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Special Contents : Excellence of Micro Four Thirds

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无论感光元件和图像处理引擎工作如何出色,如果镜头性能较差,也无法充分改善图像品质。微型4/3(Micro Four Thirds)能够始终如一地达到高图像品质的原因之一在于我们对镜头性能的严格把关。微型4/3(Micro Four Thirds)坚持Oskar Barnack的理念,旨在在产品的便携性和图像品质之间找到完美的平衡。直到今天,我们依然忠实地遵循的这一原则:“镜头是相机一切的根本”。

幊葲难道不能通过增大传感器尺寸(即使是略微增大)改善图像品质? 答:如果局部的差异不是很大的话,与传感器相比,镜头的性能仍然更加重要。

微型4/3(Micro Four Thirds)传感器:静态图像和动态影像的高图像品质。

●有一种常见的误解,即APS-C和微型4/3(Micro Four Thirds)传感器的尺寸之间存在较大差异。事实上,如左图所示,这种差异甚至比全尺寸传感器和APS-C之间的差异更小,而与流行的小型化相机传感器相比,微型4/3(Micro Four Thirds)的传感器则显得较为庞大。
如果局部的差异与APS-C的差异一样小,则镜头和图像处理引擎之类的部件对图像品质的影响则比传感器要大得多。
●微型4/3(Micro Four Thirds)传感器的大小来自于构成系统发展基础的概念,即:为客户提供人人皆可使用的高图像品质的产品,并在不影响图像品质和生产率的前提下,打造种类丰富的各类镜头。
● 如今,静态图像和动态影像之间的界限几乎已经消失,因此,提供卓越的动态影像特性的能力(密切关系)正在成为一个关键因素。
由于因长时间持续曝光而产生热量和电池消耗的问题与传感器的尺寸成比例增加,因此现在重要的是使用尽可能小的传感器来改善图像品质。
很多为影院和广播设计的电影摄影机无法解决这些问题,因此采用较小的2/3”传感器的摄像机已经被广泛使用。
然而,随着微型4/3(Micro Four Thirds)的面世,由于其传感器具有体积小巧和低功耗特色,并且同时匹配PL卡口电影镜头的成像圈,因此给电影业和广播业带来了巨大的变化。目前,新的微型4/3(Micro Four Thirds)设备正在快速陆续推出,微型4/3(Micro Four Thirds)系统正在创建自己的数字时代电影业和广播业的新的标准。
电影业和广播业已经确认微型4/3是能够提供高图像品质并能同时解决产生热量和电池消耗问题的唯一标准。

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传感器的尺寸决定镜头大小和性能的要求。

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●透过镜头的光是从输出镜头(后端镜头)输出,并在诸如传感器或胶片的成像平面上形成一个圆形的图像。包含精确图像的圆形区域称为成像圈。 大多数情况下,需要调整传感器的大小,以便其能够处理由于成像圈以外的低光而产生的图像变形。然而,在实际拍摄中使用的区域称为有效像素区域,位于成像圈的内部。该区域的大小定义为有效的传感器尺寸。
●左图表示成像圈和有效传感器尺寸之间的关系。根据透过镜头的光和随后从镜头输出的光之间的严格的物理原理,通常需要设计一个较大口径和长度的镜头,以获得较大的成像圈。
此外,法兰距也应进行优化,以避免不自然的光线折射。研制微型4/3(Micro Four Thirds)的目的在于减小镜头的尺寸,同时根据上述物理原理确保较高的图像品质。
●使用带有大型传感器并具有高图像品质的小型化镜头有悖物理原理。即使对于很多的全尺寸相机的镜头,周边亮度不足以及成像之类的问题同样需要经过数字化处理,除非使用异常昂贵的玻璃材料或镜头尺寸非常庞大。这意味着,如果您追求高图像品质,您便需要一个能够符合以上物理原理、其大小与感光元件尺寸相匹配的镜头。
因此,如果忽略这一点,您的镜头将会产生显着的成像问题,如外围图像变形等。

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为什么微型4/3(Micro Four Thirds)传感器体积小巧却如此灵敏?

●使用胶片相机时,从镜头输出的光通过化学反应成像。这个过程有时是任意的,即使光线倾斜入射胶片平面,也不会导致任何严重的问题。另一方面,使用数码相机时,从镜头输出的光通过感光元件成像,倾斜入射在感光元件的光由于光亮度的减少或光轴的偏差而影响所形成的图像。
为解决上述问题,4/3(Four Thirds)和微型4/3(Micro Four Thirds)镜头标准强调聚焦远心(入射光直接打在感光元件表面上的特性),并且设计出能够将大量的有效光(足够的强度及非偏离光轴)传送至感光元件的镜头。
下图表示胶片时代输出倾斜光束的非远心镜头和始终向传感器输出垂直光的远心型镜头之间的差异。

远心型镜头

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非远心镜头

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●非远心镜头不能传送成像尺寸所需的有效光,但远心型镜头可以传送整个成像范围所需的有效光。
这便是微型4/3(Micro Four Thirds)如何能够使用小型感光元件产生锐利、高清晰度的图像的秘诀。虽然通过某些修改,如增大镜头尺寸以及将加装到感光元件端的聚光透镜设置为特定的角度等,非远心镜头可以以极小的入射角传送光。然而,在此情况下,就必须大大增加镜头和相机的尺寸,这样做无论在产品的移动性上还是在价格上,都是完全不切实际的。
由于采用了镜头和感光元件的整合型设计,使所有的元件在统一的系统中一同工作,以提高整体性能,因此微型4/3(Micro Four Thirds)能够提供较高图像品质并具有较高的便携性。

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高性能镜头的光分辨能力(空间频率响应)。

全尺寸单反 制造商A
APS-C(无反光镜) 制造商B
微型4/3(Micro Four Thirds) 制造商C
※以上图片取自本公司的对比实验,效果可能会因条件而异。

●镜头性能的一种表达方式是MTF(调制传递函数)曲线,它代表镜头能够忠实再现宽度为1mm线条(空间频率响应)的程度。MTF是基于被摄体发出的最高和最低频率的对比结果来测量的,用以评估镜头的分辨率和清晰度。
下图为获得高度评价的高性能小型超级伸缩式镜头ZUIKO DIGITAL ED 150mm(相当于35mm胶片相机的300mm)的MTF图。

MTF图表示已分辨的空间频率(包括低端和高端)较高,高清晰度和高分辨率均在较高等级上处于平衡状态。如果低端频率和高端频率的特征不同,图像品质将会因对比度和分辨率之间的不平衡而在清晰度和分辨率上有所下降,而在较高等级上两者特征的平衡则是高品质镜头所不可忽缺的。
●锐度和分辨率受到更高频率的影响。即使没有参考MTF的特征,通过照片复制也可以轻松加以确认。
左侧的图片表示使用在相同条件(当转换为35mm胶片相机时相同的焦深和景深设置)下拍摄的实际(复制)照片全尺寸、APS-C和微型4/3(Micro Four Thirds)相机分辨率性能的比较情况。
用于此项测试的被摄体是一幅A2尺寸(420mm x 594mm)的地图。拍摄距离为42cm,焦深为24mm(转换成35mm胶片相机时),景深统一为f4)。
当我们观察放大的照片时,我们会看到,全尺寸单反相机和微型4/3(Micro Four Thirds)几乎显示同等的分辨率,且外围图像几乎没有任何的变形。然而,使用APS-C无反光镜相机捕获的外围区域没有精确成像,整体看起来较为模糊。因此,过分减少卡口尺寸和/或法兰距会影响传感器尺寸的最佳平衡,容易降低外围区域的图像品质。
此处示例清楚地表明,无论传感器的尺寸如何,镜头性能都是改善图像品质不可忽却的因素。所以,无论传感器尺寸如何之大、性能如何之高,如果因过分小型化而损害镜头的性能,也将无法获得高品质的照片。另一方面,由于4/3(Four Thirds)和微型4/3(Micro Four Thirds)在卡口/法兰距尺寸和传感器尺寸之间的最佳平衡,因而有可能设计出具有高图像品质性能的镜头。

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法兰距是决定传感器和镜头性能的重要因素。

●如2中所述,法兰距是高图像品质的重要因素,并与传感器尺寸和镜头设计等诸多其他因素有关。从理论上说,较短的法兰距或后焦距可以通过镜头前后对称的调整,促进广角镜头性能的改善。然而,如果法兰距或后焦距极短(与传感器的对角线长度相比),将会明显产生诸如外围图像失真和变形等的不利影响。
采用微型4/3(Micro Four Thirds),确定传感器的对角线长度和法兰距/后焦距之间的平衡,以便在能够提高设计/制造的自由度以及今后研制的镜头的性能。 较短的法兰距允许微型4/3(Micro Four Thirds)加装经典的镜头,所提供的卡口系统可使用户安全、轻松地享受使用众多各类镜头的乐趣。
※使用某些经典镜头可能会受到功能限制。详情请向镜头制造商咨询。

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过度减少法兰距将会降低图像品质。

●虽然减小法兰距在理论上应该能够促成支持广角拍摄的设计,而实际上却无法正确利用通过减小法兰距所获得的自由度,除非设计异常先进并广泛使用昂贵的玻璃材料。这样便在市场价格和可生产的单位数量方面带来了设计上的问题。在微型4/3(Micro Four Thirds)系统的设计中,已经认真考虑过这些因素,确保产品的高品质和可购性,达到两者之间的平衡。
●下图表示微型4/3(Micro Four Thirds)(左)和APS-C(右)的单焦广角镜头效果的比较情况。
在每幅图像中,虽然整体图像的失真感因焦距的微小差别而有所不同,但通过放大上行桥梁照片的外围区域,可以清楚了解在分辨率上的差异。可以在右侧的APS-C的照片中看到外围亮度的明显下降和外围图像的变形,而左侧微型4/3(Micro Four Thirds)图像外围区域的分辨率则与中心区域的一样良好。
此外,下行电视画面中的照片表示失真无法加以纠正,图像仍然处于扭曲状态。 极端的法兰距设置不仅会给镜头设计/生产造成困难并因此降低图像品质,同时也无法正确发挥传感器的性能。

微型4/3(Micro Four Thirds)12mm(相当于35mm胶片相机的24mm)
APS-C(无反光镜)16mm(相当于35mm胶片相机的24mm)
※以上图片取自本公司的对比实验,效果可能会因条件而异。

微型4/3(Micro Four Thirds)12mm(相当于35mm胶片相机的24mm)
APS-C(无反光镜)16mm(相当于35mm胶片相机的24mm)
※以上图片取自本公司的对比实验,效果可能会因条件而异。

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事实上,微型4/3(Micro Four Thirds)和APS-C之间的离焦量差异小于一个EV级。

●如在1中所述的那样,APS-C和微型4/3(Micro Four Thirds)在传感器尺寸上的差异很小,面积比仅为160%左右。就感光元件按照其面积比接收到的光强度而言,这种差异低于一个EV级。同样,背景光量的差异也小于一级。
与全尺寸相机不同,由于景深较小,因此无论是微型4/3(Micro Four Thirds),还是APS-C,对焦均不困难。这为两种标准在自动对焦速度方面都提供了一项优势,二者均可视为便于使用、且极少出现拍摄故障的标准。
●以下是使用APS-C和微型4/3(Micro Four Thirds)在相同的场景进行实际拍摄的照片。由于镜头特性及所用图像引擎的不同,因此色调存在差异。在两种拍摄条件下,景深差异约为一级。
●这些照片说明,如果需要拍摄具有更多背景散焦的照片,所要做的一切就是打开光圈;相反,如果使用微型4/3(Micro Four Thirds)系统,无需散焦,只需采用更深一级的景深,便可轻松拍摄照片。

▲ APS-CAPS-C(无反光镜):72mm(相当于35mm胶片相机),F5.6。
▲ 微型4/3(Micro Four Thirds):72mm(相当于35mm胶片相机),F5.6。
▲ 微型4/3(Micro Four Thirds):90mm(相当于35mm胶片相机),F1.8。
※以上图片取自本公司的对比实验,效果可能会因条件而异。

▲左: 42mm(相当于35mm胶片),F8
▲右: 42mm(相当于35mm胶片),F4.5
▲左: 40mm(相当于35mm胶片),F5.6
▲右: 58mm(相当于35mm胶片),F5.6
※以上图片取自本公司的对比实验,效果可能会因条件而异。

使用长焦(长焦距)获得有效的散焦。

●然而,事实上,要在实际拍摄中增加散焦量,朝长焦侧转动变焦环或使用长焦镜头则更加有效,无论是全尺寸或微型4/3(Micro Four Thirds)。
左侧鲜花的照片表示使用约3倍焦距(14-42mm)的标准变焦镜头,通过校准被摄体图像的大小进行比较的状况。
只要打开光圈(比较上行照片)便可进行背景对焦,但如果需要更加显著的散焦,增加焦距则是行之有效的方法。即使应用相同的F值,背景散焦图像相差也会很大,只有18mm焦距的差异(比较下行照片)。
微型4/3(Micro Four Thirds)已经推出大量的小型化、高性能远摄变焦镜头,其中很多采用圆形光圈机制,能够产生漂亮的散焦效果。
用户可以不必忙于设置光圈,而将注意力集中在焦距的效果上,并尝试不同的拍摄位置。这些都是创造自己杰作所迈出的第一步,也是专业摄影师所要实践的技术。

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高图像品质镜头的小型化是微型4/3(Micro Four Thirds)系统最大优势之一。

●4/3(Four Thirds)和微型4/3(Micro Four Thirds)的最大成就之一是使高图像品质镜头的小型化成为可能。4/3(Four Thirds)达到了卓越的单反相机的质量,长焦镜头约为以往镜头体积的一半,微型4/3(Micro Four Thirds)在广角到标准范围内提高了镜头的可用性,减少了镜头的尺寸/重量,同时还对其加以优化用于电影拍摄。这些成功均基于我们对“便携式高图像品质”的一贯承诺。
●考虑到采用无反光镜设计的具体形状,“采用简单方式通过更加小型化的相机享受高图像品质”的需求,导致了基于新技术整合更小感光元件的相机的面世,同时也反映了技术进步的各项优势以及对电影拍摄和日益增长的需求。
因而支持了4/3(Four Thirds)/微型4/3(Micro Four Thirds)阵营的观点,即“传感器尺寸不是决定图像质量的唯一因素”。
●虽然如此,事实还表明,电子和光学的物理原理仍将继续适用,除非在传感器和镜头的制造方面产生革命性的发明或发现。
基于35mm相机的鼻祖Barnack Leica的发展观念所研制的微型4/3(Micro Four Thirds),在高水准上实现了“值得欣赏的图像品质”和“无故障的便携性”的两大目标。在此背景下,我们认为这是最好的系统,除非目前的科学背景发生了急剧的变化。

为互换使用,镜头应便于携带。

● 即使您购买了单反,期望感受使用可互换镜头的乐趣,但如果您觉得“镜头过于笨重,难以携带”,则将毫无意义。微型4/3(Micro Four Thirds)是基于以最小实际尺寸实现单反高图像品质构想的标准。例如,当您想携带您最常用的广角变焦镜头(18-35mm)、标准变焦镜头(28-85mm)和远摄变焦镜头(150-600mm)时,所有这些镜头的总重量则仅有850克。此外,总体积也将缩小到全尺寸标准镜头的7.2%和的APS-C标准镜头的42%。如此短小轻巧的镜头非常便于携带,您可以毫无困扰地跋涉于山川密林之中。

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微型4/3(Micro Four Thirds)是唯一配备齐全并可提供体积小巧及高图像品质的系统。

●由于包括镜头在内的所有部件的全面小型化,因而实现了创新的高图像品质和体积小巧的系统,微型4/3(Micro Four Thirds)可以自由选择和使用各类专用镜头,以及顶级的4/3(Four Thirds)镜头。采用专用的适配器,甚至可以使用这些镜头进行自动对焦。
●微型4/3(Micro Four Thirds)的另一优势是可以使用众多经典的镜头,以及大量的配件。
※使用某些经典镜头和配件可能限制产品的功能。详情请向镜头制造商咨询。

体积小巧的微型4/3(Micro Four Thirds)系统意味着您可以在旅行或出差之际,将可互换的镜头和闪光灯打包装入小袋之中。可以安装范围广泛的各类经典镜头和配件以增添摄影的乐趣。然而,这些仅仅是如此多的用户选择微型4/3(Micro Four Thirds)的一些原因。

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