今天我们要讨论的重点并不是这个。
第二个作用是获得等效的光圈。这个才是今天要讲的重点。
那什么是光圈呢？我晕。确实还有不少人不知道光圈是什么。
光圈是控制镜头进光量的一种传统工具。标准光圈是6瓣叶片，收拢放开，从而有效控制进入镜头的光线数量。简单的说就是你在镜头前放一张纸片，上面戳个洞洞，洞洞大点，透过洞洞的光就多一些，洞洞小一些透过洞洞的光线就少一些。就怎么一个洞洞。
我知道你没耐心，还是看图说话吧，大家看到了吗，中间这个洞洞就是光圈，通过收放旁边的叶片就可以控制镜头的进光量。
这个是我的s90的镜头内的光圈，如果你有幸手中的dc也是有传统光圈的，那当你吧焦距拉到最远端的时候，然后半按快门就可以清晰的看到漂亮的光圈收放动作了
既然是控制进光量，当然我们使用同样的中灰玻璃片，也是可以达到一样的效果的咯^_^所以中灰滤镜的第二个作用就是获得等效的光圈。
可能有人为我，不就是获得个等效的光圈吗！和分辨率有什么关系啊！！！你别急别急，听我慢慢道来。
什么决定相机的分辨率1
可能直接有人就会回答我了，这还不简单吗，不就是ccd的分辨率吗像素越多，分辨率越高吗！！！非也非也我这里说的分辨率并非简单的数码相机的ccd像素数量，要知道ccd的像素再多，如果没有一个优秀的镜头，那个像素值也是虚的。
传统意义上我们讲的数码相机分辨率有几个
第一个 是ccd分辨率，也就是多少多少万像素
第二个是镜头分辨率，就是在物体反差无限大的时候（就是所有物象在纯白和纯黑下）镜头记录物体细节的能力，国际标准单位是线对/毫米（lp/mm）。当镜头在一毫米的范围内，可以分辩出60根平行线组成的图案，这时我们说这支镜头的光学分辨率为60lp/mm。理论上说分辨率越高的镜头，它成像也越清晰。这个分辨率是和ccd所无关的，和胶卷也无关的，是单纯的镜头测试数据，一般由镜头厂家提供。
第三个 是相机可视分辨率 LW/PH
LW/PH：Line Widths per Picture Height
简单的说就是以ccd的画幅的像素宽度和高度为限，对ISO12233分辨率板进行拍摄，然后通过HYres软件来获得，在画幅像素宽度为限的情况下总共能放入的垂直线条数量（要能清晰识别的），和画幅像素高度为限的情况下总共能放入的水平线条数量（也是要能分辨出的）
影响这个测试结果的因素有很多，既包含了ccd的像素数量，又包含了镜头的分辨率，对于不换镜头的小dc来说，是最好权威的测试手段。
我们常常能看到两个相机ccd像素相同，但是这个LW/PH 分辨率测试结果却会有相当大的出入，相信这就是镜头的问题了。甚至我们还可能看到有的相机ccd像素少，但是分辨率却比另一台相机可视分辨率高，这也是很正常的。
因为这个相机可视分辨率一共和三个方面有关
第一，总的ccd像素数量（像素越多总是好的咯）
第二，镜头分辨率
第三，ccd的单个像素收光面积，或者说单位面积像素密度
为什么说像素面积也有关系，前面我们已经说了，镜头也是有分辨率的，当ccd像素的密度大于镜头的分辨率的时候，显然这个时候像素再多，对相机可视分辨率的贡献也就不大了
为了说明这个问题，我这里贴一张相同像素，但是可视分辨率不同的镜头的对比照片，对没错，这是显微镜数码化的照片，可以明显看到分辨率带来的奇妙变化。当镜头分辨率不够的时候，ccd像素再高已经和数码插值的效果无二样了。之前我们可能没有比较，认为我们拍到的左边的图片就是清晰的，其实不然，原来镜头分辨率可以带来如此大的差异啊。
ps：小秘密，其实这两张照片是使用的同一个镜头，只不过右边的一张照片使用了共聚激光技术，提升了分辨率。照片取自《科学美国人》，奥铃巴斯fv1000共聚显微镜，对比照片。
镜头分辨率
这里ccd分辨率和像素密度不是我们要讨论的重点。因为这方面比较透明，大家都比较耳熟能详，今天我们要讨论的是什么决定了镜头的分辨率。
为什么镜头也会有分辨率？又是什么决定了镜头的分辨率？
这个就要谈到光的衍射了
这里我要引用网友撞针一些知识财富，为大家讲解一下什么是衍射
http://blog.sina.com.cn/s/blog_537633d70100clym.html
光的衍射（Diffraction）指光在传播路径中，遇到障碍物或小孔（狭缝）时，偏离直线绕过障碍物继续传播的现象。
光经过圆形口径后成像，并不会汇聚成绝对的点，而是形成明暗相间，距离不等的同心圆光斑，其中中央斑最大，集中了84%的能量，可以看作衍射扩散的主要部分，被称为Airy Disc（爱里斑）。
衍射极限（Diffraction Limit）是指不考虑光学系统几何像差，一个完美光学系统的分辨率仅受衍射（光波波长）限制的情况。
Rayleigh判据：如果两个相邻点形成的Airy Disc的角距离小于一个Airy Disc角距离时，这两个点无法分辨。翻译成人话就是如果两成像点（其实是两个斑点）混到一块的时候，自然就分不清了。因此对于光圈为圆形或类圆形的镜头，其衍射极限分辨率就是Airy Disc的直径。
如果Airy Disc等于数码相机成像元件单个像素尺寸，成像元件的分辨率等于镜头衍射极限分辨率，相机能够充分利用镜头的衍射极限分辨率。如果Airy Disc大于数码相机成像元件单个像素尺寸，则衍射极限分辨率成为瓶颈，成像元件的分辨率无法发挥——用一个像素点分辨一个成像点和十个像素点分辨一个成像点有啥区别？
如何提高镜头分辨率
在制造镜头的过程中为了避免衍射提高镜头的分辨率，我们可以使用的手段有如下几种
分辨率(鉴别距离)：显微镜能分辨的最小距离，用D表示。显微镜的鉴别距离越小，分辨率越高。
D=0.61λ/ nsin a
D：分辨率 λ:光波的波长 N:介质折射率 α:物镜镜口角
孔径角：由标本上一点发出的进入物镜最边缘光线L和进入物镜中心光线OA之间的夹角a称为孔径角。
数值孔径：令N·A = nsin a, 叫物镜的数值孔径。
数值孔径与光学系统的分辨率有密切关系，l越短，N×A越大，分辨率越高。
由于一般情况下光学系统使用的光线波长并不是我们所能控制的，所以一般我们就认为一光学套系统的数值孔径就是衡量这套系统分辨率的最直观参数。
数值孔径是最基础的也是最重要的光学镜头指标，几乎和所有的光学系统都有关（比如显微镜，望远镜，光驱激光头模组，光刻机），同时很大程度上影响着光学系统的其它参数设计。
以上是引用的标准教材的内容
通过学习我们可以发现分辨率只和三样东西有关
第一，缩短光的波长，我们拍照都是可见光，显然波长是不能变的（光刻机拼命缩短波长为的就是这个）
第二，提高镜片的折射率
第三，提高镜口角这个可以通过两种方法达到这个目的，如右上角的图片增加镜片实际使用面积（这是单反的优势）再或者缩短物镜焦距（如左下的这个图），这个你可以理解成让镜头无限贴近ccd，因为很好理解，镜头离开ccd近了，同样面积的镜片，镜口角势必就会增大（这个是小dc和可换镜头dc的最大优势）。
数码相机镜头分辨率已成瓶颈
为什么会有如此惊人语录，是不是我杞人忧天啊。当然不是咯，相信仔细阅读前文的朋友应该已经非常清楚一个观点，镜头是有极限分辨率的。当镜头的分辨率大于 ccd的单个像素面积的时候，ccd密度再增加也不再会有明显的相机可视分辨率提升！！！那这一天是否已经到来了呢？大家还是看图说话吧，用数据说话吧 ^_^
这是外国某网站测试的松下数码相机fz35可视分辨曲线表，这家网站做的非常细致，在不同的焦距和不同的光圈下都做了测试，大家可以明显的发现各各焦段的最大分辨率几乎都出现在最大光圈时，同时随着光圈的收缩（之前已经说过了，传统光圈的收缩，等于减小了镜头的实际使用面积）分辨率都在大幅下降。
我们再来看看使用了中灰滤镜等效光圈的数码dc，典型的就是富士的f200exr，可以看到，同样是一家测评网站，他们已经不再测试不同光圈的分辨率了，其实道理也很简单，因为不就是一块灰色玻璃瓶吗！！！加上去，镜头的实际使用面积并没有任何的减少。
细心的网友可能已经注意到了，之前我在讲衍射的时候，推荐大家去撞针的blog看看。
网友撞针已经提出了衍射极限光圈的概念
DLA：Diffraction Limited Aperture
只不过他那的案例是用的单反，而我用的案例是小dc。
之所以我用小dc做案例，那是因为小dc在这方面已经比单反更加吃紧了！！！因为小dc的像素密度是最高的，所以对分辨率的要求也就相对来说高一些。 ccd像素最有可能继续提升的是什么系统啊？如果你仔细阅读前文的话，你还可以得出一个结论，无反光板，aps画幅，全画幅和m4/3系统数码相机。把这个理论发挥到最极致的，应该就是莱卡的m9，这也是莱卡为什么一直吹嘘他们的旁轴系统如何如何优秀的最主要原因，只可惜的是，全画幅ccd传感器的像素密度，还不能完全体现出莱卡M9旁轴系统的优势。
这里贴一张理光GXR aps画幅的A12镜头的各光圈分辨率图，可以看到，光圈可以一直收到f22确实非常可怕
ps：这个可视分辨率的测试，可能因为各家测试过程和测试环境的不同，绝对值略微有所出入。但是相对值还是比较可靠的。
中灰滤镜的弊端
这里需要说明的是，由于中灰滤镜只是等效光圈，所以无法获得传统光圈带来的景深控制效果，不过好在由于小dc的画幅有限，最大景深往往都是要用米为单位的，所以这个问题基本可以忽略。
还有一个问题倒是比较严重的，因为传统的光圈还有一个重要的作用，就是可以通过细致的调整光圈大小，来锁定快门速度，也就是我们时常使用的快门优先模式，由于现在使用中灰滤镜的dc往往只有一片中灰滤镜，只能设置2中光圈，最大和最小，所以锁定快门几乎是一件不可能完整的任务了。
大家可以看到，由于led字幕屏幕刷新频率是固定的，如果快门速度高于led的刷新速度就只能是上面这样的结果了，这个时候如果使用中灰滤镜，往往光圈又太小，快门速度远低于安全快门速度，拍出来的照片很容易因为抖动就糊掉了。所以使用中灰滤镜最麻烦的地方莫过于此。
不过解决之道也很简单，上图就是佳能g9中的中灰滤镜，可以看到非常轻薄，如果我们可以多加几片的话，然后再通过不同中灰滤镜的组合，不就可以获得非常细腻的光圈值了吗？显然这并不困难^_^
中灰滤镜还是传统光圈—如何区分
弹出镜头，焦距拉到最远端，望进去如果是空空荡荡的，那就可以肯定，没有使用传统的光圈了。这类机器往往没有快门优先和光圈优先
不过这里有一个特例需要说明一下，这就是佳能的g系列，例如前面我说的g9，作为最顶尖的数码相机。它使用了中灰滤镜加传统光圈的双组合，可以获得最小f16的等效光圈
ps：图片中的镜头取自索尼wx1，类似产品还有松下fx180，富士f200exr等等。
写在最后
随着数码dc的像素密度继续增高，使用中灰滤镜的数码dc会越来越多，这是一个必然趋势，否则数码小dc的ccd传感器像素分辨率提升会越来越乏力，之后被单反和m43等系统大幅抛在身后，这个时候小dc就可怜了。中灰滤镜，小dc分辨率的救星。
网友评论