效果緣何如此獨特,變形鏡頭設計全解析

3月06日

關於變形鏡頭,可能有的人聽說過,有的人會一臉懵,但事實上現代電影拍攝基本上都會用到變形鏡頭,而它最大幾個的視覺特點在《極速車王》的這個鏡頭裡可以充分體現:

效果緣何如此獨特,變形鏡頭設計全解析圖片1

大長寬比、橫向眩光、嚴重鬼影。這就是變形鏡頭的三個最主要的視覺特點,當然還有一個就是長橢圓形的背景光斑:

效果緣何如此獨特,變形鏡頭設計全解析圖片2

當你看到電影場景裡出現這些跡象時,說明至少這個片段就是用變形鏡頭所拍攝,接下來我們從鏡頭設計的角度來剖析為什麼變形鏡頭會產生這四種效果。

首先高長寬比,“變形鏡頭”顧名思義,它本來的設計目的就是讓像產生特定的形變,直觀來說就是在不同的主子午面內有不同的放大倍率,對攝影變形鏡頭來說就是讓水平方向的放大倍率小於垂直方向,同時水平方向可以獲得更寬的視角。實現的方式其實挺簡單,就是一個柱面平凹透鏡,為什麼是平凹?因為凹透鏡的特性之一就是發散,利於增大放大倍率和增大物方視場角,雙凹面也可以,但平凹加工起來更簡單;為什麼是柱面?因為柱面只改變某一個主子午面的放大倍率(球面是全子午面均改變),正好符合變形鏡頭的需求。在柱面平凹透鏡後面跟一個凸透鏡就形成了最簡單的只針對某一個主子午面非同步放大的反望遠鏡頭。

效果緣何如此獨特,變形鏡頭設計全解析圖片3

而大家在變形鏡頭規格上都能找到一個比例值,比如1.33x,當然對電影機來說還有1.25x、1.3x、2x等等規格,而這個值就是用作於計算物面長寬比,通常情況下一般拍攝16:9長寬比畫面,如大家熟悉的1920*1080、3840*2160等,這時候的比例為1.77:1,而在使用1.33x變形鏡頭後,畫面就變成了2.35:1,但變形鏡頭拍出來的畫面如果直接觀看,就會是這個樣子:

效果緣何如此獨特,變形鏡頭設計全解析圖片4

很明顯,因為寬邊上下放大倍率高,所以這時候像是長邊左右被擠壓了,於是在後期處理時需要重調高寬比,讓它變回正常的2.4:1比例:

效果緣何如此獨特,變形鏡頭設計全解析圖片5

當然,對放映系統來說,也可以通過同樣的設計反向將被壓縮的主子午面,也就是長邊重新放大並投影,典型的設計如柱面光學元件構成的布拉維斯系統,在膠片電影時代這是寬熒幕放映鏡頭的必然設計。

這裡會引入兩個問題:第一來自變形鏡頭的設計初衷,第二就是背景虛化的變形。先看第一個,變形鏡頭在膠片時代的主要意義就是保證寬視角的前提下,最大程度地利用膠片(獲取最佳畫質),因此現代專業電影機使用變形鏡頭的另一大優勢也是更大程度利用感測器的寬邊,以Alexa Mini為例,1.77:1的2K輸出會呼叫23.66mm*13.3mm感測器,而在變形鏡頭模式下的2.39:1比例的2K輸出則會使用21.12mm*17.7mm感測器,後者的感測器使用面積足足大了18%,直觀來說就是被“擠壓”的長邊填充了原本不會用到寬邊區域,進而提高了畫質(信噪比、動態範圍等等)。

效果緣何如此獨特,變形鏡頭設計全解析圖片6

所以,如果你打算嚐嚐變形鏡頭,特別是想要更高畫質的話,需要選擇可根據不同變形比,硬體修正感測器對應呼叫區域的機身,比如民用機型裡的松下GH5系列等等。像手機基本本上不允許調硬體引數,所以外掛變形鏡頭最主要的目的就是視覺效果,並不會提升畫質,有時候反倒會因為變形鏡頭的塑料鏡片面型精度較差而導致比較明顯的畸變。而且還有一點,因為變形鏡頭將水平方向的空間壓縮,也就是提高了空間解析度,但對應的取樣解析度並沒有增加,像Alexa Mini的2K變形模式甚至降低了水平方向的取樣解析度,所以變形鏡頭往往在細節上並沒有普通鏡頭出色。

而關於虛化光斑變形的問題,其實這也是柱面系統的光學必然,因為無論前景背景,放大倍率,或者理解成彌散圓分佈面積都比焦內要更大,但我們在後期重調比例時一定會以焦內為準,這就會造成焦外重調補償不足,依然存在長邊左右壓縮、擠壓上下短邊的現象,因此虛化效果會呈變形狀態。

事實上變形鏡頭的虛化效果還有另一個與眾不同的特性:如果是長焦變形鏡頭,就能同時獲得長焦距應有的淺景深,但同時因為變形產生的廣視角效果,所以又擁有常規短焦距鏡頭才有的視場寬度,方便構圖和凸出主體,這種視覺效果是變形鏡頭所獨有的,在很多電影場景中都能看到這樣的效果:

效果緣何如此獨特,變形鏡頭設計全解析圖片7

變形鏡頭的第二大特性:橫向的“眩光”,其實準確來說它的主要貢獻者是光圈衍射。有的人可能會問:為什麼是橫向的,我從正面觀察變形鏡頭時,它的眩光是縱向的呀?因為你能從物面觀察到的都是反射光,柱面材料的反射自然是沿高方向的:

效果緣何如此獨特,變形鏡頭設計全解析圖片8

如果你有注意的話,會發現橫向“眩光”是持續跟隨點光源位置的,真正的眩光不會是這種形態,而是會在與光源以畫面中心近似對稱的位置,這時候可以回顧一下本文的第一張圖,找找真正的眩光。

當柱面透鏡從物方向像方觀察時,會看到光圈(入瞳孔)變成了豎橢圓形,這就使得原本朝著360度各個方向均勻衍射(假設為圓形光圈),變成更為集中的樣式,畫了個很粗糙的草圖,黑色為入瞳形狀,紅色為衍射方向:

效果緣何如此獨特,變形鏡頭設計全解析圖片9

很明顯,變形的入瞳孔形狀讓衍射光集中到了水平方向上,所以形成了很明顯的“眩光”,而變形鏡頭係數越大,入瞳孔變形就越大,所造成的衍射就越集中。

長寬比變形、虛化變形、橫向衍射都可以說是變形鏡頭的獨門特性,至於鏡組內菲涅爾偶次反射產生的眩光就不算了,這是刻意不做增透膜所形成的現象,一些classic定位的電影鏡頭都會採用這樣的策略,畢竟“電影感”是一個很主觀的感覺,與之類似的還有暗角等等。

差不多做個總結吧:從唯結果論的角度來說,變形鏡頭的優勢遠大於劣勢,特別是對電影拍攝而言,它的效果是無可替代的,但對民用機型來說,比如機身防抖配合變形鏡頭時可能就會出現問題,反倒導致明顯的抖動,除此之外如果不支援硬體調配,也就無法將其效能最大化,因此總體來說變形鏡頭的定位還是偏專業化,想玩的話心態就要放佛系一點,容忍它可能會出現的小毛病,至少它提供的視覺效果還是很獨到的。

發表第一條評論

發布
沒有更多評論