攝影 · 11 月. 11, 2022/星期五

STF鏡 完美散景

STF 鏡

當索尼在 2017 年的 WPPI 展會上發布了新的 FE 100mm f/208 STF G大師 OSS 鏡頭的時候,出現了一個大家不太熟悉的名詞:STF。

“STF” 代表 “平滑變焦”,指的是在鏡頭中加入切趾光學元件的一類特殊設計。切趾元件是凹面並且是漸變中性色。切趾元件可以柔化未被對焦的區域,在前景和背景中產生柔美的散景。STF 和 非-STF 下的散景效果有著巨大的區別。

我們以 FE 100mm f/208 STF G大師 OSS 鏡頭為例:

100mm f/2.8 STF G大師 鏡頭同時標有 T-stops 和 F-stops

因為是 STF 鏡頭,該鏡頭還有一個獨特之處。在鏡身上,您會看見光圈環同時標有 T-stops 和 F-stops。T-stop 的最大值是 T/5.6,這里解釋一下:

T-stops 和 F-stops 的主要區別是 F-stops(即 f-number,光圈大小)描述的是光圈相對焦距的開口大小,T-stops 描述的是實際到達成像平面(即相機的感光器)的光線量。T 是 “transmissive”(穿透式的)的簡寫。如果光圈和感光器之間沒有任何元件,T-stops 和 F-stops 的值應該是一樣的。但是當兩者之間加了鏡片元件的話,T-stops 的值會和 F-stops 的值出現不同,因為在光線通過這些鏡片元件的時候,通過的光線量減少了。

在 100mm STF 鏡頭中,光圈和感光器之間的切趾元件(顏色為漸變,中間透明,往邊緣顏色逐漸變為淺中性灰色)提供了最大值為 T/5.6 的 T-stop。在鏡身上 T-stops 變成了 F-stops 的 f/8。這是因為當光圈縮小到 f/8 ~ f/22 之間的時候,光線完全是從切趾元件中間透明的部分穿過的。

在這張 100mm f/2.8 STF G大師的鏡頭結構圖中,切趾元件有藍色部分代表

那這樣是否說明 100mm STF 就是一個 f/5.6 的鏡頭呢?不是的,100mm STF 鏡頭的最大光圈 f/2.8 決定了景深。所以在最大光圈下,景深效果明顯,而且未對焦的前景和背景會呈現出十分柔美的效果。

這里推薦一下 FE 100mm f/2.8 STF GM OSS 這款鏡頭:SONY FE 100mm F2.8 STF GM OSS 全畫幅 STF京東¥10699.00去購買​

100mm f/2.8 STF 在 135mm 的基礎上加以改進,是 E 口的首款 STF,而且也是索尼第一款自動對焦和光學防抖鏡頭,而且也是一款 G大師 鏡頭 – 照片中對焦部分會極其銳利,未對焦部分則唯美夢幻:

https://zhuanlan.zhihu.com/p/181713905


在最大光圈下,景深效果明顯,而且未對焦的前景和背景會呈現出十分柔美的效果。

什麼是 APD 光學切趾元件?

STF 全名 Smooth Transition Focus,意為柔順的散景,其中 APD 光學切趾元件(Apodization Filter,又稱變跡濾鏡)是達成 STF 散景的必要設計之一,在之前的評測分享「」文中曾解釋過它的作用原理,APO 變跡濾鏡的目的,是為了讓通過鏡頭的光線自中心向外圍衰減,進而使得焦外成像的邊界更不明顯,並最大限度地減低散景二線性。

然而 APD 濾鏡是為了減損光線而存在的,因此搭載 STF 功能的鏡頭其進光量都會受到影響,例如 Sony/Minolta 135mm F2.8 T4.5 STF 雖然最大光圈是 F2.8,但實際的進光量則相當於 F4.5,因此在鏡頭型號後又標示了「T4.5」表示其實際的進光量。至於本次介紹的 Sony 100mm F2.8 STF GM OSS 的 T 值則是 5.6,代表這顆鏡頭雖然光學設計上的光圈值是 F2.8,但實際通過鏡頭的光通量衰減了 2EV,剩下 T5.6。

上面這張圖是 APD 光學切趾元件的結構圖,很清楚交代了變跡濾鏡的位置以及特色(由中心向外圍衰減的漸層濾鏡),但它實際上長什麼樣子呢?下面這張照片就是 Sony 135mm F2.8 STF 鏡頭內所搭載的 APD 光學切趾元件(變跡濾鏡),在 F2.8 光圈全開的狀況下,明顯可見 APD 變跡濾鏡的漸層設計。

▲這就是 Sony 135mm F2.8 STF 鏡頭內所搭載的 APD 變跡濾鏡。

與 135 STF 的比較

為了瞭解 Sony 100 STF 與 Minolta 135 STF 的具體差異,這次我們也商借了一顆 Sony 135 STF 來測試,筆者非常感激的是台灣索尼願意提供 Sony 135 STF 來給我們做測試,而且我們手上拿到的這顆 135 STF 借測品根本就是全新的鏡頭…. 

以下會分別針對 Sony 100 STF、Sony 135 STF 這兩顆鏡頭的柔焦原理、變跡濾鏡差異、散景差異、畫質等項目來做比較,讓大家了解 18 年間的世代差異,在經典的 STF 身上有著什麼樣的改變。

就體積來說,圖左的 Sony 100mm STF(以下簡稱 100 STF)略大於圖右的 Sony 135mm STF(以下簡稱 135 STF),但 135 STF 裝上 LA-EA3 轉接環之後整體長度就大於 100 STF 了。不過 135 STF 單鏡頭就重達 730g,可說是相當沈重,除了採用金屬鏡筒之外,設計較老的鏡片也可能帶來較重的重量。 

兩者的口徑同樣都是 72mm,135 STF 前玉鍍膜顏色較鮮豔一些。

100 STF 與 135 STF 變跡濾鏡的比較。圖中可以很明顯看出兩者 APD 變跡濾鏡稍有不同,左邊的 100 STF 漸層較深、範圍較大,右邊的 135 STF 漸層較淺、範圍較窄些,這也直接反映到了兩者的光通量,前者濾掉的光線較多,光通量是 T5.6,後者則是 T4.5。

兩顆鏡頭「控制散景」的設計也不同,老 135 STF 是採用雙光圈的設計,第二枚光圈被設計在 APD 變跡濾鏡之前,用以遮擋調整經過變跡濾鏡的光線,因此這枚光圈就被用來控制 STF 的散景效果。不過在 100 STF 身上卻並非如此,它省略了第二枚光圈的設計,直接用一枚光圈來控制進光量。

因此,在 100 STF 身上的「散景程度」是這樣被控制的:光圈全開時所有光線均行經 APD 變跡濾鏡,因此 STF 散景程度最大化,當光圈縮至 f/8 時光線僅行經 APD 變跡濾鏡的中央較不受影響,因此 STF 散景程度明顯較少。

▲100 STF(左)與 135 STF(右)兩者 STF 控制機制的不同,前者採用單光圈設定,後者則用雙光圈來控制散景程度。(圖中兩顆鏡頭光圈皆縮至 f/8)

對 Minolta 135mm F2.8 STF/Sony 135mm F2.8 STF 略有所知的玩家大略都知道,這是一顆只能手動對焦的鏡頭,這並非是因為當時自動對焦技術未及所致,而是因為鏡組內需加上雙光圈以及 APD 變跡濾鏡的配置,使得要設計自動對焦機構顯得更為複雜,因此權衡之下捨棄自動對焦的機構設計。無論是 Minolta 或是 Sony 版本的 135mm F2.8 STF 都是採用「外對焦」的設計,整個鏡組、所有鏡片都是隨著對焦遠近前後移動的,往越近的目標對焦,鏡組就會越往前伸長,雖然這樣的結構簡單容易使用,但操作性卻未臻理想。 

▲135 STF(右)採用外對焦設計,對焦至近處時鏡筒會伸得相當長,不僅操作不便,對錄影等用途來說也不易使用。

Sony 新推出的這顆 100mm F2.8 STF GM OSS 就大幅改善了鏡頭設計,不僅實現了自動對焦、內對焦設計,還具備近拍模式切換環、OSS 鏡頭防手震等功能,使得 STF 這項招牌得以藉著數位化、高解析的設計理念重生。因此與其說 Sony 100 STF 是復刻 135 STF,不如說是設計概念完全不同的兩顆鏡頭,同樣之處僅在於兩者都有 STF 而已。

https://digiphoto.techbang.com/posts/9507-sony-fe-100mm-f28-t56-stf-gm-oss-review


美能達STF 135mm f/2.8 T4.5
Minolta STF 135mm f/2.8 [T4.5] 是一支由美能達於1998年發布的攝影鏡頭,可用於Minolta AF系統。
在2006年,美能達結束了相機事業部門,相關業務移交給索尼公司,索尼推出了Sony α系統,繼承之前的Minolta AF,該鏡頭也被替換為索尼廠牌的 Sony STF 135 f/2.8 [T4.5] 

焦外成像,或者說「散景」,在藝術攝影,特別是肖像攝影中,是比較重要的構成部分。在這樣的需求下,銳利已經不再是評價鏡頭的絕對標準,畫面整體的柔和展現才是攝影者需要的。

以此作為出發點,美能達在之前焦外設計的基礎上,推出了專攻焦外的STF鏡頭。STF鏡頭中的STF表示 Smooth Transition Focus ,直譯為平滑焦點變化。STF鏡頭中包含了一片特殊的切趾鏡片(由中央往周邊漸厚減光),以確保從焦點內到焦外的變化平滑而不會顯得突兀,從而也造就了極高的焦外質量。

美能達是一家少見的,對於焦外成像設計頗為注重的廠家,在 STF 135 鏡頭之前,美能達對 Minolta AF 85/1.4 GDL 鏡頭的設計中[1],即對焦外成像(Bokeh)有較多的考量。

在STF技術具體的實現上,鏡頭中使用了一塊APD變跡濾鏡(Apodization Filter)元件,使得光線從中心到邊緣均勻衰減,這樣的設計可以使得對焦區域以外的光線在「模糊」上有更好的表現[2][3],之後的一些類似鏡頭設計也採用了相同的理論基礎。

同時使用特有的雙光圈設計,一組是控制進光量的正常光圈,葉片為9片,另外一套是控制STF程度的光圈,葉片10片;達到獨立控制景深和虛化效果的目的。

正面:
成像質量優異,特別是作為特色的焦外成像,去除了常見的二線性干擾而顯得完美。
負面:
該鏡頭不能自動對焦,是Minolta AF系統中唯一一支無法自動對焦的原廠鏡頭,帶來了使用上的不便;除了無法馬達驅動自動對焦,甚至在手動使用的時候,沒有合焦提示
鏡頭雖然按景深計算的光圈有F/2.8,但是實際通光光圈僅有 T/4.5,在光線稍暗的環境,為手動對焦增加了困難
以上兩點在索尼的SLT機型推出後有一定程度緩解,因為可以通過EVF取景增亮,且具有峰值對焦輔助功能,對合焦判斷較機身合焦提示更簡單。 另外,也有對該鏡頭的改造,使得在α單反機身上也具有合焦提示功能。

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%BE%8E%E8%83%BD%E8%BE%BESTF_135mm_f/2.8_T4.5


鏡頭DIY改造
中國大陸網友「叉叉熊 」使用油性筆在UV鏡上用塗抹的方式模擬APD濾鏡,並且出現了不錯的效果,之後在大陸攝影討論區色影無忌上發帖討論,得到廣泛回復。
新的嘗試
富士公司在2014年,推出了一枚XF 56mm F1.2 R APD鏡頭,內部同樣具備APD變跡元件;然而與美能達的實現方式不同,採用單片元件實現[5][3]。
來自中國大陸的愛好者「老娃」在2015年,於中國大陸的攝影愛好者論壇展示了試製品,焦距為105mm,開放光圈F2;在2016年,其以廠商「長庚光學」名義發布LAOWA STF 105mm F2.0 (T3.2)鏡頭[7],且在同一年春季的CP+展會進行了展示。

效果對比

  說明一下:關於周邊通光量降低會不會形成暗角的問題,發的例圖基本都是無裁剪的,試過收小光圈到F22,仍然無明顯暗角。應該只要前組鏡片夠大的長焦鏡頭都可以達到STF效果。

  有時候有銳度降低的問題,個人認為同柔焦鏡的原理不同,原理上銳度是不會降低的,因為改動的只是鏡片周邊的通光量,產生的原因應該是塗濾鏡的油性筆黑點發生光線衍射的結果,(而且黑點表面會發生反光,使用時,必須帶好遮光罩)同中空柔光鏡有根本原理的區別。因為這個問題,應該有濾鏡廠家生產的專業產品效果會更好些。

要給嘗試的色友說明一下,漸變的關鍵在於濾鏡的邊緣,必須要做到完全遮蓋,不能有透光的亮邊,這樣才能做到STF樣式的模糊光斑,否則還是會出現大圓圈和小核桃的。

效果如下:

行色木馬的膠片:打印了兩片分別是77mm和62mm的膠片,做法是先在PS做個徑向的漸變,然後用掛網軟件掛40lpi的圓網(在PS里也能掛網,但是網點沒這麽圓)。

https://web.archive.org/web/20170211153924/http://forum.xitek.com/thread-635957-1-1-2.html