流言终结者 光圈F8下真的无狗头吗？

    十年以前的2003年，佳能EOS 300D跌入万元，正式宣告了数码单反相机开始了走入寻常百姓家的第一步。随着300D走入寻常百姓家的，是一支貌不惊人的镜头——EF-S 18-55mm f/3.5-5.6 IS。由于光圈小，外形“狗”，素质一般，于是自打第一版开始，这个焦段的镜头就被扣上了“狗头”的称号，一直延续至今。虽然这支镜头到目前为止已经换代三次，佳能最新版的EF-S 18-55mm f/3.5-5.6 IS虽然被称作“套头的良心”，但依然改变不了这个焦段的镜头在消费者心目中的“狗头”印象。不过好在这支镜头价格便宜，性能够用，成为了无数消费者踏入单反之门的第一选择。

    普通消费者在接触单反相机之后，必然就会对画质有一定程度的追求。怎奈红圈“牛头”们价格高昂，于是便有“老鸟”告知他们：只要你们把套机镜头收小光圈，一样可以得到不错的效果。F8是各个摄影镜头的最佳光圈，在这个光圈下，很难看出各种镜头在画质上的区别……

里程碑式的EOS 300D搭配着EF-S 18-55mm f/3.5-5.6 IS出现

网络调查结果

    我们暂且先不提F8这档光圈的实用性（总不能去哪儿都随身带着三脚架吧，何况还有个景深的问题），单纯就这句话来说，究竟有没有问题，也是个值得商榷的事。

某镜头的MTF曲线

    我们对于镜头F8下画质比较优秀的这一说法，除了听前辈所言和自己对比观察，还可以来自镜头的MTF曲线。所有摄影镜头的F8.0 MTF都好于它的全开MTF，这是一个不争的事实。但这个被收小光圈提升的MTF能否使得狗头逼近牛头，哪怕是逼近牛头全开光圈的表现，那都是需要打一个问号的。何况镜头的画质不仅仅由MTF（它只能说明镜头的分辨率和反差）来决定，像畸变、像差、像散、场曲，甚至发色、“味道”……这一系列的特征，都无法简单的从一条单薄的MTF曲线上读出。

“狗头”引发的猜想

    所以我们理所当然的就提出了疑问：“狗头”的F8光圈画质是否能够达到牛头光圈全开的水准？毕竟价格在那摆着，我们不可能苛求1000元的镜头和10000元的镜头有相同的画质。如果“狗头”收缩到f8时的画质能够比肩牛头全开时的画质，我们就可以认为它可以满足入门用户追求一定画质的需要，在拍摄风光等对景深和速度要求不高的题材时可以代替“牛头”进行使用。相反的，如果它不能，我们就可以说，F8下无狗头这个说法，本身是存在一定谬误的。

    当然，也有一些用户想要了解，同样是“最佳光圈”F8的情况下，牛头比“狗头”到底能强多少，会不会还像全开光圈的时候有着那么大的差距。所以本次测试也会告诉大家这个问题的确切答案。

    在开始我们的正式实拍对比之前，先让我们来了解一下有关镜头“画质”的一些知识。

·画质：简单的词汇里隐藏了什么秘密？

    提到镜头的画质，很多读者首先想到的是另一个词“锐度”。诚然，锐利的镜头能够给我们带来良好的画面观感，但是锐度绝不是一支摄影镜头的全部。甚至连锐度本身，都是由于分辨率和反差综合作用的结果，并不是一个镜头的简单参数。

    那既然一支镜头没法从锐度来判断它的画质好坏，我们应该从什么角度来评价一支镜头呢？

    现在请诸君回想一下各位学生时代的考试，计算分数的时候，我们可以采用满分去减错误题目的分数，也可以采用正确题目分数累加的方式。这个“满分”，在工程光学上叫做“理想光学系统”。放在摄影镜头领域，就叫做“理想镜头”。

常用来测试分辨率的标准标版

    既然是理想镜头了，那必然是一个非常非常完美的东西。所以它满足以下的条件：

1、没有任何形式的像差与像散以及像场不均

2、分辨率无穷大

3、对于黑白线条，边缘反差为无穷大，线内反差为0

    理想镜头有一个非常奇妙的特性，它与我们的认识是相悖的。那就是：搭载于非理想（像素密度为有限值）传感器上的理想镜头的光圈越小，它的画质就越差。

衍射极限光圈示意图

    画质变差的原因不是别的，正是因为传说中的衍射极限光圈。那为什么在我们平时使用镜头的时候，收缩光圈反而会提升画质？

    答案就是，实际镜头总是有一些像差，在收缩光圈的过程中这些像差会得到改善，反抵掉了衍射的作用，从而使得镜头的画质得以提升。

    像差分为5种，球面像差、彗差、色差、像散、场曲。对于球面像差和彗差的原理，下面有一个简单的示意图。

球差产生示意图

慧差产生示意图

    根据这两张示意图，我们可以很容易得到结论：球差影响全画面的分辨率，彗差仅限于轴外成像，而且越是离轴光的彗差越严重，理所当然的影响着镜头的边缘画质。

人工萤石镜片能有效控制色散

    色差这个概念，可能大家听起来有点熟悉。没错，很多器材大厂都有APO镜片，APO的全称就是“复合消色差”。低色差的镜头有助于精确的色彩还原，对摄影大有益处。

    至于像散，和人眼的散光是一个道理。具体原理比较复杂，此处不作详解。

    场曲在摄影这行里叫做“畸变”，也是反映镜头素质的重要指标。

    收缩光圈之后，球差和彗差都会得到大幅度的改善（离轴光线的离轴距变小），色差改善得不明显，而像散和场曲不会获得任何改善。

    这也与我们平常的认识相符，收光圈之后镜头的分辨率会大幅度提高，但是诸如镜头的色彩、畸变之类的参数是不会改变的。

    要想有效的矫正色差和场曲，只能采用特殊光学设计或者使用特殊镜片的方式。超广角镜头比较注重场曲的校正，所以会使用若干片非球面镜片。而长焦镜对于色差比较敏感，像佳能就在其长焦镜头中不惜工本的使用了萤石镜片来达到最好的色差校正效果。这些不仅仅是靠收缩光圈就可以带来的。

    而且以上的分析仅仅考虑了镜组的光学设计，并没有考虑到镀膜等给镜头素质带来的影响。像佳能的亚波长镀膜，也是只在高端镜头上出现的，对改善镜头眩光大有益处。

    从这个角度来说，“狗头”收缩光圈之后，或许可以在分辨率上和“牛头”一较高下，但是其他素质方面不会从收缩光圈获益，也就无所谓达到牛头水平了。

    接下来我们一起来看看牛头狗头分辨率大比拼，看看在收缩光圈可以改善的方面，究竟会有什么样的结果。

·比拼：逆袭之路道阻且长（1）

    这次对比测试我们找来了三支市场上热卖的镜头，分别是佳能EF-S 18-55mm f/3.5-5.6 IS II，佳能EF-S 18-135mm f/3.5-5.6 IS STM，以及代表着当今顶级画质的佳能EF 24-70mm f/2.8L II USM。考虑到现在数码单反相机的像素有着越来越高的趋势，我们采用目前为止佳能单反相机里像素密度最高的EOS 70D进行搭配。

EOS 70D有着非常高的像素密度

    EOS 70D采用了2020万像素的APS-C画幅CMOS，搭载Dual Pixel CMOS AF功能。由于其较高的像素密度，对镜头的画质也提出了较高的要求。作为本次评测的搭配用机再合适不过。下面我们就一起来看看三只镜头在不同光圈时搭载于EOS 70D上的表现。

    鉴于分辨率标版比较抽象而且正常的工作距离在3米以内，并不能直观的反映镜头各方面的画质。所以我们采取了实拍并100%截图对比的方式。拍摄时采用Liveview反差对焦保证精确合焦，关闭EF-S 18-55mm f/3.5-5.6 IS II和EF-S 18-135mm f/3.5-5.6 IS STM镜头上的IS开关，并使用三脚架和2秒延迟自拍方式保证机身的稳定。

截图区域

    截图区域如上图所示，中心和边角的画质表现是我们所对比的重点。

    焦距采用35mm上下的中段焦距，由于参测的三支镜头均为变焦镜头，变焦时不可能保证完全一致，故取景和裁切范围有少许误差。不过这点误差不会影响我们得出正确的结论。

1、全开中心画质对比

全开中心画质对比

    从上图中我们可以看到，身为“狗头”的EF-S 18-55mm f/3.5-5.6 IS II镜头在全开时与EF 24-70mm f/2.8L II USM红圈镜头有着明显的差距。EF-S 18-135mm f/3.5-5.6 IS STM倒是显得可圈可点，毕竟是佳能新设计用来搭配未来高像素APS-C画幅相机的，有较好的素质也在情理之中。

2、全开边缘画质对比

    实际上笔者要先说一下，这个对比不是很公平，因为EF 24-70mm f/2.8L II USM是EF而非EF-S镜头，设计的时候像场是匹配全画幅感光元件的。所以这个边角并非镜头真正的边角。不过既然蔡司的Otus Distagon T* 55mm/f1.4也用了类似的方式来实现全画面较高的画质，那么将全画幅牛镜用于APS-C画幅相机那也无可厚非。何况，佳能红圈L镜系列没有包含专门为APS画幅设计的EF-S镜头。

全开边缘画质对比

    边缘画质的差距也如同他们的价格差距一般。值得注意的是，EF-S 18-55mm f/3.5-5.6 IS II和EF-S 18-135mm f/3.5-5.6 IS STM都出现了明显的色散现象，而EF 24-70mm f/2.8L II USM相对显得轻微许多。

3、F5.6中心画质对比

F5.6中心画质对比

    收缩光圈到f5.6之后，18-135mm和EF 24-70mm f/2.8L II USM都得到了勘用的较高画质，但是EF-S 18-55mm f/3.5-5.6 IS II仍旧显得较为松散。

4、F5.6边缘画质对比

F5.6边缘画质对比

    和中心画质的对比类似，顺便我们可以看到，色散并没有随着光圈的收缩得到太好的消除。

5、F8.0中心画质对比

F8.0中心画质对比

    在这个“最佳光圈”下三支镜头都获得了较高的中心画质表现。

6、F8.0边缘画质对比

F8.0边缘画质对比

    在这个光圈下我们依然可以看出三者在锐度上的区别，以及EF-S 18-55mm f/3.5-5.6 IS II和EF-S 18-135mm f/3.5-5.6 IS STM依然可见的色散。

7、F11中心画质对比 

F11中心画质对比

    在这个光圈之下三支镜头的中心画质趋于一致，但是我们可以看到EF 24-70mm f/2.8L II USM镜头的画质出现了可见的下降。在EOS 70D的高像素密度之下，小光圈的衍射效应成了我们需要考量的问题之一。

8、F11边缘画质对比

F11边缘画质对比

    锐度方面也有被拉平的趋势，但是EF-S 18-55mm f/3.5-5.6 IS II和EF-S 18-135mm f/3.5-5.6 IS STM的色散依然挥之不去。

9、狗头F8 vs 牛头全开：中心画质对比

狗头F8 vs 牛头全开：中心画质对比

    不仔细看或者不给出几张图片AB对比的话，很难看出EF-S 18-55mm f/3.5-5.6 IS II的F8.0和EF 24-70mm f/2.8L II USM的F2.8有什么本质的区别。

10、狗头F8 vs 牛头全开：边缘画质对比

狗头F8 vs 牛头全开：边缘画质对比

    分辨率上没有太本质的差异，但是讨厌的色散依然明显的出现在了上面的两张图里。

·总结：牛头究竟为谁而生

    相信各位看完上一节的实拍对比，已经对于牛头和狗头在各档光圈下的分辨率表现有了一个大致的概念。同时这些对比也印证了我们在理论分析小节得到的结论，随着光圈的收缩，镜头的分辨率有一个先上升后下降的趋势，而且收缩光圈仅仅能够获得分辨率方面的改善，对于镜头的色差和畸变没有什么太大的影响。

    实际上，在现代镜头的设计中，无数人所追求的“锐度”、“分辨率”反倒是最容易做好的部分。自从计算机被应用到镜头的设计工序以来，这方面就已经不再是问题。不需要特殊的材料和镜片，就可以做到相对较好的分辨率。尤其是不受彗差影响的中心部分，2000元的EF-S 18-135mm f/3.5-5.6 IS STM套头分辨率也可以做到逼近10000余元的EF 24-70mm f/2.8L II USM。

    但是像色差和畸变的校正，目前没有太好的低成本物理实现方式。要校正色差就必须用APO复合镜片或者ED镜片，甚至是昂贵的萤石。校正畸变所使用的非球面镜片在设计和生产上也具有较高的成本，正是这些导致牛头的价格总是居高不下。同时相机厂商在牛头上都会率先应用最新研发的镜片和镀膜技术，也进一步的拉高了成本。

后期修正色差是有效的手段

    不过好在现在的相机都有机内镜头校正功能，处理RAW的软件也有类似的选项。这样一来无论是采用机内直出的初学者还是张张后期的严谨摄影人员，都不必太为这些事情发愁。不过机内校正对于图片的分辨率是有影响的，真正追求画质的人，还是不得不去选择牛头。

说到这里，我们就可以得出结论了：

    F8下无狗头是对的，但是仅仅表现在分辨率上。

牛头具有的以下特质，暂时不是狗头在小光圈下能赶上的：

1.低色散

2.小畸变

3.大光圈提供的浅景深和更好的弱光适应能力

4.可复杂环境及全天候使用的特性

5.更好的色彩及抗眩光表现

    虽然这些都需要付出真金白银才可以获得改善，但这也不是什么坏消息。因为普通用户实际上很难应用到牛头的这些特质。出去旅行的时候拍摄的多为风景照，使用小光圈，回来发一发微博，画质绝对是可圈可点的。需要大光圈的时候我们还有600元一颗的EF 50mm f/1.8 II可以选择，这方面也不是什么问题。

    一句话总结：真正需要牛头的人会懂得为什么需要，普通用户用套头在小光圈下也能获得可圈可点的表现。