数码镜头优化 画质降低的主要原因 镜头像差 衍射现象 相机内置滤镜 抑制镜头像差

像差产生的原因

光线在透过物质时，物质相对于不同波长（颜色）的光线具有不同的折射率。这种因波长（颜色）不同而导致的折射率差异被称为色散。 
透过棱镜的光被分解为彩虹光谱的现象就是因此而来的，而相机的镜片也会产生相同的现象。 
另外，对于同一片球面镜片来说，光的波长（颜色）相同但入射位置不同时，有时也会产生折射角度的差异，从而使聚光位置产生偏差。理想的是单一波长（颜色）和多种波长（颜色）的光线都汇聚至一点。但在光学设计中很难避免实际成像与理想的差异，这种差异被称为“像差”。像差程度是衡量镜头性能的一项标准。

像差的种类

正如“像差产生的原因”中所述，像差分为“光的波长”引起的色散和球面镜片等“形状”引起的两种。前者被称为“色像差”，它是由于光线波长的差异导致折射率不同而产生的，因此出现色晕（轴向色像差）和颜色错位（倍率色像差）是其主要特征。而后者是在单一波长（颜色）上发生的“单色像差”，其中包括“球面像差”和“彗星像差”等，这些会导致像晕或拖影的现象。下方还介绍了由于光线或镜片引起的具有代表性的像差，这些都是难以避免的物理现象。

轴向色像差在画面中央出现，主要表现为紫色系的色晕。	倍率色像差在画面边缘出现的色晕或颜色错位。	球面像差在画面中央出现的锐度降低，即像晕。
彗星像差在画面边缘出现的拖尾状的像晕或拖影。	径向光晕在画面边缘出现的沿同心圆圆周方向扩散的像晕。	像散在画面边缘沿半径或同心圆圆周方向的焦点错位。
像面弯曲由焦平面弯曲导致的画面边缘的焦点错位。

像差的影响和对策

像差会使图像产生色晕、拖影并降低图像解像力和对比度，解像力因此降低。
多数像差都能通过屏蔽镜头边缘光线，即缩小光圈来改善，因此稍微缩小光圈就能够非常有效地应对像差明显的场景。另外，非球面镜片和UD（超低色散）镜片等技术也能够尽量抑制这些像差。

左侧产生相差  未产生相差

衍射现象产生的原因

“衍射现象”是画质降低的原因之一，它是光或声波在波动的行进过程中遇到障碍物并绕到障碍物后方的现象。例如，声音能够传到墙壁另一侧就是由于衍射现象。
在摄影方面，由于绕到光圈后方的光线无法到达图像感应器，因此会造成分辨力降低，画质锐度不足。这种现象会随着缩小光圈（增大光圈值）而变得更加的显著。

衍射的影响和对策

为追求泛焦效果使用小光圈拍摄时可能会产生衍射现象，导致违背拍摄意图，损失锐度。
虽然景深很大但却感到解像力不足，有时能够通过稍微开大光圈加以改善。

<产生衍射现象的图像>

产生衍射现象

未产生衍射现象

低通滤镜的特性

透过镜头的光线，经过能够吸收红外线及紫外线的滤镜和能够抑制摩尔纹（干涉条纹）的低通滤镜等后到达图像感应器。其中影响解像力的是“低通滤镜”，这种滤镜对屏蔽高空间频率的光波（细密纹理），抑制摩尔纹起到了关键作用。去掉低通滤镜虽然能相应地提高图像锐度，但这样一来，拍摄受被摄体和拍摄状况等的限制，不能应对多种场景，所以作为相机系统就会缺乏平衡性。

数码镜头优化的原理

光线通过镜头和多种滤镜后，图像感应器受光并形成图像。镜头像差，光圈造成的衍射和低通滤镜的影响等都会降低画质，根据它们各自的光学特性，基于精密的数据逐一进行补偿能还原出理想的图像。这就是数码镜头优化的原理。
利用佳能自主研发生产零部件的优势，在从镜头较前方到抵达图像感应器的光路中，把握每个镜片以及相机内置滤镜的光学特性，可以将画质的变化函数化（光传播函数），将其逆函数应用于图像后，就能还原出近似于入射前的光线状态（画质），数码镜头优化就是这样一种新思路的工具。
根据不同的镜头、相机和拍摄条件，像差、衍射及低通滤镜等导致与理想成像产生偏差的因素也会改变。数码镜头优化利用了针对不同镜头分别配备的能够如实反映这些变化的逆函数，因此，它才能够补偿彗星像差等形状复杂的非对称像差。

以往的摄影常识

在希望使用小景深虚化，或使用高速快门进行拍摄时，通常都会在较大光圈下稍微缩小光圈拍摄以减小合焦处分辨力的降低。这并不是反映拍摄意图的技巧，而是为了追求画质而妥协的经验之谈。通过表现力和画质的折衷拍出接近理想的照片，这是经验丰富的摄影师常用的拍摄技巧。

以使用数码镜头优化为前提的拍摄方法

在使用数码镜头优化时无需顾忌“不要使用较大光圈”这条经验。使用能够优化照片光学特性的数码镜头优化，从较大光圈开始就能够获得抑制像差，解像力较高的图像。想使用能捕捉瞬间的高速快门或想用小景深表现虚化时，都能不犹豫地选择想要的光圈值。另外，能使用大光圈的优势还在于可以降低ISO感光度获得更高的画质。

<较大光圈下数码镜头优化的效果>

使用F2.8 拍摄

使用数码镜头优化

抑制衍射现象

以往的摄影常识

使用大景深获得泛焦效果是一种照片的表现手法，但矛盾的是，为了抑制衍射现象导致的解像力降低又不能使用小光圈。想追求画质就不能过度缩小光圈可以说是以往摄影中的常识。

以使用数码镜头优化为前提的拍摄方法

在使用数码镜头优化时无需顾忌“不要使用较大光圈”这条经验。使用能够优化照片光学特性的数码镜头优化，从较大光圈开始就能够获得抑制像差，解像力较高的图像。想使用能捕捉瞬间的高速快门或想用小景深表现虚化时，都能不犹豫地选择想要的光圈值。另外，能使用大光圈的优势还在于可以降低ISO感光度获得更高的画质。

<小光圈下数码镜头优化的效果>

使用F22拍摄

使用数码镜头优化

提高光圈灵活性

以往的摄影常识

在拍摄现场经常遇到需要选择低速或高速快门进行拍摄的场景，但这时也需要注意光圈。光圈太大像差会变得明显，太小会产生衍射现象。时常牢记这一点，寻找能够如实反映拍摄意图又能保持解像力的光圈也是一种技巧。妥协表现力获得高画质，还是放弃高画质追求表现力？即使是专业摄影师，在面对被摄体的瞬间也要考虑画质和表现力的平衡性。

以使用数码镜头优化为前提的拍摄方法

以使用在全光圈下都能提高解像力的数码镜头优化为前提进行拍摄时，无需过度担心较大光圈下产生的像差和小光圈导致的衍射现象。选择快门速度时光圈灵活性更强。这样无需安装ND中性密度滤镜也能获得低速快门，不提高ISO感光度也能获得高速快门，提高了拍摄的反应性。不受光圈的束缚意味着不仅能够扩展快门速度，更能进一步拓展拍摄方式的灵活性。

<在低速快门下数码镜头优化的效果>

缩小光圈使用2秒快门速度拍摄

使用数码镜头优化