Minolta Portrayer 的简单解析

美能达的工程师们向来被称作技术狂人。他们大大的脑洞,前沿的技术水平,和不错的胶片机业务,让美能达不断推出新奇的产品进入市场。

本文的主角 —— Minolta Portrayer Filter Set —— 我所见过最独特的人像柔焦滤镜。而本文也正是一篇悼美之作,让我难得当了一回考据党,梳理了这套滤镜的一些前朝旧事。

一、规格&时间

Portrayer分为两个系列的滤镜组:“Portrayer P”,“Portrayer S”。本文聚焦于“P”系列,因为与之相比“S”系列比较平淡无趣。

P系列共有P1,P2,P3三块滤镜。

dpreview帖子上的55mm和72mm通用说明书。就不翻译了,基本信息说得很清楚。

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不过,在mhohner产品库中记录了P系列还有76mm方片和77mm口径的规格。(图中7255-181为滤镜组代号)

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so-fo帖子上同样有人讨论。另一帖子有人指出:77mm是为了让720G使用该滤镜。最后在无忌论坛上找到了实物图,根据左边的说明书判断,四种规格是分两次发布的。

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在无忌论坛的帖子美家附件逐个追 Konica Minolta Accessories中有图,美版的盒子内部为蓝色植绒,开关也由日版的推纽改为按纽。

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能找到最早的有关报道是Functional Photography, Volume 17, 1982 Page 39

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核心专利JPS57119318A于1981年01月16日申请,于1982年07月24日公开,因而推测在日本的发售时间为1982年。

二、专利&原理

1981年10月,久保走一在《日本写真学会志》上参与发表《カラー肖像写真における好ましい鮮鋭さ》,截取结论的一段:

この研究は特にカラー肖像写真を対象に,好 ましい鮮 鋭さと鮮鋭度の関係を明らかにした。その結果,肖 像写 真の肌色部分は他の部分より若干低い鮮鋭度を与えたと きに主観的評価が向上することがわかった。このよう に,同 一画面内の肌色部分の鮮鋭度を低下させ他の部分 の鮮鋭度を高く保つためには,カ ラー画像のうちマゼン タ画像の鮮鋭度を調節することが有効であることが明ら かになった。

于是Portrayer的理论基础:

  1. 当肖像照⽚的肤⾊部分⽐其他部分的锐度稍低时,主观评价会有所提升。
  2. 为降低同⼀画⾯内肤⾊部分的锐度并保持其他部分的⾼锐度,调节彩⾊图像中的品红⾊图像锐度是有效的。

这里需要利用皮肤颜色的一个特性。人的肤色看起来是粉色的;是因为皮肤里的血红蛋白吸收绿光,反射红光、蓝光,混合起来就是接近品红色了。但是脸上的斑点、痘印,毛孔这些细节,吸收的绿光远远少于皮肤,也就是说他们反射的绿光较多。如果把绿色通道模糊掉,但保留红色和蓝色通道的清晰度,那斑点就不明显了,而衣服、头发(这些不依赖绿光成像的部分)依然是清晰的。

这就是Portrayer的核心:只模糊绿色,而不碰红色和蓝色。


1982年7月,专利JPS57119318A公开,两位发明人即久保走一、冈野幸夫。申请人为美能达照相机株式会社。

专利要求书中提出两点。

  1. 在透过波⾯上随机配置有赋予相位差的相位部,透过该相位部的波⾯与透过该相位部以外部分的波⾯之间的相位差σ为:

    (这里备注一下,专利原文写的就是“波面との位相差σが”,但经过量纲分析可知,此处σ实为“光路差”,也就是光程差。下文我就认为他是光程差好了,倒也没有太大影响,如果我理解错了请见谅;;;)

  2. 相位部与相位部以外面积比值需:

当两道光波相遇,会发生两种情况。

  1. 波峰遇到波峰,发生相长干涉,光波增强
  2. 波峰遇到波谷,发生相消干涉,光波减弱

而Portrayer要的正是第二种,让绿光把自己抵消掉。

波的完整一周是360°,也就是2π,当波的相位差δ=(2m+1)π,也就是奇数个π时,波峰对齐波谷,发生相消。于是根据光程差ΔL与相位差Δφ的关系:

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可得要求1中公式。

专利实施例中选取绿⾊光λg=530mμ的MTF与蓝⾊光λB=430mμ、红⾊光λR=630mμ的MTF进⾏对⽐,当m=2时,如图3、图4所示。

在绿光区域能产⽣规定的虚化效果,在蓝光、红光区域则能形成清晰的影像。

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其余m取值如图5所示。在蓝光处同样产生拐点,不够理想。因而m=2为最佳情况。

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我们就可以估算出涂层厚度(即光程差)是绿光波长的2.5倍除以2,约为660纳米。

同样波长与m值下,拐点的MTF值M满足M≤0.5即可达成满意的效果。专利中给出公式:

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其中A11为相位部面积,A12为相位部以外面积。M为拐点处MTF值。

当M≤0.5时,专利中推导出:

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(为什么日本人扫出来的专利图片都是歪的我服了)

专利中指出,当A11与A12比值为1时,蓝光区域出现拐点,如图6所示。

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此时蓝光也会被抵消、模糊,因而效果不理想。

可得要求2中取值范围。


1982年10月,冈野幸夫在《光学》上发表《光学位相ノイズフィルタのカラーポートレー ト写真への応用》,其中有更为详细的信息。

先贴一张相位噪声示意图出来,其实专利的图1就是,不过没下面的清楚。

过滤器的设计、试制一段中写道:

上記の諸元をもつ色選択性の位相 ノイズフィルタは,フィルタ基板上にランダムパターンの形成を行ない,SiO2 の真空蒸着により製作した.

也就是说,相位部是通过在滤波器基板上形成随机图案并真空蒸镀⼆氧化硅制作⽽成的。

文中提到,该滤镜也可以在放大系统中使用,但是需要换算焦距来选择滤镜。

このフ ィルタは引伸 し光学系に使用することも可能で あり,引 伸 し光学系 の場合,(1)式 における焦点距離fは, フィル タを挿 入した位置 と像面(印 画紙面)と の間の距 離に換 算 しなければならない.前 記の8×10イ ンチ サイ ズへの引伸 しの場合,3.5本/mmにFcを 設定す ると,試 作 フィルタは印画紙面より590mmの 位置に挿入 しなけれ ばな らない ことにな る.

有将试制的相位噪声滤镜安装在焦距85mm的镜头上时拍摄的点像照⽚:

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能看到靶标⿊⾊部分出现绿⾊成分的串扰,但未发⽣分辨率劣化。(原文是这么说的,但是他这个图是怎么看出来分辨率有没有劣化的我也不知道)

以及拍摄西⻔⼦星标靶所得的照⽚。

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这个绿边感觉有点宾得血统了,不过实际拍摄中我还真没遇到过这么严重的绿边。

接着文中顺便提了一下,滤镜让白光的MTF下降,使得画面对比度降低。

这篇文章原理方面的内容基本与专利一致,我也不知道写点啥了,好在有很多的图片,下面是一组样片对比。

采⽤35mm徕卡规格的胶⽚,使⽤焦距100mm的镜头拍摄。

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从左到右依次为(A)(B)(C)

(A)图,带光学相位噪声滤波器(σ=2.5λG);

(B)图,⽆滤镜;

(C)图,使⽤常规柔焦滤镜拍摄;

Fig. 8の(A), (B), (C)のうちどのポー トレー ト写真が最も好まれるかは,主観評価の問題であるので,ここでは深く言及しないが,被写体となった女性 は,シャー プな結像の(B)よを低下させた(A)のはりも,ここで述べた緑色光の鮮鋭度写真を選ぶ ようである.

哪张肖像照最受欢迎属于主观评价问题,因此在此不做深⼊探讨, 但作为拍摄对象的⼥性似乎更倾向于选择这⾥所说的降低了绿⾊光锐度的(A)照⽚,⽽⾮成像清晰的(B)照⽚。

我只感觉到妹子真好看啊……


2006年,冈野幸夫在《日本写真学会志》发表《私の写真史》,总结了他参与研发的有关柔化图像的相关技术及产品。

其中写道,久保走一在1980年前后就开展了有关研究,看来实际时间比上文的1981年要更早。

同时他也提到了Portrayer S滤镜的细节,S与P的基本原理相同,但是S系列的相位差为0.25~0.33λ,导致所有的光都被轻微削弱,全画面均匀柔化。效果上与传统柔焦滤镜一致,但是原理并非传统的散射。


2012年,杂志Cameracraft发表的一篇文章Beyond the Fringe中展示了一张装有Portrayer P型滤镜的光斑(Bokeh)图片,呈现出鱼鳞般的图案。

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我只能说我用Portrayer P2拍了两卷也没见过这样的光斑。

三、纪念&结语

技术理论的话可算是说完了,以下就是畅所欲言的时间。

还是再简单介绍一下专利的两位发明人吧:

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久保走一(Souichi KUBO)1928年-2020年11月16日

于二战期间及战后混乱期(~1950年代),毕业于千叶大学工学部前身的东京工业专门学校写真科,随后留校任教,历任千叶大学副教授、教授(1982–1994),于平成6年(1994年)3月从千叶大学退休,获授名誉教授。此后,担任东京工艺大学理事、艺术学部教授(1994–2020),继续从事大学运营、写真科学、画像工学的研究及后辈指导。任日本写真学会(PSJ)副会长、会长(2007~)。

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冈野幸夫(Yukio OKANO)

1967年⼤阪⼤学⼯学部应⽤物理学科毕业。1967年⼊职美能达相机株式会社。1997年⼊职夏 普株式会社。1999年获⼯学博⼠(千叶⼤学)。2000年任⽇本写真学会理事(⾄2004年)。2005年任职于滋贺⽂化短期⼤学。

他在美能达任职期间,研究了很多柔焦相关产品,比如著名的美能达MD 85/2.8 Varisoft可变柔焦镜,以及后面柯美时期推出的美能达 AF 135/T4.5 STF中的Shaded Aperture技术均出自于Okano之手。

那么,以上。本来想讲完专利再详细说一下的,但是他们有关的产品和技术还挺多的,这里篇幅太小放不下了。所以写了一些生平,就此了结吧。

又可惜这样一款产品,美能达只做了一代。今天市面上也没有第二款利用干涉原理的柔焦镜。至少我还没找到。


一镜知春深,翠波断处赤霞沉,环顾已无痕。
(哎不知道怎么写标题了,想了首俳句,放在结尾吧)