手機配件:Apexel 20X MACRO微距鏡頭
發表於2017.03.28 08:56

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手機配件:Apexel 20X MACRO微距鏡頭

 

冼鏡光
March 28, 2017上線

 

手機攝影很方便,而且各種附加配件更讓手機攝影如虎添翼 ;目前市面上已經有不少手機用的攝影配件,譬如手機配件系列中介紹過的望遠鏡和Ztylus Revolver四合一鏡頭組等等。個人平時常會拍些小東西,所以想弄個微距鏡頭玩玩,Apexel 20X是最先入手的,主要是它的倍率比較高、而且價格也合理。不過到手之後沒多久就發現它很難用,最根本的原因就是只有1cm的工作距離(working distance,從鏡頭前方到被攝體的距離),打光照明變成一項相當不容易克服的挑戰,而且畫面中很容易留下鏡頭或手機的影子(如果照明角度不對的話)。不論如何,使用工作距離非常短的鏡頭時,照明和拍攝角度是個挑戰,需要使用人仔細拿捏。

固然手機的這一類鏡頭都叫做微距鏡頭(macro lens),這其實是廠商扭曲了微距鏡頭原義的廣告用語。事實上,手機加上這些微距鏡頭後的整體放大率通常在1:3(也就是實物的三分之一、0.33X)上下,如此的放大率在不少普通DSLR鏡頭上都可以做到,還不到真正微距的實力;換言之,DSLR上不少宣稱有微距能力的變焦鏡頭通常都可以達到1:3的放大率(請看後記之二),這項事實是想要在手機上玩微距鏡頭的玩家們應該瞭解的。手機加上微距鏡頭的好處是方便,又因為手機的感光晶片比較小,在屏幕上觀看時會有放得比較大的錯覺;壞處就是工作距離太短,很難打光,當然品質也不如中級或較貴的相機微距用鏡頭。

依傳統的分類來看,這種掛在拍攝鏡頭前方、用來拉近拍攝距離(從而提高放大率)的鏡頭應該叫做近拍鏡(close up lens),而不是微距鏡。近拍鏡可能是一片透鏡、也可能是多片透鏡,它們是裝在某個攝影鏡頭前方使用的。本文沿用傳統的攝影術語,把這個鏡頭叫做近拍鏡。另外,手機微距鏡頭的倍率標示(譬如這個鏡頭的20X)並不是放大20倍、也不是傳統的屈光度,而是一個令人困擾、但又必須瞭解它真正意義的手機用標示方式,詳情請參看手機微距鏡和微距鏡倍率這篇文章的說明。


鏡頭

Apexel的20X手機用微距鏡頭是我買給iPhone 6 Plus的第一個近拍鏡頭,為的就是用iPhone 6 Plus在外出時隨手拍攝一些小東西,但最後發現它卻是使用最少的手機鏡頭,因為以我的拍攝習慣而言(不太計較影像品質)它最不順手。不過收到Apexel 20X時的確十分興奮、而且也是期待十足的手機配件。

下面是裝鏡頭的紙盒,長x寬x高大約是10x8x2.5cm。盒子上標了Apexel專業用20x微距鏡、並且可以配合大多數手機使用的說明;盒子上有英文和簡體中文,指出鏡頭和被攝體得保持在一公分以內

把盒子內層抽出來之後,就是一頁安裝說明和一本只有幾頁的該公司各産品介紹,內層是一個有兩個開口的盒子:

把內層的海棉抽出來會看到兩個格子,照片中左側是裝鏡頭的塑料鏡頭盒,右邊是夾鏡頭的夾子:

下面是把鏡頭盒和夾子取出的樣子。我很不喜歡這種塑料的鏡頭盒,取出來後沒多久就會沾滿灰塵,而且很不容易清除。這還是在室內,如果帶出去用,回家之後會慘不忍賭,下面照片是白天拿出去用後晚上拍的,清了許久都沒多大用處。

鏡頭盒子打開之後就是這樣:

鏡頭上標了ADVANCED 20X MACRO字樣,底部是讓夾子夾住的槽;鏡頭的直徑約16.5mm、高約10.3mm,相當袖珍。夾子上一側有個Y型的開叉,這是夾鏡頭用的,另一側的圓球則是頂在手機的背面。

下面是把鏡頭的槽裝入夾子的Y型叉中的樣子。裝鏡頭時得把它推到底、並且聽到喀喇聲才算裝好,不然鏡頭很有可能會掉下來。

接着把鏡頭裝上手機。 下面照片是裝在iPhone 6 Plus上,我試過iPhone 6、iPhone 7和iPhone 7 Plus都沒問題,而且也可以裝在後相機上。不但如此,iPhone 7 Plus的兩個鏡頭都可以用,但2X鏡頭的近拍能力(放大率)明顯比較低。如果手機上有機殼又如何?一般而言,只要鏡頭可以緊貼著手機的鏡頭就行,但沒試過較厚的機殼,此地照片沒加機殻是為了容易拍照。

在裝鏡頭時得確認手機鏡頭在正中央,要不然拍到的影像可能會一邊比較暗甚至出現黑影。如果很難確定是否在正中央,不妨一邊看手機畫面、一邊調整鏡頭,直到畫面中沒有黒影為止。

調整好後就可以拍攝了,要記住的是,這個組合只能在距被攝體約1cm的距離拍攝,拍較遠的景物時得把鏡頭取下來。另外,因為夾子無法完全固定在手機上,所以得隨時注意畫面中是否有黑影、或者是一邊清楚一邊模糊的狀態,如果出現了就表示鏡頭沒裝好,得再次調整鏡頭。這是用夾子裝鏡頭的先天缺陷,價格低了在設計上就得有點取巧、當然就有所不便,沒什麼值得抱怨的。

這個鏡頭標示的是20X,它的焦距是12.5mm = 250/20,所以最長的對焦距離在一公分上下。因為本文用iPhone 6 Plus做例子,而iPhone 6 Plus的實際焦距是4.2mm,所以加上這個鏡頭後的理論放大率是0.336X = 4.2/12.5,它的實際放大率稍後再討論。有關焦距和放大率的計算方式,請參看手機微距鏡和微距鏡倍率 這篇文章


一些照片和說明

本節打算用一些隨手拍攝的照片說明這個20X近拍鏡頭的影像品質,所有照片都縮成600x450,絕大多數在縮圖後稍許銳化之外(有少數幾張稍許調整過亮度)就沒有其它後製手續。此地用縮圖的根本理由,就是假設手機用戶一般不會放大用手機拍攝的照片、而只是在網上傳送分享或直接在手機上觀賞。事實也是如此,把手機拍攝的照片放大後多半會發現內建除雜訊軟體可能會把一張照片抹成一幅水彩畫,而且對品質要求高的攝影者很可能會轉用相機(而不是手機)拍微距照片。

下面我們先看一些隨手拍攝的花花草草。第一張是從上往下拍攝的野花,它的直徑約3cm,我們很明顯地看到整朶野花無法完全攝入畫面。不但如此,花蕊頂端部分拍得清楚時底部就模糊了,這是景深的課題,然而手機上缺乏控制光圈的機制,這是必然的現象。第二張照片是更好的例子,這是從側面拍攝,於是只有對焦部位附近清楚,離遠一點就模糊了。另外,儘可能善用手機上可以指定對焦部位的功能、而不讓手機自行選擇對焦所在,這樣就至少可以保証期望清楚的部位在照片中一定清楚。第三張照片是選擇在畫面中央的花苞對焦,於是就只有在那個距離前後不遠的花苞是清楚的,其它部位就會模糊。

如果畫面中重要物體大致在同一平面上,大多數手機用近拍鏡頭的表現都不很差。下面第一和第三張照片是花蕊邊緣部位,它大致在同一平面上,於是這個鏡頭的表現還很不錯,請看第二和第四張在對焦部位附近的600x600裁切。

 

如果讓手機自行選對焦區域,很可能會選出離鏡頭最近的物體。以下面第一張照片為例,本來期望的對焦區域是畫面中央的花蕊,但手機選的卻是在前面的部位,於是期望清楚的畫面就完全走了樣。

下面兩張也是由拍攝者選擇對焦區域拍到的畫面,因為近拍時景深很淺,下面第一張照片中背景變得很模糊、但是長度大約2cm的(未開)野花也只有尾部清楚,前方的三根鬚和後方的根部已經模糊;第二張也是同樣的狀況。第三張照片中花蕊離花瓣至少有2公分,於是背景變得模糊而突出了似乎浮在空中的花蕊。這兩張照片都善用了近拍時景深很淺、從而可以分離主體和背景的特性,這是近拍(特別是加了近拍鏡頭)時很重要的技巧。

下面是另一些隨手拍攝的照片,前兩張是水珠、第三張是結成冰的水滴,第四和第五張是約2mm和3mm的小冰雹:

 


照明的問題

當鏡頭和被攝體之間只有一公分時,照明就是個大問題。如果場景亮度很高,被攝體上可能會有手機或鏡頭留下的影子,如果不期望出現陰影也許就得從側面拍攝或使用照明燈具,前者會有景深過淺的困擾、後者則是在一公分的空間中很難佈置照名器材。一般而言,常用的近拍照明器材是環型LED燈或是小型LED面板,此地的照片都是用一盞小環型燈。因為鏡頭前方只有一公分的空間,環型燈無法放在鏡頭前方降低不均勻的陰影,於是只好用手拿到側面位置照明,所以畫面中會有奇怪而且不十分均勻的陰影,或許用兩盞LED面板燈從兩側打光效果會比較好。

下面第一張照片是原子筆尖,因為環型LED燈是在畫面左上角,使照明相當不均勻還有不同的影子。第二張照片是拍攝一個CR2032電池背面,在影像上方的環型燈就在反射能力強的電池表面留下相當強的反射影像。第三張是拍攝50圓硬幣,環型燈的反光也相當明顯。

從這幾張照片不難發現一件事實,只有1cm的工作距離對照明而言是一大挑戰。所以,使用高倍率近拍鏡頭時,照明是一項很大的挑戰。


拍攝平面物體

Apexel 20X這個鏡頭就和一般DSLR近拍鏡(非微距鏡頭)一樣,中央的表現不錯,但四角和邊緣就差了許多,所以拍攝平面物體時不但要為照明傷神、還得留意畫面邊緣鬆朦的現象。

下面四張照片是拍攝舊千元大鈔的結果。拍攝平面物體時,因為鏡頭和被攝體太近,一般近拍用的器材很不容易派上用場,於是手持拍攝很難讓手機和被攝體所在的平面平行,很容易造成畫面中一邊比另一邊模糊的現象,譬如第一張照片右側和第二張照片的上緣。如果出現這個現象,就表示相機並不和平面被攝體平行,因此得微調拍攝的角度。然而,縱使是十分謹慎小心,這個現象在所難免,第三和第四張照片就是例子,畫面的中央部位表現不俗,但邊緣就糊了。

下面的照片說明了鏡頭在畫面邊緣表現比較差的事實。拍攝時是以畫面中的清晰的部位(大約在左方三分之一處)對焦,於是畫面右邊模糊程度大於左邊。

 

實測鏡頭放大率

下面是儘可能把手機靠近拍攝一把尺的結果,鏡頭大致上在縱方向記錄了10.5mm。因為Apple iPhone 6 Plus使用1/3英吋、4.8x3.6mm的感光晶片,所以它的縱方向是3.6cm。於是物長為10.5mm的物體在感光晶片上的像長為3.6mm,實際可以得到的放大率是0.343X = 3.6/10.5,它和算出來的0.336X = 4.2/12.5相差不大。又因為Apple iPhone 6 Plus長寛比是4:3,它能記錄到最短的橫方向是14mm = 10.5x4/3;換言之,加上Apexel 20X近拍鏡之後的最小涵蓋區域為14x10.5mm。

 

泛光、鬼影和其它課題

Apexel 20X這個鏡頭很容易產生泛光和鬼影,因為它似乎沒有抗反射膜,所以拍攝時得避免畫面中或畫面邊緣有強光源。拍攝下面照片時太陽在畫面左上角、而且幾乎在畫面外,但是光源附近就造成泛光,而且右下角還有一大片鬼影。除此之外,黃圈處還有兩個較小的鬼影,它們的300x300裁切是第二張照片。

有時候這個鏡頭因為強光而造成的鬼影還不容易察覺。下面照中,光源並不在畫面內,但是畫面中的左上角就是有一個三角形的鬼影:

這個近拍鏡用久之後,就發現它會產生枕狀變型,也就是畫面中不在中心的直線有向內凹的現象,下面第一張照片是拍攝兩條平行線的結果,第二張則是拍攝一個紀念銅板,直線都會向中心凹。

裝了Apexel 20X之後,整個手機鏡頭和近拍鏡頭組合的像場是彎曲的,而且彎度還不小。下面照片的對焦部位是畫面中央偏上方的清晰區域,如果沒有像埸彎曲,畫面中清晰的範圍應該是在兩條平行線之間,但是這個組合的清晰區域是個弧型,這就是像場彎曲,而且還很嚴重。所以拍攝平面物體時,很難使邊緣部位也清晰,因為它的準焦點在對焦平面前方。另外,像場彎曲加上其它沒有修正完成的像差,這個組合居然拍出了螺旋狀的散景!

下面這張照片是用DSLR的1:1微距鏡頭拍攝,我們可以看到清晰部位(景深)是在兩條平行直線之間、而不是弧型。

 

結論

Apexel 20X這個近拍鏡在手上的時間多過一年,但使用的頻率卻不十分高,以下是個人對這個鏡頭的看法:

優點

第一,這個鏡頭使用夾子安裝,幾乎任何手機都可以使用,但可能得取下保護殼(視機殼的厚度而定)。個人試過iPhone 6、iPhone 6 Plus、iPhone 7和iPhone 7 Plus,而且iPhone 7 Plus的第二個鏡頭也一樣可以使用。

第二,整組配件(鏡頭盒和夾子)體積不大,攜帶方便(放口袋中就行了),只是那個塑料鏡頭盒實在太容易沾灰塵。

第三,裝卸方便。但是因為鏡頭很小,裝卸時一不小心就會從手中掉出來、要找還不很容易(特別是在草叢或一堆雜物中)。

第四,20X似乎是目前能買到倍率最高的手機用近拍鏡之一。它的影像品質在中央部位相當不錯,如果您拍攝的對象相當平坦、而且可以放在畫面中央的話,Apexel 20X是個值得考慮的近拍鏡頭。另外,20X在中央部位並沒有很顯著的色散現象。

第五價格不貴

缺點

第一,用夾子夾鏡頭非常容易滑動(固然移植性十分高)、很難固定在同一位置,所以得常常調整。在極端的情況下,我還以為是對焦距離不對,從而一再前後移動手機,但卻無法成功對焦(不過模糊的影像卻能佔滿整個手機屏幕),試了兩三次之後才發現成因是Apexel 20X鏡頭移動了位置。

第二,工作距離只有1cm,使打光拍攝有相當難度,而且真正的放大率只比1/3大一丁點,不會比在135片幅或APS-C片幅使用不太微距的變焦鏡頭佔多大便宜。手機支持者的說法是手機影像可以放得比較大,從純理論的觀點來看的確如此。理由是這樣的,Apple iPhone 6 Plus使用1/3”、尺寸為4.8x3.6mm的感光晶片(解析度為3624x2448 = 8mp),在一台APS-C機型(尺寸為24x18mm)上,縱方向的長度是Apple iPhone 6 Plus的5 = 18/3.6倍,於是縱方向得有12240 = 2448x5個像素、橫方向則是18360 = 12240/2*3個像素,因此總像素數目就是224mp = 18360x12240,於是用1:3放大率的DSLR「半」微距鏡頭才能裁出和iPhone 6 Plus拍到類似解析度的結果,這在目前或不久的未來似乎是不太可能的事。這一點說得通,但卻忽略了鏡頭的品質,這就是下一點了。

第三,這個鏡頭在畫面中央的表現相當不錯,但離開中央部位之後品質惡化很快,很大原因就是像場彎曲,前面已經提過了。這一點對拍攝平面物體非常不利,因為邊緣永遠是糊的。所以,在構圖上得十分小心,不但要注意到像場彎曲、還得留心高放大率時景深很淺的效果。

第四,這個鏡頭很容易産生泛光和鬼影。拍攝時應該儘可能避免在畫面中甚至畫面邊緣之外有強光,不然出現泛光和鬼影的機會相當大。另外,鏡頭也會産生某種程度的枕狀變型,能夠的話就避免畫面中有直線條。

綜合上面的討論,個人對Apexel 20X近拍鏡(以Apple iPhone 6 Plus的拍攝經驗)的評價是這樣的:

如果期望有較高的放大率、而且品質又不太差,Apexel 20X是個很不錯的選擇,雖然20X的手機近拍鏡選擇並不多


後記之一

因為這個鏡頭的工作距離只有1cm,拍攝時得非常靠近被攝體,這也讓使用腳架相當困難。如果您常近拍,多半會瞭解到手機抖動是個大問題,為了穏住手機很可能得用腳架,但是腳架的三隻腳是撐開來的,使位於腳架中央的手機離被攝體相當遠(絶對超過1cm)。除非被攝體下方有足夠放腳架的空間,不然手機不太可能只距被攝體1cm,除非腳架的中央柱可以平放(不少中級和中級以上的腳架有此功能),要不然就只好用微距軌道。然而大多數微距軌道是為DSLR這些較大相機設計,使用這類型微距軌道充其量只能把手機向前推一點,所以有時得用兩個微距軌道才能把手機往前推、抵消因為腳架的腳張開後産生的額外距雒。下面照片中的組合就是用了兩個微距軌道才有辨法拍攝實測放大率的照片。當然,用手機的人為了方便,隨身不會帶著腳架和微距軌道,此地談到這一項困擾的主要原因就是要讓您瞭解,手機加近拍鏡只是方便,在真正實用層面上是不如相機(特別可換鏡頭相機)的靈活度的。下面照片中,A是裝了Apexel 20X鏡頭的Apple iPhone 6 Plus(它在一個腳架座上),B和C是兩個微距軌。

 

後記之二

我也嚐試用Nikon D7100加上新型的Nikon DX AF-P NIKKOR 18-55mm f/3.5-5.6G VR在55mm端做了個簡單但不十分嚴謹的測試,這是在最近距離拍到的結果,照片中縱方向記錄到約37mm的長度,黃框處標出iPhone 6 Plus能拍到的範圍。因為Nikon D7100的感光晶片尺寸是23.5x15.6mm、解析度是6000x4000(24mp),所以放大率約略是0.42x = 15.6/37、比Nikon公佈的0.38x大一些,但縱使是0.38x也比此地實測的0.34x高。

因為iPhone 6 Plus的感光晶片尺寸是4.8x3.6mm,長和寛分別是Nikon D7100的0.20 = 4.8/23.5倍和0.23 = 3.6/15.6倍,於是在4.8x3.6區域中長和寛的像素數目分別是1226 = 6000*(4.8/23.5)和923 = 4000*(3.6/15.6),所以這個區域只有1,131,598 = 1226*923(也就是1.1mp = 1131588/1024)個像素,這是iPhone 6 Plus(前相機)的3264x2448解析度的14.2%,或是iPhone 6 Plus在相同區域(4.8x3.6mm)內的解析度是Nikon D7100的2.7倍。正因為如此,把iPhone 6 Plus加上Apexel 20X拍到的影像,是用一台DSLR配入門級變焦套件鏡頭在放大率大致相同時的2.7倍解析度,這正是使用手機加近拍鏡的好處。

市面有非常多為SLR和DSLR生產的高品質近拍鏡,它們也可以在無反光鏡相機(MILC,Mirrorless Interchangeable Lens Cameras)甚至一般數位相機上使用(但不適合手機),特別是在套件鏡頭(譬如18-55mm這一類)上還幾乎可以到達1:1的放大率。Nikon D60不負責任的隨想(四):近拍這篇文章有進一步的說明。


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