UV 濾鏡不是必要之惡

回來檢視相片。由於連續兩天都是大晴天,條件差不多。連續兩天的相片看下來,我還是偏愛掛透明 (Clear) 保護鏡的效果。有 UV 濾鏡的畫面乍看之下以為比較清晰,但其實成像品質有一點下降。所以,我又把收進抽屜的透明保護鏡拿出來。

走進數位時代,UV 濾鏡的路也到了盡頭

UV 濾鏡是否真是必要之惡?為此,我繼續上網研究,結果有了一些發現。原來想要消除不必要的反光和偏折光,提升影像清晰度、色彩飽和度,以及使景物更加鮮豔,需要使用的是偏光濾鏡 (Polarizing filter),不是 UV 濾鏡。在濾鏡廠商 B+W 的產品線中,UV 歸類在保護鏡 (Protection) 底下,偏光鏡 (Polarizer) 是另一類。

Schneider Kreuznach 是德國工業和攝影光學的製造商,1985 年併購你我都不陌生的濾鏡廠商 B+W
UV 在保護鏡 (Protection) 底下,偏光鏡 (Polarizer) 是另一類

來看 B+W 官方對偏光鏡怎麼說:

蔚藍的天空映襯著耀眼的白雲或深秋的落葉,這絕非偶然。B+W 偏光濾鏡 (簡稱偏光鏡) 可增強原有色彩的純度並增加色彩飽和度,是傳統和數位攝影時最重要的濾鏡之一。

但偏光鏡就是另一個話題了,這裡重心還是放在 UV 濾鏡上。

要討論 UV,我們必須從光譜著手。光譜 (spectrum),是複色光通過色散系統 (稜鏡或光柵) 進行反射後,依照光的波長 (或頻率) 的大小順次排列形成的圖案。光譜中的一部分可見光譜是電磁波譜中人眼可見的唯一部分,在這個波長範圍內的電磁輻射被稱作可見光。

UV 光譜在可見光譜下方 (約 400nm 以下)。UV 其實是 UltraViolet 的縮寫,也就是紫外線。UV 濾鏡其實就是用於阻擋紫外線的濾鏡。基本上,UV 濾鏡之所以出現,是因為過去底片相機時代的需要。

UV 光譜在可見光譜下方 (約 400nm 以下)

在拍照時,我們總是用自己的眼睛來比對相機的成像效果。如果拍出來的相片和人眼看到的一致,我們就認為是「準確」的,如果不一致,我們就覺得相機出了問題。

人眼可以看到的光線稱之為可見光,通常指波長從 380nm 到 750nm 的電磁波。而紫外線則為波長在 10nm 至 400nm 之間的電磁波,波長比可見光短。人類的眼睛無法「看到」紫外線,但是底片卻可以「看到」它們,並且對紫外線十分敏感!這就是問題的根源!當相機「看到」紫外線,便會在畫面中形成一層霧霾 (haze),但卻沒有清晰的形狀的影像,導致畫面對比度下降、色彩不夠飽和,就像空氣中總有一層薄霧一樣。

安裝上 UV 濾鏡,目的是攔截大部分的紫外線,大幅減少霧霾的問題。除了畫面對比度更強,色彩也會更加飽和,景物就被還原成更接近我們眼睛看到的效果。

為了隔絕紫外線,傳統相機上會掛上 UV 濾鏡

不過在數位時代,底片已經被感光元件 (如 CMOS) 取代。CMOS 對紫外線的敏感程度已經不像底片那麼高,相機和鏡頭廠商也多在相機/鏡頭中加上 UV 濾鏡或 UV 鍍膜,以期阻擋紫外線。所以,理論上數位相機不再需要使用 UV 濾鏡。

這裡有一組 PictureCorrect.com 製作的模擬效果圖。底片相機拍照時相片會出現霧霾
使用 Nikon D810 數位相機拍攝的相片。可以看到有無 UV 濾鏡效果已經相差無幾
Nikon D800/D800E 的光學低通濾鏡設計

在數位時代中,相機廠商為了過濾光線進入影像感應器,對濾鏡多所著墨。你覺得它們會讓紫外線進入影響成像嗎?

為了再次確認,這裡有人做了更詳盡的測試。簡單來說,就是將相機的透射率曲線和 UV 濾鏡的透射率曲線拿來比較。

最近 10-15 年內 82 台各廠商相機的透射率曲線。進入可見光區域後上升,之後下降 (圖片來源)

這裡有個有趣的例子。2006 年 Nikon D40 推出後不久,Nikon 立即推出 D40x。一大改進之一,就是改變了機身的透射率曲線。由圖可以看到 D40x 在波長 400nm 以下的透射率幾乎為零,阻擋了紫外線。

Nikon D40 的相機透射率曲線 (圖片來源)。感應器會「看到」許多 400nm 以下的區域
Nikon D40x 的相機透射率曲線 (圖片來源)。感應器對 400nm 以下的光線幾乎沒反應
這是另一個網站 LensTip 公布的 B+W MRC UV 濾鏡透射率曲線

從上圖可以看到。B+W 濾鏡的曲線由 350nm 左右開始爬升,放行更多光線,到 380nm 左右達到最高水平。

我們模擬兩個情境,那就是將這塊 B+W 濾鏡分別掛上 Nikon D40 和 D40x 的鏡頭前。由光線進入的順序來看。光線首先會到達 B+W UV 濾鏡,然後再進入機身的 UV 濾鏡或鍍膜。因此,只有在「B+W 可以過濾掉相機沒做到」的場合,濾鏡才真正有用。我把上述 UV 濾鏡和相機機身的透射率疊在一起,我們就可以看到 UV 濾鏡到底有無用武之地。

B+W 濾鏡 + Nikon D40。UV 濾鏡在 300-380nm 可以發揮隔離紫外線的效果
B+W 濾鏡 + Nikon D40x,UV 濾鏡過濾掉的範圍比機身少,無法發揮效果

由此可知,UV 濾鏡對「近期的」數位相機無用武之地。但大多數使用者仍未脫離底片機時代的習慣,或視 UV 濾鏡為「保護鏡」,以抵擋風沙、刮傷和雨水。不過,如果選擇錯誤,但仍有成像品質下降的疑慮。

其實 Nikon D40 是數位相機,不過近年來的新機型應該都不需要 UV 濾鏡了

為什麼會降低成像品質?成也蕭何,敗也蕭何,就是在鏡頭前加上這一片鏡片之故。試想,鏡頭/相機廠商為了獲得最佳成像,每一面透光的玻璃和塗膜都做過精確設計。出廠時的公式 (幾片玻璃、幾層塗膜) 都已經是最佳狀況。任意在鏡頭前掛上 UV 濾鏡,等同改變這個公式。最粗淺的來說,如果這片鏡片的製作或材質比不上相機裡的鏡片,那有很大的可能它對成像有害。

此外,只要有玻璃,都難免會有反射、透射率折損等問題。您可能認為 0.01% 的光線折損不重要。但問題在於沒有透射過去的光線會反射,而反射會導致重影、眩光和對比度降低,這就是問題所在。

因此,濾鏡廠商充分「聽到」了使用者的需求,所以力求最高透光率的「保護鏡」應運而生。保護鏡顧名思義,就是要保護鏡頭。HOYA 甚至推出使用最高硬度玻璃的款式 (只是所費不貲)。

如果有機會,我可能會入手一片 Hoya HD MK II 保護鏡。不過二代剛出,網路上還很少見

最終,業餘人士如你我,答案應該是隨身帶著「一片透射率最高的透明保護鏡」,行有餘力再加「一片品質好的偏光鏡」。室外風景可掛上偏光鏡;室內或人像就換上透明保護鏡。如果有老婆和小孩一起出門,那就是一片保護鏡到底,因為美好的瞬間無法重來,老婆也不會再擺拍。

UV 濾鏡呢?就收在盒子裡放好吧。賣鏡頭時掛上去,扮相更佳。

想要拍出好風景照,注意光線還比較重要。我還有努力的空間

這篇文章 “Why UV Filters are Basically Useless on Modern Cameras” (為什麼 UV 濾鏡對現代相機基本上沒用) 值得一看。還有一篇 “Do You Really Need a UV Filter? Testing the Strength of Filters and Lenses” (你真的需要 UV 濾鏡嗎?測試濾鏡和鏡頭的強度)。這兩篇看完,你就有譜了。

最後,挑選保護鏡/UV 濾鏡時,還是得找透射率高、反射率低的產品,其次才是考慮厚薄和邊框材質。這個網站已經幫各位做了測試,我摘列出一些排名領先的品項 (測試時間是 2017 年):

廠商宣稱的透射率和實測的結果。Leica 濾鏡是天價,果然一分錢一分貨
實測後各家產品的反射率。我手上的 B+W MRC Nano Clear 數據差,有機會該換掉

2 thoughts on “UV 濾鏡不是必要之惡

  1. 看完感覺回到高中的物理課 很懷念啊
    MALIC的分析 化繁為簡 運用圖表 清晰易懂
    很像補習班物理名師啊

Leave a Reply