相机和镜头歪斜及如何调整

2017年12月，我的朋友兼受人尊敬的同事约瑟夫·霍姆斯(Joseph Holmes)首次向我建议，我的索尼α7R II(或者更常见的是写成7R II)传感器相对于它的卡口安装可能是歪斜的。先别笑，这不是索尼独有的问题。我之前从同一个人那里知道了数字媒体格式的同样问题，他在十多年前发表了两篇关于这个主题的长篇文章，这里和这里。我们两个人一开始都不愿相信这一点。人们肯定会认为，35 mm格式的相机制造商，生产单一单元相机机身，而不是模块化系统的数字背板，可以根据当今的技术将传感器保持在足够严格的公差范围内。唉，我们发现它还不够好，达不到我们想要的相机效果。

一个分散而复杂的故事展开，对于详细解释小细节是必要的。如果任何人想要在同样现代的高分辨率(读：高度揭示对准误差)数码相机上，利用其强大、现代、广光圈、令人叹为观止的锐利镜头，拍摄已知宇宙中对光学要求最苛刻的对象-繁星点点的夜空-你会想要坐起来关注。如果一个人不关心聚焦和散焦之间的细微差别，这是完全没有问题的。我不会很快忘记有多少人没有意识到最初的索尼A7R暴力快门机制带来的相机抖动导致的模糊。如果你只想展示不大于Instagram缩略图的照片，这些都不合适，你现在就应该停止阅读。好的，那就来点好消息吧！幸运的是，我们找到了解决最严重问题的合理办法。我在下面免费分享它们。

我对天文摄影暂时抱有兴趣已经有一段时间了。我生活的国家没有足够黑暗的天空可以拍出一张好照片，但风景摄影师的人气迅速上升，这意味着它经常充斥着我的社交媒体馈送。很难忽视如此令人信服的一件事--可以说是我们对宇宙的看法--以及在所有其他事物的宏大范围内，我们存在的微不足道的微不足道。

我特别被所谓的天文景观摄影所吸引，这是一种典型的夜空宽广视野，配以某种有趣的前景景观。行星、星云和星系等遥远物体的照片被称为深空天文摄影，需要长时间的远程照片或望远镜来放大它们所覆盖的天空的一小部分，贴在跟踪器上以对抗恒星的运动，而恒星的运动实际上是地球本身的自转(恒星之间也是相对运动的，但对摄影来说并不是在时间尺度上)。为了制作许多像NASA公布的超凡脱俗的照片，人们通常不得不整夜坐着，有时要很多个晚上，进行数百次或更多次的曝光，以收集来自这些遥远的天体的无限少量的光子，其中许多是肉眼看不见的。他们通常可以使用较小的光圈，并在周围等待很长时间以获得良好的视觉条件，从而避免了我无法避免的大多数陷阱。

制作天文景观图片乍听起来可能是一样的，但实际上是完全不同的，而且可以说更具挑战性。你在网上找到的大多数照片都不是使用下面详细描述的过程制作的，而是在极高的ISO设置下拍摄的单帧广角图像，相机通常安装在三脚架上，但没有使用跟踪设备。更先进的摄影师可能会做一些简单的叠加来降低噪音，但仍然没有使用跟踪器。它们在Instagram大小下看起来还可以，但一旦放大，就会暴露出许多质量问题。恒星往往有轻微到明显的拖尾，各种高阶象差中的球差、彗差和散光使离轴星体的圆度发生畸变，纵向色差产生紫罗兰色条纹。最亮的星星通常会过度曝光和剪裁，看起来很刺眼。同时，由于高水平的噪音，整个图像是颗粒状的，通常在由于强烈的镜头晕眩而导致的光线匮乏的角落里，情况会更糟。最后，像素分辨率永远不足以进行大打印。我经常注意到这些问题，即使是在Instagram大小的情况下也是如此。这一切都不令人满意，至少对我们来说是这样。

要得到我们想要的照片，首先，我们必须在一年中的正确时间找到一些面向感兴趣的夜空部分的有趣的前景景观。理想情况下，地图上至少100英里的所有方向上都不会有强烈的光污染源，尽管500英里或更远的地方最好是避免摄像机能看到的地平线上明确无误的辉光，即使我们的眼睛看不到。要在夜间进入这些地点可能很有挑战性，可能需要在荒野中露营或在

因为他手头有这么多相同镜片的复制品，约瑟夫最终注意到许多镜片倾向于朝同一方向倾斜，这意味着焦平面在镜框的一侧更近，在另一侧更远。啊哈-一种趋势，揭示了一个不同性质的问题。也许相机的传感器相对于它的卡口是歪歪扭扭的。它在水平方向上被称为“摆动”，在垂直方向上被称为“倾斜”，但由于倾斜可能发生在与传感器矩形不正交的任何旋转角度上，所以我更喜欢将其称为倾斜，除非专门谈到水平和垂直方向。事实证明，镜头和相机都是歪斜的，但我们究竟如何才能隔离出各自造成的许多误差，我们又能做些什么呢？

这些是我将要解决的一些问题：1.镜头的光学缺陷(像差、方差、晕影、视场曲率、场倾斜)2.镜头和相机机身的卡口安装加工精度不高，导致两者的配合受到影响3.相机的传感器相对于其卡口安装的平行度。

关于完美、平直、平坦和平行的几句话：我是从我自己的角度来谈论我感兴趣的那种图片，这可能是也可能不是你想要的那种东西。我通常的目标是在最终结果中达到1亿像素左右，尽管我看到的从3亿像素到真正大的印刷品，当从6英寸远的地方检查时，几乎没有瑕疵，这是非常诱人的，就像上面的那张。我现在正在看一张40x50英寸的相片。对天文学没有特别兴趣的非摄影师看过它，就会明白这种效果是多么令人满意。连我自己都很惊讶。当然，这种方法排除了许多种创造性的作品，但我暂时不会为此而烦恼。这样的要求给所有系统组件带来了极大的压力，以使其以最佳方式运行，有时甚至超出了它们的设计目标。

需要我再说一遍吗？永远不要假设你的相机(或镜头)是直的，不管是谁制造的。

成像夜空基本上可以被认为是一种广域的点扩散函数测试，由于地球的自转，在伤口上抹盐是持续运动的。你可能会问，那是什么？好的，如果你熟悉镜头租赁公司发布的使用OLAF的MTF测试，这就是他们正在做的事情，减去动议。恒星是完美的圆形，在非常暗的背景下亮度变化很大的微小光点，也强调了相机传感器的动态范围。没有一种镜头可以将这些点完美地呈现在成像圈的边缘，就像Lensrents的OLAF所展示的那样。我不知道有哪种镜头能在f/1.4的范围内接近完美。这是对镜头取光方式的最严格、最具启发性的测试。

而且，恒星实际上都在距镜头无限远的地方。场曲率需要尽可能平坦，这是大多数镜头所不具备的。然后再加上在非常宽的光圈下需要近乎完美的光学效果，这就像是在寻找梦幻镜头。我知道这将是一个挑战，但从来没有想过它会如此令人敬畏。

当然，可以在几个月的时间里拍摄银河系的图像，然后缝合成一个巨大的参考图像(王伟浩做了一个令人印象深刻的图像)，人们可以很容易地将其放入任何随机的风景中。这样会更容易些。我可以停下来拍摄-对光学和完美的对准要求较低。我不必担心看到状况。但这对我来说太过分了，更不用说错过了可能会出现的任何美丽的云彩或气辉甚至极光的新鲜感。我宁愿在真正的明星之下，也不愿坐在电脑上炮制假风景。

许多精细的广角镜头最近的发展，可能是由于高分辨率图像传感器的非凡进步而加速的，这对我们想要的东西是令人鼓舞的。老式的镜片设计几乎没有什么值得考虑的。不久前，f/11到f/16的锐角镜头被认为是不错的，f/8的锐角确实非常好。你永远不敢梦想一个f/5.6很棒的人，更不用说f/2.8了。它太笨重了，太贵了，不切实际。但现在，有几个似乎在轴上达到了f/2.8的峰值，在角落达到了f/4到f/5.6的峰值，而没有打破银行。真的令人难以置信。

有一段时间，我认为蔡司Otus镜头(顺便说一句，它们是由Cosina制造的，不是蔡司制造的)是参考镜头。但在看了很久之后，我发现实际上没有一款足够好，不足以证明它们的体力和成本是合理的。55 mm有太多的变化，与28 mm一起，由于各种混乱的像差，无法将点光源渲染为角落中的点。尽管Otus体型庞大，但它的减速表现也并不堪称典范。令人失望。我们通常希望图像边缘外部25%处的晕晕低于半个色调，最好在极端角落低于1个色调，否则，针脚上的噪声梯度可能太明显。

也许，你会争辩说，如果一个人会缝纫，那么有好的角球表现并不重要。嗯，是的，但只在一定程度上。在单行拼接中，传感器短边的中心部分用于最终结果，这对镜头的负担更大，因为它比传感器长边的中心部分离轴更远。此外，点的扭曲并不只发生在最边缘，并且突然神奇地从角落消失。这是一个渐进的效果，较少，但仍然存在，你实际上可以看到扭曲的方向取决于它们的径向位置，这可能会导致缝合的接缝根据它放置的位置而变得可见-哦，太恐怖了！因为总是欢迎更少的乱七八糟的东西。此外，如果一个人手头拮据，不得不依赖于单帧结果，你会感激有一个好的镜头。

通常情况下，人们会假设他们想要一个尽可能宽的焦距，以获得通用的广视场夜空镜头。我发现没有一款超广角镜头的光学效果足够好，直到你的镜头达到20-24 mm甚至更长，即便如此，我还没有找到一款35 mm以下的我真正喜欢的镜头。网络上充斥着无数这样的评论和推荐，人们总是会找到自己最喜欢的。如果你想用它来拍摄星星，只要记住测试你的镜头在无限远或接近无限远的焦距时就可以了。当在6英尺外的墙上而不是在1000英尺的高空拍摄海图时，镜头可以让你看起来很不错，这会让你大吃一惊。遥远的城市灯光也是另一个很好的测试对象。

索尼GM 24 mm f/1.4，索尼GM 20 mm f/1.8，Cosina Voigtlander Nokton 21 mm f 1.4和蔡司Loxia 25 mm f/2.4似乎都是我的索尼系统的有力竞争者，尽管每个都有自己令人恼火的问题。新的尼康Zf/1.8质数似乎也相当不错，从玛丽安·欧伦德(Marianne Oelund)在DPReview论坛上对它们的赞扬和她漂亮的昏迷插图来看。当涉及到变异控制时，我们通常对佳能给予了相当高的评价。不幸的是，近年来他们的传感器没有我们希望的那么好。Sigma的首席镜头设计师是一名天文爱好者，也是许多独特的、大光圈的、面向天文的素数的主要推动者。他们制造许多有趣的镜片。三洋/Rokinon以令人难以置信的价格为天文工作制作了一些出人意料的好设计，尽管祝你好运能找到好的复制品。这么低的价格总得给点什么吧。你可能想看看Camera Labs为许多镜头提供的全分辨率样品。他们对测试对象的选择很能说明我们在寻找什么，这有助于缩小镜头的选择范围。

所有无反光镜的原生自动对焦镜头都使用电传电子手动对焦系统。很少有人能让我感觉良好。它们通常对小而慢的输入不够敏感，旋转比不直观，许多感觉是非线性的，因此不可预测和不精确。我试过的尼康Z镜头很糟糕，索尼早期的E-mount镜头也是如此。蔡司巴蒂斯(Zeiss Batis)镜片在这方面稍好一些，但仍然不是很好。最近，我玩了几个佳能射频镜头，它们给人留下了非常好的印象，所以希望永远存在。考虑到精确对准恒星可能是多么具有挑战性，人们也可以证明真正的无限对焦的优势，这种优势可以在一些手动对焦镜头上找到，但从来没有在这些电传感式镜头上找到。当心人们可能不得不在宽广的温度范围内操作。因此，由于膨胀或收缩，无穷大的停止点有时不会是无穷大的。

在对潜在作文的不同视角进行了一些估计和对罗杰·克拉克的文章进行了大量阅读之后，我得出了类似的结论。他使用西格玛35 mm f/1.4Art制作他的天文景观“马赛克”，拼接尽可能多，以获得更宽的视野，利用潜在的更清晰的镜头(更长的镜头往往离轴更好)和潜在的较少晕影(更宽的镜头往往更多)，从而在最终启动结果中获得更高的像素分辨率。在我自己的测试中，佳能EF 35 mm f/1.4L II USM比Sigma更受欢迎。它备受推崇，而且充满了出色的创新技术，大多数人都会认为这是

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