Why We Need Cinema Lenses
Ryan Patrick O'Hara
在数码相机飞速发展的今天，不少厂商都有自家得意的优秀镜头，比如红圈佳能，蓝标索蔡等等，相信热爱摄影的你手里也有一只价格昂贵的镜头吧。但是，似乎还有一种“特别的”镜头经常出现在我们耳边——电影镜头。厂家宣传它们，说是安装在电视&电影摄像机前的，单反上也能用。好奇的我们见到实物后，不由得奇怪了：它们长得也跟普通单反镜头无异啊？而且价格也是着实吓了我们一大跳，可比什么红圈贵多了。所以究竟“电影镜头”好在哪里？和单反镜头比又有什么优势呢？
首先要纠正的一个误区就是“不是所有安装在电影摄影机前的镜头都叫电影镜头”。所谓电影镜头，不仅拥有最顶级的光学素质，而且其机械结构设计也充分考虑到了电影制作的专业需要。由于这些镜头是特别为影片拍摄环境量身定做的，放在其他领域可能不太适用。
可能相比传统单反镜头，它有一些明显的区别，比如：基本全部使用无极光圈（少部分单反镜头也具备无极光圈调节比如索蔡镜头）；必备的跟焦齿环（因为摄影机要一直移动）…但它们之间更多的不同是无法拿外观来体现的。电影镜头的构造远不止这么简单。
随着低成本，大尺寸感光件的摄影机不断涌现，一种镜头少，机器多的产业格局开始逐渐形成，数家镜头厂商开始将相机镜头做些改装和粉饰，使用电影镜头或是“电影风格”镜头的名义推向市场。在很久以前的好莱坞，两种镜头的区别是非常明显的。如今却是另一番景象，而且随着厂商逐步推出更廉价的电影镜头，两者之间的界线还会持续变得模糊，为了实现更低的价格就必须牺牲一些关键的电影镜头特性。今后我们会看到相机镜头被当作电影镜头，而低价电影镜头却更像是相机镜头。
图为德国著名镜头品牌——施耐德电影镜头
在这个“够用就行”的时代，有那么一群摄影师，摄影助理和导演并不想忘记真正电影镜头的价值，它们存在的意义以及带来的好处。
在进入正题之前还有一点先要弄清楚，就是不管相机镜头还是电影镜头都有非常优秀的代表。它们的使用方式决定了两者设计上的区别。静帧摄影师只捕捉某一特定时刻的一幅画面，他用一张照片代表一个完整的故事。电影摄影师则将时间作为媒介，他拍摄的影像通过剪辑合并在一起，形成由多个镜头组成的连续动作进行叙事。显而易见，叙事方式的不同可以从根本上改变机器使用者的需要。
★锐度/反差
电影头解像力高！这可能是大家作为画质因素提到第一点。画幅越小，对镜头的分辨率要求越高；画幅越大，分辨率要求越低。例如，如果120（中画幅）镜头的分辨率是60 lp/mm，35镜头需要做到100 lp/mm，才能同样清晰。因为35毫米电影画幅约是全画幅的一半（也叫super 35mm，简称s35），16毫米电影画幅比4/3系统还要小，所以电影头必须具有比相机头高得多的分辨率，才能用于电影银幕这种大面积显示。
按照21世纪的工艺水平来讲，造出一颗成像足够锐利的镜头不是什么难事。当然超过某一标准之后，进一步提升锐度不仅困难而且还会大幅增加成本。镜片数量多的镜头（如变焦镜头），超广角及大光圈镜头设计起来都很有挑战性。说实话，过去十年间没有任何一颗因为拍摄1080p或更高分辨率视频锐度不够而被弃用的电影镜头或高品质相机镜头。之所以这么说是由于很多人认为电影镜头好就好在锐度高。于是这些人就顺理成章地相信，分辨率高的相机镜头完全可以替代电影镜头。尽管很多电影镜头占据锐度排行榜首位，其实不少相机镜头的锐度也毫不逊色。锐度对于电影镜头来讲只是冰山一角。虽然锐度有它的重要性，但在衡量一颗镜头或是一组镜头的时候它的参考价值并没有那么高。
法国电影镜头Kinoptik 50/1.3
★像场
由于电影头是工业品，制造成本允许较高，不像民用相机头那么抠门，镜头的实际像场常做得比标称画幅大，以截取中间的最佳成像。通常，40mm以上焦距的35毫米电影头，像场几乎都可以覆盖135全画幅；100mm以上焦距的，像场大多可以覆盖6×6厘米的中画幅。我还测试过不少75mm和85mm焦距的电影头，其像场居然比许多全画幅的同焦距镜头还大，可以覆盖645画幅。
像场为圆形 即焦点旁清晰的区域
★暗角
电影镜头和相机镜头制造商都在努力消除不均匀的成像光量或是“暗角”。尽管如此，所有镜头都会有或多或少的暗角，高品质的镜头可以把暗角控制得非常轻微，即便是最敏锐的眼睛也察觉不出来。而比起相机镜头，电影镜头对于暗角的控制更苛刻。因为电影里的暗角比起照片里更容易被注意到。照片中的轻微暗角可以通过各种手段巧妙隐藏起来，而连续播放的影像如果有暗角的话，画面中的物体进出暗角区域或是镜头摇移运动的时候都会让暗角显得更加突兀。而影响镜头暗角的一个很大的因素是反射和折射。
“Cooke镜头的镀膜可将反射率降低至0.1%。每组镜片都覆盖了氟化镁淬硬的硅钛混合物涂层。这个涂层的厚度只有1纳米（一百万分之一毫米）。人脸上胡须在剃掉之后一秒钟内生长出的长度都比它多。” 约翰·福尔（Jon Fauer）这么评价英国镜头厂Taylor Hobson旗下的最得意产品Cooke（Cooke与Angenieux、Zeiss并称电影头三大巨头）。
我们再来对比使用率高的一些相机镜头。在一台感光件尺寸接近S35毫米的APS-C裁幅相机上，ZeissZE 18mm f/3.5 Distagon在f/3.5光圈时画面周边的光量损失高达1.5档。ZeissZE 21mm F/2.8 Distagon在f/2.8光圈时也在画面极边缘处损失了1.5档的曝光值。相比而言ZeissZE 28mm F/2 Distagon表现就要好一些，f/2.8光圈时仅在画面极边缘处损失半档曝光值。
Zeiss ZE 21mm f/2.8 Distagon @ f/2.8
(中部方框= APS-C 画幅)
大部分佳能L系列红圈变焦镜头配合APS-C裁幅相机在f/2.8光圈下会产生半档左右的暗角。佳能EF20mm f/2.8最大光圈下的暗角差不多有两档。
Canon EF 20mm f/2.8 @ f/2.8
(中部方框= APS-C 画幅)
24mmF/1.4最大光圈下在画面边缘处损失1.5档曝光值，光圈收至f2.8时则损失3/10档。很多L系列红圈定焦镜头在使用非全副机或是收小光圈的情况下暗角都比较轻微。不过所有这些相机镜头在最大光圈时的暗角都无法避免。而现代电影镜头在设计制造的时候就考虑到最大程度消除暗角现象。
最大光圈下，甚至是佳能EF35mm f/1.4 L系列红圈定焦都产生了超过一档的暗角，50f/1.2 L系列红圈定焦也是一样。当然，光圈收到f/2.8的时候，画面周边的光量损失大约为3/10档，属于可以接受的范围。
Canon EF 14mm f/2.8 L-Series @ f/2.8
(中部方框= APS-C 画幅)
图例 11-16变焦镜头性价比很高，Duclos也推出了PL卡口的电影镜头版本。这颗镜头在11mm焦距下在极边缘处有1.5档的光量损失，16mm焦距下则为一档。
Tokina 11-16mm f/2.8 @ f/2.8
★畸变
和暗角一样，电影镜头对于畸变控制也有非常高的要求。动态影像的画面畸变往往比静态照片看起来更明显。枕形或桶形畸变一旦在画面出现动态元素的时候就会立刻现形，而摄影机主观视角移动的时候会更严重。由于银幕尺寸的原因，电影镜头绝对不允许出现相机镜头的那种畸变，如果影院观众的视野范围内出现太过明显的畸变，那么有可能导致运动眩晕症。所以电影镜头的像场必须尽可能平直，这就涉及到更复杂更昂贵的制造工艺。“鱼眼镜头“这个名称很有意思，听起来像是一种特别设计，其实主要是指畸变程度夸张的超广角镜头。一般来讲，相机镜头和电影镜头对于畸变的控制都没什么大问题，不过电影工业对于镜头的要求更严格，尤其对于广角电影镜头来说，畸变控制是相机镜头无可比拟的。
枕形畸变和桶形畸变
★色彩匹配
影响镜头成像色彩风格的因素有很多，虽然它们都非常细微，但重要性不可忽视。很多人都知道相机镜头之间的色彩匹配度不如电影镜头，为什么不一样呢？这就说明电影镜头和相机镜头按照使用方式的区别采用不同的设计。静帧摄影师只拍摄静止的照片，一次只用一颗镜头，混用不同风格的镜头并不影响大局。而电影摄影师则捕捉多个画面并将其排列组合在一起形成一段连续的影像。在中近景和大特写之间切换的时候，绝不能出现中近景画面偏冷而大特写偏暖的情况。这种视觉上的不一致可能会让观众有意识或无意识地察觉到影像的人工痕迹。因此保证画面的连贯流畅十分关键，否则观众很难融入到这些虚构的故事之中。当然，现在的数字中间片校色可以修正任何一处镜头色彩不匹配的问题，只不过这种工序费时费钱。要是有人用未经色彩匹配的镜头拍一部剧情片的话，那么有两种选择：要么不校色直接发行，要么后期花钱花时间去补救。校色的花费可能高达每小时几百美元，而后期已经有够多工作要做了，匹配镜头色彩这种事在片场拍摄的时候就可以轻易完成，再花钱就显得很不值得。
★镜头相差
相差，英文简写为CA，是指镜头无法将所有波长光线准确屈光时发生的现象。由于不同波长频率的光构成人眼可见的色彩，镜头必须对入射光进行屈光并尽可能以直线方式投射到底片/数字感光件上。当镜头内部的镜片进行屈光的时候，有时会像棱镜一样分离一部分波长。这些被散射的波长在抵达成像面的那一刻会与其他波长出现些许的位置偏差，从而形成画面中的彩色镶边。色差的具体表现就是这种细细的彩条，颜色会根据镜片散射的波长频率改变。在之前讲暗角的部分提到过，广角镜头的视野范围非常大，这些镜头入射光的角度都非常夸张（折射角度也同样如此），在屈光至成像面的同时还要尽力保证光线波长不会被分散。所以相差效应在广角镜头上发生频率很高。
镜头测试展示了多种不同的相差及严重程度。
（左：轻度偏黄，中：轻度偏紫，右：重度偏蓝）
★外形一致性
电影镜头在设计制造的时候都会被做成相同或者类似的长度。配合承托导管和遮光斗使用的时候，如果镜头长短不一，那么每次换镜头就需要调整遮光斗及胶圈的位置，不仅麻烦而且费时。如果使用斯坦尼康拍摄，那么一旦改动遮光斗的位置，整个系统都需要重新调平衡，使换镜头的过程更加耗时。
图中每颗ZeissMaster Prime定焦镜头都是8英寸长
一组电影镜头中各个焦段的对焦齿环和光圈齿环位置都相互匹配，这样一来换镜头的时候跟焦器或是三轴驱动马达就不用调整位置，能给摄影助理省不少事。相机镜头通常没有配合跟焦系统使用的齿环，对焦和光圈环都是纹理设计，方便操作者手持抓握。如果需要配合专业手动及遥控跟焦系统使用的话，那么对焦/光圈齿环必不可少。
★跟焦
静帧摄影师不需要考虑对焦时的流畅度或是对被摄体进行实时跟焦，在这里速度才是关键。对焦完全由拍摄者自己掌握，通过远近调整来确定焦平面。此时拍摄者手握镜头，从取景器观察画面。他看不到也没有必要去看镜身的距离标记，对焦单凭手眼协调，靠直觉按下快门。而电影摄影师不能这么做，拍纪录片的时候这种对焦方式还勉强可以接受，对于常规拍摄而言一定要避免出现摄影机穿帮的情况，拉风箱式的对焦就是一个例子。电影摄影师必须通过精准优雅的对焦过程引导观众的视线。摄影助理的任务就是在摄影机与被摄体相对运动的时候对画面主体进行跟焦。拍摄的时候失焦是万万不能的，因此需要依靠镜头的帮助来准确跟随目标，也就是镜身上的大量观察标记。
相机镜头的对焦行程通常都比较短，稍微转一下就能从最近对焦点调到无限远。这种设计适用于捕捉稍纵即逝的瞬间，很多静帧摄影师都善于利用这一点。不过，对焦行程短会增加实时跟焦的难度，特别容易失焦。而且相机镜头上的距离标记都很少，精确度也很一般，也没有设置观察标记线。
现代电影镜头的对焦行程通常在300°以上。电影镜头由于光学设计的原因尺寸都偏大，所以对焦行程会超过300°（小尺寸镜头上300°的对焦行程比少于300°对焦行程的大尺寸镜头实际行程要小）。在高端电影镜头上，每颗镜头的对距离标记都是特别刻制的，以最大程度保证准确性。而且，现代电影镜头会配置两套对焦刻度，分布在两侧，这样摄影助理就可以在摄影机的任意一边操作了。
★T光圈值与F光圈值
电影镜头以T光圈值为单位，“t”表示“进光量”，而相机镜头则以f光圈值为单位。T光圈值代表实际进入镜头的光量。每颗镜头在经过测试之后才会标注T光圈值。F光圈值则由一个简单的公式计算特定焦距和光孔下镜头的理论进光量，虽然精确度够高，但这样计算并没有考虑镜片对进光量的损耗。这样一来每颗镜头都会产生或多或少的偏差，所以使用F光圈值总会和实际情况有些出入。
★呼吸效应
镜头进行对焦的过程中，内部的镜片组会发生一连串的位移，将特定距离的入射光聚焦在成像面上。当在多个焦点间移焦的时候，镜头内部镜片组的位移可能会轻微改变画面视野大小，看起来就像稍微变焦了一样。这就叫镜头呼吸，对于相机镜头而言呼吸效应没什么大不了，除了几乎无法察觉的构图改变之外，画面不受呼吸效应的影响。要完全消除呼吸效应的话，镜头在设计的时候就必须加入应对措施，因此相机镜头厂商并不太在乎这一点。
而对于电影制作来讲，画面内进行追焦或在不同主体之间移焦的手法很常见。所以电影镜头在消除呼吸效应方面下了很大功夫。就在不久以前，Zeiss为MasterPrime镜头系列设计了双重浮动镜片组，完全解决了呼吸效应。这项设计荣获了2012年奥斯卡科学与技术成就奖。
说实话，不管是相机镜头还是电影镜头都可以拍出好作品。不过，由于它们本质上的区别产生了静帧摄影师和电影摄影师之间不同的需求。把相机镜头用在电影拍摄中只会额外增加更多的潜在问题。
用电影镜头拍照片会显得比较搞笑，电影摄影可以把重量都转移到肩膀上，而静帧摄影全靠手腕，拍新闻照片带几颗电影镜头显然不现实。而且想快速对焦的时候需要在镜筒上转好几圈，花费的时间更长，可能会失掉捕捉瞬间动作的机会。
一些视频拍摄工作可能也不适合使用电影镜头。比如拍纪录片、婚礼或者活动记录之类，需要长时间在无任何预演的情况下手持记录，这时一颗轻巧的相机变焦镜头会显得更实用。
正如前文所说，不是所有安装在电影摄影机前的镜头都叫电影镜头。它和普通单反镜头的区别更多在于不同场景的需求体现。