透视一个“越重越好”的神话——图说三脚架的使用与选择

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透视一个“越重越好”的神话——图说三脚架的使用与选择(一)

现在几乎所有的摄影期刊与杂志上都一再强调：选择三脚架的原则是：“在拿得动的原则下越重越好”。于是3、4公斤重的曼富图与捷信等名牌产品成了135相机发烧友的制式装备，快门线加三脚架成为使用长焦镜头的标准拍摄模式。深山老林中凡是看见这套家伙行头，这份拍摄架式，便知来者道行不浅，令人肃然起敬。更有高烧多年的“老鸟”，自称炼成持机神功，可以无视手振的极限随意持机拍摄。     手振的极限到底是一个因人而易的经验之谈还是一个难以逾越的规律，使用重型三脚架一定能消除机震与手振么？下面我们将以135单反相机为主，仔细地探讨这两个问题。 清晰度的标准     无论遵循手振的极限还是使用三脚架都是为了拍摄出清晰的胶片，因此我们首先应当建立一个“清晰”的标准。     人的左、右眼的视场只有部分重合，其中共同的视场范围约为50—60度。人眼在视场中的分辨率从中心到边缘迅速下降（图1）。     （表1）中显示了不同视力的眼睛对不同标版的极限分辨率。表中的分辨率是以单眼观察的极限分辨角表示的，即单眼观察目标时从瞳孔到目标的两个特征点所形成的夹角（图2）由于测定分离域的标版与镜头分辨率的测试标版结构相似，因此我们用分离域的测试结果建立135胶片清晰度的标准。     统计表明中国人的正常视力约为1.5，平均视力约为1.0。人们观赏小照片时习惯于将照片置于距眼睛250mm（称为明视距离）处，根据（表1）中人眼视力分离域的极限值可以算出：在250毫米的明视距离上，视力1.5、1.2、1.0的眼睛分别可以识别约10线对/mm、8线对/mm、7线对/mm的标版。为了保证使绝大多数观赏者满意，我们按照1.5的视力制定清晰度的标准。即在小于或等于5×7英寸的照片上应当达到10线对/mm的分辨率。由于135相机的画幅是36×24mm（近似于1.5×1英寸），为了保证放大5倍（即短边放大到5英寸）后相片上具有10线对/mm的分辨率，胶片上应达到50线对/mm的分辨率（图3）。     观赏较大（例如超过5×7英寸）的照片时则习惯于将照片的对角线置于双眼的视场范围内，即照片越大观察距离越远。此时虽然眼睛的极限分辨角仍保持不变，但是由于大照片的观赏距离加大，使大照片的清晰标准随之下降，例如10×14英寸（250×350mm）的照片习惯于在0.5米的距离上观察，此时相片上的分辨率达到5.2线对/mm即可。由于须要将照片放大约10倍，因此胶片上应当达到5.2×10 =52线对/mm的分辨率。同样地从（图4、表2）不难推出，用135相机拍摄的照片，只要胶片上达到了50线对/mm的分辨率，在将胶片全画幅放大并在正常距离下观察时，都可以得到清晰的照片。      因此我们将拍摄出50线对/mm分辨率的135胶片，作为清晰的标准，作为我们追求“清楚”的目标。           以上理论的推算不难用试验验证：在1米距离上观察（图5）的标版，你能分辨出哪级线条？与表2最后一栏是否相符？     标准的可行性：大量的试验表明目前在我国市场上销售的中低档经济型镜头使用乐凯SHD100的黑白胶卷，在f/8—f/16的光圈下在画幅的中部都能超过50线对/mm，高档的镜头则在f/4—f/16的光圈下在大部分画幅上都能达到50线对/mm的分辨率。 分辨率的校验     为了检测三脚架的消震能力常常需要测试摄影分辨率。下面介绍两种简单易行的测试方法。     用激光打印机打印不同字号的13划宋体字，所选的文字之间不得有任何语义联系。为测试三角架，字号可选择小二号至七号之间，在每行字后打印该字号的字高，构成一个测试卡。（图6）就是一个测试卡的样张，其中注明了字号与字高，读者可参考此图设计自用的测试卡。     拍摄此卡，用20倍的放大镜观察胶卷上可勉强识别的文字，即可根据以下公式近似的估算出所得到的摄影分辨率:     式中：N 镜头的分辨率（线对/毫米）；           M 摄影的倍率；           h 标版上可识别文字的高度（毫米）。     式1中的摄影倍率可按以下公式算出：     式中：M 摄影倍率；           S 物像距（景物到胶片平面的距离，单位毫米）；           F 镜头焦距（毫米）。     例如用210毫米的镜头拍摄（图6）的测试卡，物像距4米（4000毫米），可识别六号字。则从式2可知：摄影倍率M=4000/200－2=18。将摄影倍率M=18及六号字高h=2.4代入式1,可以得到摄影分辨率N=(6×18)÷2.4≈45线对/mm。     目测法：用20倍放大镜观察胶片上拍摄的人像。若横幅半身人像眉毛与头发可辨，摄影分辨率级好（见图7上面的局部放大图）。若如图7白框构图毛法可辨，摄影分辨率很好。若如图7粉色框竖幅构图毛发可辨，则摄影分辨率好。若仅当图7中红框构图才可分辨毛法，则摄影分辨率可以接受。此法虽然粗糙却简单易行，可以迅速地判断或比较机震与手振对各种拍摄方式的影响。注意必须直接观察胶片，不得观察照片，以免受劣质彩扩镜头的干扰。 (本文经钱元凯导师授权刊载,未完待续)

-- 图·文 钱元凯

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透视一个“越重越好”的神话——图说三脚架的使用与选择(二)

手振的影响     笔者曾测试过10位自称持机功力特强的摄影老手持机拍摄的能力。用美能达8700i机身、适马f70—210mm/3.5—4.5变焦镜头长焦端以乐凯SHD400胶卷手持拍摄。用改变光圈调节不同的曝光时间，每个速段拍摄三张，测试结果如（表3）所示。     表中闪光拍摄的分辨率是用闪光灯拍摄（消除手振）所得到的分辨率，接近镜头固有的分辨率。表中手持摄影的分辨率是10个人手持拍摄成功（可判读胶片）分辨率的平均值。表中的成功率是指拍摄成功（可判读）的画幅在总数30张中所占的百分比。从表中可见曝光时间低于手振极限后，分辨率与成功率都随着曝光时间的延长而迅速下降，到1/8秒后已经无人能端稳相机了。     （图8）是该次测试的3张典型样片中心部分高倍放大（相当于135全画面放大到35英寸）的结果。在b图中，轻微的手振导致分辨率下降。C图由于中等程度的手振使水平线条的分辨率明显低于垂直线条。更严重的手振将出现重影。显然，所谓的“持机神功”只不过是自欺欺人的神话。     这个结果是在预料之中的。如果摄影人用200mm焦距的镜头长时间持机拍摄，能在胶片上达到30线对/mm的分辨率，即相机晃动在胶片上形成的模糊园直径约在1/30mm≈0.033mm左右。不难推算出镜头光轴在40米的距离上晃动量仅为6.6mm（图9）。如此功夫用在射击上，10发子弹将在靶心打出10毫米直径的一个小孔。参加奥运会的中国射击代表队就应当在摄影家协会内部选拔了。     建议读者作一个实验：用一条宽松紧带将一个激光笔（小商品市场售价约2-8元）捆在镜头上，并令其长亮（图10）。持机瞄准十米外的墙壁，观察光点晃动的情况，按动快门时光点的跳动直接反映出机震与手振的影响。若在暗室内对墙上的相纸瞄准，显影后测量光点的跳动量还可以进一步推算持机手振与三脚架上释放快门诱发机震的程度。     相信作过这个实验的人绝不会再吹嘘自己持机的能力了。实验中能够发现持机抖动的频率约为每秒2—3次。因此若用200mm焦距的镜头并将快门设定为1/250秒，则在快门开启的时间内光斑的抖动量仅为最大振幅的1/60—1/40，这才有可能有效地扼制手振对分辨率的影响。     许多影友自认为可以超过手振极限手持摄影，主要是因为所拍摄的底片没有高倍放大。（图11）是同一个镜头所拍摄的分辨率分别为80线对/mm与31线对/mm的底片放大到5×3.5英寸与放大到30英寸取局部的结果，显然在普通扩印尺寸上两者区别很小。如果你觉得31线对/mm的分辨率已经满足要求，恭喜你：今后选择镜头时可以拣最便宜的买，定能为你省下大批银两。     有人曾在杂志上说：“手振的极限与镜头的实际长度有关，如果一个老式的28—200mm变焦镜头，变焦时长度基本不变，保持在200mm左右，则手振的安全极限无论长焦端或广角端都应当是1/200秒。”这是使用镜头的又一个误区。镜头无论几何尺寸的长短，手振时射到胶片上的成像光线都是绕着像方节点旋转（图12）。      由于在空气中节点到胶片中心的距离就是物距，因此节点并不一定在镜头内。例如长焦的望远镜头像方节点多在镜头前面（图12a），广角的逆望远镜头像方节点则在镜头之后（图12b）。显然，对同一个物体成像时，无论镜筒的长短如何，长焦镜头的物距都比广角镜头更长，因此从（图12）可见当手振导致相机偏转时，影像的移动仅与镜头的焦距及转角（震动的程度）有关而与镜头的几何长度无关。     如果仍想在低速下手持拍摄清晰的照片，则可以考虑使用各种新型的防抖镜头。他们都可以将手振的极限降低2-3档。 三脚架加快门线能有效地克服机震么？     凡是明白了手振严重性的摄影人，多数都将防震的希望寄托到三脚架上，于是纷纷不厌其重的选购各种名牌大中型三脚架，心安理得地用快门线释放快门，以为从此与“机震”“拜拜”了。但是在沉重的三脚架上用快门线释放快门真能有效地克服135单反相机的机震么？     （图13）与（表3）是李邦宜等人使用CIMKO单反相机在四种三角架上测试相机镜头垂直方向震动的结果（《照相机》杂志95年4期）。该相机的机震与目前国产单反相机处于同一水平。图中横坐标表示时间，纵坐标表示振幅。图中的震动主要是升起反光镜引起的，快门开启触发的震动振幅很小，对清晰度的影响可以忽略不计。从从图13与表4 可见：      1.三脚架无论轻重都有震动，脚架越重振幅越小，震动的频率较高，衰减的较快。但是减震效果并不与重量成正比：红梅9100比882型重7倍，但是振幅仅小50%。     2.脚架并非越矮越好：单节支撑与3节支撑振幅基本相同。     3.在相机上压一个米袋（2公斤）可以有效地减小震动，脚架越轻效果越明显。     2.脚架并非越矮越好：单节支撑与3节支撑振幅基本相同。     3.在相机上压一个米袋（2公斤）可以有效地减小震动，脚架越轻效果越明显。      表4中记录的振幅值表明，在不加米袋用快门线的正常使用条件下，四种脚架都很难拍摄出50线对/mm的分辨率。使用三脚架加快门线对消除机震到底有多少帮助，作为一个摄影人，笔者进行了以下的试验。     使用腾龙28—200变焦镜头，凤凰DC888单反相机（机震较严重，与CIMKO水平相同）用曼富图144B脚架及曼富图#056云台测试不同焦距不同曝光时间下的分辨率，每个速段都用两种方法释放快门：使用快门线与在三脚架上用正常持机姿势用手按快门按钮。 （图14）是4个典型焦距段视场中心分辨率的测试值。图中最高的水平线是该镜头视场中心用闪光照明彻底消除机震可以达到的摄影分辨率。细实线是用快门线得到的摄影分辨率，虚线是用手释放快门得到的摄影分辨率。从图中可见：使用该款腾龙镜头时，焦距越长机震对分辨率的影响越明显，在广角与标准段无论用哪种方法释放快门都能达到50线对/mm以上的分辨率。中焦与长焦段使用三脚架时释放快门的不同方式会明显影响摄影的分辨率。     （从图14）还可以看到：无论在哪个焦距段曝光时间较短时手按快门的摄影分辨率更高，（1/30-1/15秒时使用快门线分辨率甚至降低一半，低于30线对/mm），反之曝光时间较长时使用快门线可以得到更好的结果。但是这个结论仅对曼富图这款三脚架有效还是一个普遍的规律？为此又用四个脚架对200mm焦距端进行了对比试验。四个脚架的主要参数列在（表5）中，测试的结果如（图15）所示。从图中可见，各种脚架在高于1/15秒时，手按快门的分辨率明显高于使用快门线，而在1/4秒或更长的曝光时间下，使用快门线的效果更好。这是由于即使重型脚架也很难消除反光镜弹起所激发的较高频率（每秒数十次）的震动，而双手握紧相机后柔软的人手却可以很好地吸收反光镜造成的这种高频震动，同时在短时间曝光时三脚架又可以减弱人握持相机产生的缓慢手振。二者取长补短、相得益彰，从而有效地克服了机震。     例如1公斤多的竖立脚架在1/60秒手按快门的效果比12公斤重型台架上使用快门线的效果更好。但是由于这种震动的衰减时间一般都在0.2—0.3秒之间（见表3），在三脚架上曝光时间超过1/4秒后，反光镜诱发的主震早已衰减，静止的时间逐渐占据主导地位，使用快门线的优势开始显现，使摄影分辨率逐渐趋于镜头的实际分辨率。而长时间曝光时手持相机的低频（每秒2—3次）震动将摇动云台成为影响清晰度的主要矛盾。因此曝光时间越长，越不能用手按快门按钮。      从（图15）可见使用重型测试台架手按快门，1/30秒之后分辨率一直比镜头的实际分辨率低16%，而使用快门线在1/4秒后分辨率即可恢复镜头的实际值。     我是在十几年前建立自己的镜头测试系统时初次发现这个问题的。当时在曼富图144B脚架上用理光KR-5相机测试适马f70—210mm/4-5.6 APO镜头的长焦端，由于机身反光镜的震动十分强烈，发现使用曼富图三脚架根本无法拍出清晰的照片，于是专门设计订做了一个自重12公斤、承重能力超过50公斤的重型测试台架（图16），使用专业重型球形云台，中心升降杆是直径40mm的实芯钢轴，并设置了带有滚轮的镜头副支架，以便进一步减小镜头的震动（见表5）。      台架投产后表明它仍然不能彻底消除机震。这才明白三脚架不是越重越好。于是又重新设计了一套暗房照明定时控制电路：测试镜头分辨率时，在暗室中用 B门曝光，开启快门两秒后，曝光定时器自动开启曝光灯并定时关灯，最后关闭快门，这样才彻底消除了135单反相机的机震。     大约在上个世纪90年代中期，国外的摄影报刊上也出现了一些正确使用三脚架的文章，其中一篇的插图如（图17a、b），a图的说明为：“补充建议：（左手）柔和而稳定地向下握紧三脚架中心支杆的顶端（即云台处）。”b图的说明为：“（右手）持握相机：不使用快门线，握紧相机，轻柔地按下快门按钮” 。（图17a、b）的手法适用于镜筒较短的镜头。若镜头较长时建议在三脚架上仍用正常持机的手法(图17c)释放快门。     大量的试验表明在1/4、1/8这两种速段，无论使用快门线或持机释放快门，分辨率都比较低，因此如果可能，最好少用这两个速段。     过去许多人都认为成像质量主要是由镜头决定的，因此觉得在中低档机身上配置高档镜头是一种“少花钱、照好像”的购机方案。但是既然我们已经发现机震会严重影响使用三脚架的效果，再让我们看看不同档次的机身又会对三脚架上的摄影分辨率造成什么影响。     我们仍然在曼富图的这支三脚架上用不同的机身测试腾龙这支镜头的长焦端，其中宾得的Z-1P与MZ5是Z系列与MZ系列的典型相机，这是宾得领先其它单反厂商首先成功地大幅度减少了机震的机种。P-30相当于现在某些低档数码单反的机震水平。理光的XR-X3000的机震相当于上个世纪90年代低档单反相机的一般机震水平，凤凰DC888D使用了上个世纪80年代初期典型的反光镜结构，代表了目前国产单反相机机震的一般水平。（图18）是测试的结果。从（图18）中可见不同的机身测试的数据有明显的差异。但是：      1.使用三脚架时，高速段宜用手释放、低速段最好用快门线的规律对135单反相机是一个普遍的规律，相机档次越低效果越明显。      2.反光镜减震系统的效能是考核单反相机机身技术水平的重要技术指标，也是影友购机中必须考虑的重要因素。至今仍有人写文章人称赞反光镜动作音“干巴利落脆（实际是机震比较严重）”的数码单反相机，贬低反光镜动作音发“肉（柔和）”的机身，这实际是选购数码单反相机的又一个误区。      3.由于手持相机可吸收高频机震，因此在高速段手持释放可以明显地缩小不同档次机身震动对分辨率的影响。      4.预升反光镜可以显著地减小机震，因此具有此功能的机身在各种快门速段采用三脚架＋预升反光镜＋快门线都可以最大限度地消除机震。     （本文经钱元凯导师授权刊载，未完待续）

-- 图·文 钱元凯



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透视一个“越重越好”的神话——图说三脚架的使用与选择(三)

如何选择三脚架     （图15）中用手释放快门时1.15公斤的竖立与3公斤的曼富图在1/60—1/8秒时结果完全相同，表明选择三脚架的原则不是“越重越好”。     选择三脚架的首要原则应是 “刚性越大越好”：例如制造管脚的型材截面闭合的（园管、异型管）比开口的（如U型截面）型材更好。可伸缩的脚管内外层的间隙越小越好。如果不准备用于微距摄影，当重量相同时，有副支撑杆的脚架（图19a）可以大大提高三脚架的刚性。中心支杆的刚性比脚架腿的刚性更重要。使用轻型脚架时利用挂物钩（图19a）或承物囊（图19c）承载重物可以提高抗震性，还可以在风中提高脚架的稳定性。     整个三脚架中不得有弹性环节。管脚下端的护套如果是橡胶的，则与地面接触的下端面越薄越好(图20d)。管脚端面如果是可上下移动的橡胶球，则平时橡胶球应调节到最高端，用金属的芯轴着地（图20b）。套鞋式的管脚端面由于弹性过大不宜使用（图20a）。     云台上表面与机身接触的防滑垫越硬（如图22e的软木、图22d的薄硬橡胶）越好。所有塑料云台由于刚性不足都会严重地破坏脚架的抗震性。例如将（图15）中伟峰脚架的塑料云台拆除，加工一个转换螺纹接头换装金属的球形云台（图21）后，手按快门的分辨率曲线在1/60—1/30的速段上与3公斤的曼富图相同，即使到1/15秒仍与曼富图相差无几（见图15红线）。     三节可调的万向云台（图22a）由于悬臂过长，刚性不如普通的直角云台（图22c）。球形云台拍摄横画幅时抗震能力最好，因此选购时应重点考察竖拍状态下的刚性。一些细长带握柄的云台（图22b）仅供在三脚架上手持握柄抢拍，并不适于使用快门线。凡是云台安装面上有弹销的，都是为安装摄像机而设计的影视云台，设计时重点控制摇摄时阻尼的调整，并不适于要求可靠锁紧的静态摄影（图22g）。较低机位拍摄时应当优先伸出最粗的管脚。     选择三脚架的第二个原则是精度：所有活动部件间应有足够的连接精度。特别是云台：所有紧定螺钉放松后各关节部位仍应有适当的阻尼（有预紧的摩擦力）。快换云台的快装板必须与快装座间达到良好的面接触或线接触，谨防由于精度过低造成点接触，致使快装块不能可靠地锁紧。     选择三角架的第三个原则是便于使用：管脚搬把锁紧（图20a、b）比多圈的螺纹锁紧(图20d、e)更方便快捷。云台三向分别锁紧比用两个或一个锁紧旋钮更易于准确定向,但是操作略繁琐。两个锁钮的球形云台可以分别锁紧球头摆动与水平旋转，特别适于水平转动接片。有的球形云台还有第3个锁钮可以调节球头的阻尼。中心支杆若能倒装则便于微距摄影。建筑摄影与接片希望云台上有水准泡、冬季摄影时则希望第一组管脚外侧包着海绵护套。     当其他因素都满足要求后，检验三角架防震性的方法是：将相机安装到云台上，装上最长焦距的镜头，升起三脚架使相机取景器达到眼睛高度，用（图17c）的方式持握相机从取景器中观察，以取景器中的影像稳定不抖动为准。因此持机能力越强，越可以使用灵巧轻便的三脚架。     使用120单反相机时，由于机身与镜头重量较大，即使预升反光镜，也需要考虑更结实的三脚架了。     尽量使用中等长度柔性良好的快门线。某些短粗的快门线在刚性较差的三脚架上仍可能牵动三脚架。     尽量精确构图，后期的剪裁将严重影响图片的分辨率。 三脚架适用性的测试     法一：在正常条件下用低于手振极限的曝光时间在三脚架上拍摄分辨率标版，然后在同样距离上用闪光灯拍摄同一块标版，如正常拍摄的分辨率达到或接近于闪光摄影的水平，表明三脚架质量过关、使用得当。     法二：用以上方法拍摄横幅半身人像，比较眉毛、头发的清晰度。注意必须用放大镜直接观察胶片，而不能观察彩扩的照片，以防彩扩机镜头的像差干扰测试的结果。     法三：在三脚架上释放快门时观察激光笔光斑的跳动量，若拍摄距离（从胶片到墙壁的距离）为S毫米，镜头焦距为f毫米，跳动量为H毫米，则可能达到的最低分辨率约为：     例如拍摄距离S=6米=6000毫米，镜头焦距f=200毫米，光斑跳动量H=2毫米，则在此三脚架上用快门线释放快门，在某些速段可能达到的最低分辨率为：N=(6000÷2000-2)÷2=14（线对毫米）。因此为拍摄出清晰的照片，使用此三脚架时就必须十分讲究按快门的方法了。      本文的全部论述在略微降低分辨率后均适用于数码单反，而且在屏幕上将影响放大到100%立即可以进行对比观察。 结束语     会用三脚架，中低档的机身与镜头都能拍出清晰的照片，不会用三脚架，高档的器材甚至会输给傻瓜相机。还是那句老话： “用一套好器材不如用好自己的器材！”希望本文能帮助你用好自己的三脚架。      （全文完）

-- 图·文 钱元凯

菱长菜

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