佳能数码镜头优化 解决镜头像差、衍射与低通问题

如果纵览近两年的数码单反相机新品，会发现一些有趣的新的趋势。除了全画幅开始普及之外，另一个明显趋势可能就是越来越多的相机开始去低通化。所谓“去低通化”，即取消数码传感器前面的那块低通滤镜，以求获得分辨率更高的画面，提高照片画质。

其实去低通化并不是最近才出现的技术，前几年徕卡就已经首先彻底抛弃了低通滤镜。随后宾得、富士都纷纷跟进。而随着尼康也开始取消低通滤镜，这一话题正受到了前所未有的关注，同时很多人也开始观察佳能的举动。不过现在看来，佳能已经给出了完全不同的回答。

日前在北京召开的技术沟通会上，佳能特别谈到了低通滤镜的问题：考虑到低通滤镜虽然对画质有所改善，但同时也会带来摩尔纹等新问题，因此佳能暂时不会应用这一技术。另一方面，佳能则利用自己完全掌握镜头和传感器技术的优势，开发了称作“数码镜头优化”的新技术，以此解决镜头像差、光学衍射和低通滤镜等导致的照片画质下降问题。

所谓“数码镜头优化”，是一种通过图像处理算法解决光学系统缺陷的技术。光学系统导致的画质下降总体来说是一种信号（光线）在传播过程中产生变化和引入杂讯的结果。数码镜头优化技术通过精确掌握光学系统中每一阶段产生的信息变化情况，对其施加相应的反向补偿，从而抵消光线的不良变化，改善照片画质。其原理类似主动降噪耳机采用的技术（反向补偿）。

显然，应用这一技术的关键点之一，就是厂商要完全掌控整个系统中的所有环节——包括镜头、传感器和后期处理软件——的所有设计和制造技术，才有可能精确针对每一台相机和每一款镜头进行补偿。因此，佳能会开发和推出这样的技术，就是一个合理也必然的结果了。

画质降低的主要原因

一般来说，导致照片画质降低的几个因素包括镜头像差——依靠镜头设计和制造改善，衍射现象——光学现象，主要靠限制镜头光圈改善，以及机内滤镜——包括红外滤镜、低通滤镜、分色滤镜等。最近正火的去低通化，就是通过减少机内滤镜来提高画质的解决方案。

在以上3个因素中，镜头像差主要通过先进设计和特殊镜片来进行校正，但是无法完全消除。衍射是光学的固有现象，有经验的摄影师都知道镜头光圈不能收得太小就是为了避免衍射造成画质下降。取消低通滤镜就是目前最新的传感器技术之一，取消低通确实可以提高画质，随之而来的是摩尔纹和伪色等问题，可以说是一把双刃剑。富士X-Trans传感器通过改变传感器像素排列解决新问题，其他厂商则主要通过后期算法改善摩尔纹，但效果有限。

数码镜头优化的原理

光线通过镜头和多种滤镜后到达传感器并形成图像。镜头像差、光圈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。

佳能表示，利用自主研发和制造零部件的优势，在从镜头前方到传感器的整个光路中，他们能够把握每个镜片及机内滤镜的光学特性，从而将画质的变化函数化（光传播函数），并将其逆函数应用于图像，还原出近似于入射前的光线状态（画质）。

由于不同镜头、相机和拍摄条件对光线造成的影响各不相同，因此数码镜头优化必须针对不同镜头和机身单独设置函数。具体数据需要从佳能获得，并通过佳能的Digital Photo Professional（DPP）软件操作。从用户使用的角度来说，使用数码镜头优化技术的条件包括：

1. 使用受支持的镜头和机身
2. 拍摄RAW格式（不包括M-RAW、S-RAW、经过多重曝光的RAW格式等）
3. 使用3.11及以上版本的DPP软件

抑制镜头像差

有经验的摄影师都知道“不要使用镜头最大光圈”的说法，通过收缩一两挡光圈来获得更高分辨率，其实就是在抑制镜头像差。但付出的代价就是牺牲了最大光圈的性能和表现力。通过使用数码镜头优化，摄影师可以放心地使用镜头最大光圈，而不必担心画质下降。

使用镜头最大光圈f/2.8拍摄，未经优化（左）和使用数码镜头优化（右）效果对比

抑制衍射现象

光圈衍射现象主要限制了摄影师使用小光圈的范围，在拍摄风光等需要获得泛焦效果（大景深）时会成为影响创作和画质的问题。抑制衍射现象恰好是数码镜头优化技术最擅长处理的部分，可以让摄影师放心地使用小光圈拍摄，在创作中专注于表达而非器材限制。

使用f/22光圈拍摄，未经优化（左）和使用数码镜头优化（右）效果对比

数码镜头优化示例

未经优化（左）和使用数码镜头优化（右）100%截图效果对比

相机数据：
相机：EOS 5D Mark III
镜头：EF 24-105mm f/4L IS USM
参数：1/80s，f/22

未经优化（左）和使用数码镜头优化（右）100%截图效果对比

相机数据：
相机：EOS 5D Mark III
镜头：EF 70-200mm f/2.8L IS II USM
参数：1s，f/22