可以聊很多技術話題的升級，佳能70-200mm F2.8三代測試

話說在前面，因為這款產品本身升級的部分並不多，所以我寫了不少延展話題，就當看個熱鬧吧朋友們。

與尼康推電磁光圈的設計不同，佳能的第三代「愛死小白」在設計上的改進可以說是非常輕微，升級幅度遠遠不如小老弟二代「愛死小小白」，為什麼會有這樣一個升級策略？一來是2010年發布的愛死小白兔EF 70-200mm f/2.8L IS II USM結構已經相當成熟，可改造度不高，性能在各家70-200mm鏡頭裡依然是頂級水準，用戶滿意度也相當高，所以只做小改。

事實上如果你仔細看一二三代EF 70-200mm f/2.8L IS，你會發現它們在結構上基本是一模一樣，每一代之間的基本差別就是升級具體的鏡片規格：一代到二代是4片UD變5片UD+1片螢石（這個變化在不改變結構的情況下其實算比較大了），二代到三代則是增加了ASC鍍膜……當然體重、最近對焦距離他們之間多多少少有點變化，但始終是沿襲一套設計在不斷升級，二三代的MTF甚至都是一樣的：

說到這裡可以解讀一下「XXX鏡頭能否餵飽XXX機身」的問題，我時常收到問題邀請和評論私信問到這個問題，其實我也已經曾經不止一次的在文章里回答過這個問題，大家需要了解一個客觀事實就是——鏡頭提供的光學解析度，與像素提供的採樣率之間的關係並不是一句能不能餵飽就可以一筆帶過的，首先要了解什麼是光學解析度。一個有限孔徑的光學系統產生的衍射圖就確定了它的光學性能極限，2個等亮度點光源通過有限孔徑光學系統所成的像會被衍射為艾里斑的形態，當逐漸縮短其間隔以至恰好可以區分它們時，就是這個光學系統的角解析度極限，用數值孔徑NA表達時就是0.61λ/NA，用F數表達時就是1.22λ（f/#），很明顯，光學系統的極限角解析度是波長的直接函數，是系統孔徑的反函數，減小波長或增大孔徑都能提高極限解析度。

如果是針對正弦條靶板測試空間極限解析度，在沒有像差的理想狀態下，系統MTF與衍射圖案大小有直接關係，無像差系統的極限解析度就是MTF的截止頻率，為：

因為光學系統本質上是一個低通濾波器，因此不可能傳遞比截止頻率更高的空間頻率信息。從這個式子不難看出，影響光學極限解析度上限的要素其實並不會很複雜，主要就是波長和孔徑。對於單色成像來說波長的影響會非常明顯，比如同一顆鏡頭同一塊感測器同樣的F值，660nm光源下的極限極限解析度就明顯低於470nm光源：

這同時呈現了另一個事實：從原理上來看光圈，也就是光闌孔徑越大光學解析度越高，同時也應該有助於理解大中畫幅鏡頭為什麼先天就更容易做高解析度。但注意，上述概念是建立在無像差、無設計缺陷的基礎上，換言之鏡頭實際解析度主要受制於像差，老鏡頭能不能「餵飽」高像素新機身，很多時候的問題也基本出在像差上（老鏡頭受制於結構、用料、裝配工藝等問題，像差控制很難做到出色，特別是在大光圈時），縮小光圈提升解析度的實際原因就是縮小了像差，事實上新鏡頭的設計目的大多都是改善全開光圈下的像差，從而增加實際解析度，對單反來說還能順帶增強對焦、測光和取景性能。

至於設計缺陷，用兩個同為12mm F2.8的鏡頭來對比就很清楚了：

普通設計的12mm鏡頭前鏡組尺寸小，鏡片性能相對較弱，最終就會形成明顯的暗角、球差、慧差等問題。而高品質的12mm鏡頭則與之相反，光線追跡更緊湊，邊緣遮擋也比較小，從而可以實現全開F2.8時更高的解析度。

除此之外，觀看方式的影響也十分明顯——當你使用低像素密度機身拍攝，或者在小尺寸屏幕比如手機，又或者用低解析度顯示器觀看老鏡頭拍攝的照片時，因為高頻信息基本上都被抹掉了，直接觀測時很難發現成像缺陷，腦補一番後可能覺得還不錯。但如果換到高像素機身、大尺寸高解析度顯示器下觀看時因為採樣率大幅提升，細節還原更精確，畫面就會變得滿目瘡痍了。PS：最近也看到有媒體在做手機與相機的PK，但測試方法明顯是不公平的，在北京晚高峰的三環路上並不能看出蘭博基尼和捷達的性能區別。

而且「餵飽」是一個很主觀的概念，什麼標準可以稱為「餵飽」？單純從實測MTF來看，我們有算式可以進行物面與像面解析度的推算，比如我們把MTF 20%對比度定義為「餵飽」，在這種情況下假設某顆鏡頭像場內某一個點可以達到250線對/毫米，而有算式：

250線對/毫米可換算為單個像素長度2微米，再假設這顆鏡頭是在0.076倍放大倍率的距離下進行拍攝，那此時的物方長度就應該是2微米/0.076=26微米，也就是它在我們設置的「餵飽」前提下最高可以分辨26微米的物。

如果這時候我們換一個感測器，比如IMX410，它的像素長度是5.94微米，計算一下可得84線對/毫米的感測器解析度，物方解析度達到了78微米，小於前面設定的「餵飽」值，也就是說這時候感測器無法「餵飽」鏡頭。反之亦然，IMX577的單個像素長度是1.55微米，它可以做到理論322線對/毫米，物方解析度是20微米，這時候我們設定的「餵飽」值就達不到了，這時候可以說是鏡頭無法餵飽感測器。

但顯然你應該注意到了，感測器上每一個位置都有獨立的MTF，而MTF會受工作距離、感測器尺寸、光圈數甚至光波長的影響，隨機指派的A點與B點成績會很不一樣，而且MTF調製值多少算是餵飽也沒有定論，各種對比度的差距是很明顯的，也非常依賴於顯示與觀看條件：

所以這個話題嚴格來說是無解的。如果硬要較真XXX鏡頭能不能餵飽XXX機身，簡單來說像差校正做得越好的鏡頭就越能在高解析度大靶面輸出的情況下實現更好的視覺效果，市售新款鏡頭滿足5000萬甚至未來的7000萬像素採樣並沒有什麼問題。

對於兩代70-200 F2.8來說，期間也有8年的時間差，又是口碑最好、銷量最硬的鏡頭之一，差不多也該推一推再刺激一下市場了……因此在我看來，EF 70-200mm f/2.8L IS III USM更多是因營銷機制而生，那麼問題來了，擠牙膏是否意味著它不值當呢？

當然不是！這明顯是兩個問題，EF 70-200mm f/2.8L IS III USM最大的改動就是增加了ASC鍍膜，從直面強光源時可以看出與前代的差異：

上圖為二代，下圖為三代：

很明顯，三代的眩光要小很多，鍍膜的作用相當明顯，事實上鍍膜也是各家都會非常重視的技術重鎮，從設計目的來看用於透鏡的鍍膜主要方向就是增透，鍍膜本身是一種將不同物質以幾分之一個波長（典型值是1/4或1/2）的厚度真空沉澱在光學表面上的技術。作為普通電介質材料，玻璃表面的菲涅爾反射率R是：

I為入射角，I』為折射角，第一項為垂直於入射面的偏振光反射，第二項是另一個偏振面內的反射。而垂直入射時此式可以簡化為：

n和n』分別是兩種介質的折射率，對於計算反射和透視來說，垂直入射和非吸收材料都是大前提（當然也是效果最好，最容易理解和得出結論的前提），所以鍍膜並不是一勞永逸的設計，它的設計折射率與鏡片基板折射率需要有匹配才能實現相消干涉，除此之外也與透鏡間的距離、厚度有關，經典的1/4波低反射膜的原理就在於，垂直入射的光線經薄膜第二表面反射後，再與第一表面反射的光線相遇時是精確相差1/2波長的異相，因此可以實現相消干涉，也就是完全抵消，沒有反射光。在這裡就省去計算的過程直接導結果，如果做完全能消除空氣-玻璃界面的反射，就需要塗鍍折射率等於玻璃折射率平方根的1/4波長膜。但無論鍍膜面還是透鏡面，反射率與透射率都會隨波長的變化而變化，因此既定1/4波長鍍膜就只能針對某一個波長，干涉效應很難做到全面，比如對黃光有最小反射率也就意味著紅藍光反射率會更高，所以才需要做多層膜，將不同折射率和厚度的薄膜進行組合，應用到不同的鏡頭當中，窄帶濾光鏡的設計也是基於這個原理。

也正因鍍膜是有針對性的設計，無法做到廣而全，因此對於RGB攝影來說它就做不到完全的相消干涉，眩光鬼影自然也是無反完全消除。而且別忘了它的設計大前提是垂直入射，對於斜射光線又會變得更複雜一些。

那麼研究鍍膜的意義是什麼？首先是增加玻璃材質的化學穩定性，比如氟化鎂鍍膜就能增加強度，而且對於渴望大光圈+低像差的朋友們來說，這種設計意味著不可避免的堆料，以RF50為例，鏡片從EF版的8片增加到了15片，也就是足足多了14個折射面，如果在鍍膜上不下工夫就意味著通光量的大幅降低以及鬼影的明顯增加，事實上RF50的中心T值可以到1.4出頭，跟EF版幾乎沒有差別，這裡面就有不少屬於鍍膜的功勞。而且鏡片工藝並非只為攝影服務，在例如以激光為光源的單色系統中，三層膜系的組合就能讓一個指定波長的反射率為零，因此鍍膜技術也廣泛應用於各類成像系統當中。

對於攝影鏡頭來說，基本上所有鏡片都會有鍍膜，但只有特殊工藝才會單獨標註，比如EF 70-200mm f/2.8L IS III USM採用的ASC就添加了內附空氣層的二氧化硅鍍膜，而SWC則是利用高低隨機排列的楔形顯微結構來逐步放緩折射率的變化幅度，目的都是實現增透，官方資料已經比較詳實，就不複述了。

之前平台有邀請回答「T值是什麼」，這個以前我文章里也有寫過，簡單來說T值就是光圈F值/透光率的平方根，它代表的是通過透鏡抵達感測器或膠片的有效通光量，也就是影響感測器或膠片的照度，對於全自動照相機來說這個數值沒什麼意義，因為機內測光元件會自動計算並補償曝光。但對手動干預比較多的電影內容製作來說比較重要，相同T值的鏡頭有效通光量是一致的，換鏡頭就不需要調參數了，往往這也是很容易牽一髮動全身的事兒。

對EF 70-200mm f/2.8L IS III USM這種兼顧人像的鏡頭來說，鍍膜做得好意味著逆光更清晰，當然是有進步的，而從它本身的綜合性能測試表現來說，如果你有二代，那就是熟悉的配方熟悉的味道了，在它最擅長的200mm端全開就是最佳，硬要比解析度的話，就拿佳能知名MTF天花板級選手EF 180mm F3.5來比較好了：

上圖為中心部分，左側是EF 70-200mm f/2.8L IS III USM在190mm F3.5，右側是EF 180mm F3.5L全開，可以看到後者雖然焦距少短一點，但解析度相對更高一點，而到了邊緣：

EF 70-200mm f/2.8L IS III USM要更好一些，所以雖然它倆功能並不一致，但在5D4上以F3.5拍攝，無論遠距離還是中距離，差別其實並不大，所以毫無疑問，EF 70-200mm f/2.8L IS III USM的江湖地位依然是高高在上。

虛化效果沒得說，200mm端因為視角收窄，長縱深環境下拍攝背景幾乎可以模糊成一片，而且它的光斑幾乎無可挑剔，只有在邊緣會出現一定的口徑蝕，效果相當不錯。

色散方面也沒啥可吐槽的，結合機內校正，基本上都不會對成像造成負面影響，不過它的最近對焦距離為1.2米，70mm端也是如此，室內玩耍時要稍微注意一下距離。

說到長焦鏡頭就還得說說關於卡口直徑的影響，大家討論的點基本是被帶跑偏了，無反短鏡後距+小卡口直徑對於廣角鏡頭來唯一的顧慮的是感測器邊緣照度：

這就是餘弦四次方定律，斜射角度5度時H點照度為A點的98.5%，10度時有94%，30度時就會下降到56.3%，60度的時候就只有6.3%了，無反因為出瞳先天靠後再加上鏡後距很短，斜射的潛在隱患相對較大。但事實上餘弦四次方對於可更改物理條件的透鏡系統來說並不完全是一個「定律」，比如出瞳外觀尺寸可以通過結構設計隨軸外點增大，又或者產生足夠大的桶形畸變來保證θ角小於對應物方視場角的應有值，在這些設計下餘弦四次方的作用是可以修正的，不少超廣角鏡頭都有這方面的改良。

事實上，卡口直徑影響更大的其實是長焦鏡頭，就拿200mm F2.8為例，入瞳孔徑也達到了71.4mm，明顯超過了卡口直徑，更遑論那些入瞳徑會超過100mm的白頭巨炮們，這時候必然需要前組做大直徑凸透鏡做收束並放大入瞳，但同時又要把出瞳往後並往小做才能保證出射光不受卡口限制，因此大多數大光圈長焦鏡頭結構都是非常明顯的前大後小，越是長焦大光圈就越如此，而且卡口越小，設計難度就越大。

上為400mm F2.8，下為400mm F5.6，兩檔光圈導致的口徑與結構差別很明顯：

而且為了校正像差就得從大口徑前鏡組入手，採用價格不菲的特殊鏡片，這也就意味著成本飆升。但無論怎麼說這也只是在設計與製造端有比較大的挑戰，倒也不會明顯影響到用戶使用。

總結來說，EF 70-200mm f/2.8L IS III USM雖然進步不大，但因為站在了巨人的肩上，因此哪怕只是小改，也鮮有對手可以撼動它的地位（新款適馬Sport可以期待一下），如果你現在使用的是小光圈長焦鏡頭，想要通過升級來實現畫質提升和適應更多拍攝主題，12999的三代是可以考慮的，不過二代現在10999的價格確實是相當給力，如果預算不允許就選擇二代吧，基本性能也是白紙黑字擺在那裡的。