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2014-03-10 21:17 |
谈莱卡团队的镜头设计之路
徕卡设计团队的平均年龄，我看大约只有三十五岁左右，但可不要被他们的年龄给给骗了。巴纳克的精神在徕卡依然非常活跃，许多他的设计理念至今依然领导着整个设计团队。假如你在场的话，你会以为你走进了一家电脑公司。每位设计人员的桌前都有一部大型的显示器，到处都是电脑打印出来的计算图表。 2 f]9I1{
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走近一点仔细观察，你会发现更令你惊奇的现象：每一位设计人员都在研究、分析「自己」的镜头。如果你想找出徕卡镜头设计中，最重要的风格，那就是：每一款徕卡镜头，都是独一无二的原创工艺（creative individual）。如果不提光学理论，是很难解释这种现象的，但LHSA东道主特别警告我不能在这里大谈光学术语，否则要把我给毙了（笑），所以我尽量用另外一种方式来说明。 %xR;8IO
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现今我们几乎可以完全不靠人力，只需依靠电脑程序，就能设计镜头。这么说当然有点夸张，但是各位可以了解我的意思。想像一下：当我们拍摄一张照片（就说是人像照好了），人物的脸会被记录在底片上，脸上的每一个细节（像是眉毛、瞳孔等等）都会被纪录在底片药膜上相对的那一点。没有像差（aberrations）的镜头，理论上就能在底片上完美地重现人物的脸部细节。不过实际的镜头是有像差的。这表示底片纪录脸部细节的银粒子位置，与本人实际上并不相同。我们可以计算这些不同的差异，甚至可以找出造成差异的原因。这并不是新科技。早在1930年代，光学设计人员就能够做到，他们只是没有高速运算的能力和时间而已。 x]k^JPX
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启动电脑程序，我们可以指定主体上一个特定位置，要求程序计算出光线的折射路径，最后算出这一点将会落在底片药膜面的哪一点上。不断重复上面的运算过程，我们就可以算出一个完整的影像。然后，我们下指令让电脑侦测并计算像差。我们会得到一份报表，上面列出镜头的各像差数值，比如说球差值为0.0003，彗差（coma）值为0.0457（理论上最佳值为0）。接着你可以再下一道指令，要求电脑重组镜片排列方式，将球面像差减少50%，意即减少这组设计中的彗星像差。 cmu5KeH
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所以，一个光学设计团队可以用分工的方式设计同一款镜头。每个人只作自己负责的部分，然后将这些运算结果组合起来。这正是现在Nikon、Canon等大厂的设计团队的工作方式。为了加速设计效率，他们甚至还举办比赛，看哪一组人马最先推出符合厂方需求的设计，就采用他们的设计图开工生产。 T"Wq:
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然而，镜头的设计是很特殊的工作。有些光学设计可以超出原先的规格需求、有些设计的材质选择、镜片形状更简洁，有些则有其他特性。就好像一本由作家撰写的小说，和一本用大量资料搜集所整理出来的小说，两本是完全不一样的味道。后者当然可以读，说不定也很有趣；但是前者才能真正显露出写作的艺术。因为将这些素材整合起来，是绝对需要一个人的创意天分的。 vbQo8GFp}
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徕卡的设计人员开始设计镜头时，他（她）是从一张「完全空白的白纸」开始的。你也许不知道，镜头的特性，从一些基本结构（接环直径、镜头焦距、镜片材质与厚度）已经决定了大半。设计人员必须要从这些基础中开始发想、分析，找出其中的潜质（potential）、所需规格、以及影像解析能力等等。他（她）们一开始的设计图，有些是零乱潦草的随手涂鸦，有些则全凭经验值，或者到储存徕卡前辈的设计心血的徕卡资料中心（Archive）去找资料。 AdB5D_ Ir
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为什麼一开始的自由创意发想这麼重要？徕卡总裁寇亨（Cohn）今早还告诉我，如果设计生产的速度能再快一点就好了，但总是没办法。有时，这种良性牵制是无可避免的。在镜头设计中，我们一旦遭遇到像差现象，就必须加以克服，这样才能获得良好的影像品质。这些光学像差，大约可以分作两类：第3级像差（the 3rd order aberrations）与第五级像差（the 5th order aberrations）。至于这是什么意思我就暂不解释了，免得大家抓狂。 WZCX&ui
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略过艰深术语不谈，总之，当设计人员解决了第3级像差时，第五级像差就会随之出现，同时也破坏了修正第3级像差的成果。但是进一步修正第五级像差，反过来又破坏了第3级像差的修正。所以设计人员就会再以另一种设计尝试解决此一难题，看看新的设计能不能在修正第五级像差时不至於影响第3级像差修正值太多。吊诡的是，没有修正第五级像差之前，你根本不知道结果会怎样。 EPr{1Z
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这几乎变成一种无解的难题：你必须事先为无法预知的状况预作准备。在一般的设计工作中，电脑是很好的辅助设计工具，例如说帮你修改设计图，加一两片镜片以校正部分的第五级像差。但是，如此一来，你的设计增加了镜片数量，结果又回过头来影响到原先设计的结构。 }_M .-Xm
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所以，设计人员对于镜片组序（initial layout）最终会形成怎样的影像质素必须深入分析，设计方式是否完美，并且达到规格上的要求，他（她）也必须有非常坚定的信念。这正是徕卡坚持一款镜头从头到尾必须由同一人负责的原因。当然，必要时其他同事也会协助，但设计人员必须负责到底。 q01zN:|-1
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这种策略也是有好处的。当年设计70-180mm f/2.8 APO这款镜头时，即使使用计算机也耗费了近18个月的时间研发，因为这对徕卡而言，是相当新的领域。但是，针对变焦镜的特性作了深入完整的研究之后，接下来自行研发的80-200mm f/4.0，仅仅花了6个月的时间。当你了解了基础以及光学特性，要再开发比较简单的型号时，就不是那么困难了。同理，M系列的35mm f/1.4 ASPH也是如此。开发第一型非球面版本时，足足花了两年的时间，但是接著推出的35mm f/2 ASPH的开发时间不到一年。这两款镜头，规格上看来关系非常密切，事实上却有完全不同的特征（fingerprint）！ +iwNM+K/gQ
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徕卡设计团队并没有所谓的「R」或「M」的小组区隔。任何一位设计人员都可以设计两种系统的镜头。负责设计70-180mm f/2.8 APO的xiao姐（译注：徕卡设计人员中，不少成员是女性），同时也是SUMMICRON-M 35mm f/2 ASPH的设计者；负责设计ELMARIT-M 24mm f/2.8 ASPH的先生，同时也负责APO VARIO-ELMARIT-R 35-70mm f/2.8 ASPH的设计工作！其他族繁不胜枚举。 0ldd e&!p
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什么是镜头的特征？我们只需检查拍摄的正片，就能够发现：每种镜头在锐利度平面（planes of sharpness，详见LEICA FAQ Part 2解说）前后的像差，都有不同的形状与量度（magnitude）。这种现象会使主体的清晰受到不同程度的影响。这里设计人员必须作一些很困难的选择：包括使用的玻璃材质、矫正像差的程序（先矫正球面像差，其次是色差〈chromatic aberrations〉，再其次是彗星像差或其他）、矫正量、各种像差交互影响的最终值，这些设计时必须考虑的元件都会影响最后到达底片的影像质素。 P7 E}^y`e
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摄影的最高工艺典范 |zvxKIW;wd
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其他优秀的镜头制造厂（如ZEISS、Canon或Nikon）对像差的矫正方法，也许和徕卡比较起来相去不远（因为这有部分是电脑程式的工作）。但是，如果徕卡能以7片设计就能达成目标，其他厂商却必须用上11片镜片矫正，那麼影像质素就绝对是可以分出高下了。几年前我曾问过Canon的光学技术工程师他们的终极目标是什麼，他们回答道：「超越徕卡，学习更多的摄影知识。」 T_, LK7D
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这句话到现在依然是正确的。徕卡设计人员，背后有浩瀚的知识宝库，不论是摄影，或者是显微镜光学设计都有庞大的感性知识作支撑。此外，他（她）们更有优秀的创意设计流程，这种独一无二的洞察力能够在让他（她）们在错综复杂、处境维艰的光线乱反射中，设计出当今最优秀的光学产品。 m{x! uq
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有些收藏家很懊恼，因为徕卡已经不再制造所谓的原型镜头（prototype）了。现在的镜头设计，可以由研发部门的电脑资料库直接送往工厂生产线，而不需要先制造正式量产前的测试原型。这样一来，徕卡玩家想要搜藏以前素负声名的缩头五（SUMMICORN-M 50mm f/2），恐怕是没指望了。以前设计人员无法计算所有的光线路径，也无法预先观察到镜头的成像品质，设计人员只有大胆用「猜」的方式，靠直觉来弥补缺憾的资讯。原型可以证明设计人员的猜测是否能符合原先的要求。有时候OK没问题，有时候一猜错，代志就大条了。也许下次演讲我们可以来聊聊这个主题。 5<a)SP 0
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现在以电脑的高速运算能力，足以预测光线在镜头内的折射反射路径，估算成像品质，而且能达到很高的精确度。在电脑软体中，有许多指令是专门用来与机械元件如接环搭配的，并且处理容许公差的。电脑可以绘出精确图形，让设计人员观察像差矫正，这与实际制造原型是相同的意义。 8R:H{)o~s}
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不过，这些设计图也不是新玩意儿。在徕卡资料中心，你可以找到历代设计人员手绘的同型设计图！这一定是经过数个月的辛苦运算的绘制成果。这也显示了徕卡与过去的光荣传统依然有非常紧密的连结。现在徕卡的镜头都是由新一代年轻有为的设计人员设计出来的，他（她）们也传承了巴纳克时代的精神。我们何其有幸，能够看到往昔徕卡的原创精神在索姆仍然生机蓬勃。 }k<b)I*A
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拥有徕卡镜头，就像是啜饮一杯红酒，或是拜读一本精彩的小说。因为，徕卡镜头是以一群非常有创意、具有坚强意志的人所设计出来的，可说是艺术品（work of art）。当然，这也必须藉助电脑的力量才能完成。徕卡重新定义了镜头设计的最高工艺典范（the state of the art of lens design）。 XT= # +
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我想抒发一些感想，作为今天的演讲的终曲。任何一款徕卡新世代镜头，都是头注了数年的心血，结合机械-光学结构的独到创意，是真正走在时代尖端的科技。所以，有些徕卡玩家只是拍个两三张照片，就随便乱下定论，说「这支镜头不太好」，实在是很让这些设计人员沮丧灰心。假如我花了两年时间尽全力设计出一款最好的镜头，然后有人用来拍了几张休闲照片，然后跟我说：「嗯……还可以啦，只是我还是要抱怨一下照片边缘有点暗角咧～」，我真不知道干嘛花这麼多心血去设计一款镜头给这种人用！
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很好的文章