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　　智东西（公众号：zhidxcom）编 | 小智
　　如今市面上的VR设备品类繁多，质量也良莠不齐。随着买到VR的使用者越来越多，人们在新鲜劲过了之后，对于VR的抱怨和质疑也不绝于耳。玩VIVE虽然high，但是很多移动类型的VR盒子，体验起来实在是一言难尽。
　　今天智能内参邀请了映墨科技的光学设计师黄治来为大家从光学器件和性能的角度解答诸多疑惑。黄治毕业于浙江大学，是光学工程博士。曾任华为多媒体研究院工程师。
　　VR镜片的评价标准
　　黄博士将VR镜片按照设备整体的品质指标总结为八条标准：图像清晰、沉浸感好、畸变小、色散小、重量轻、价格优势、可加工性能好、以及使用人群广。
　　1.图像清晰
　　（1）MTF值高
　　摄影爱好者可能熟悉MTF曲线，全称为调制传递函数（Modulation Transfer Function），这是一种通过数学函数表现镜头对图像作用的衡量工具。MTF是一个归一化的数值，反映了镜头对物体的还原能力，数值越高，则镜片品质越好。
　　（上图为尼康镜头AF-S-NIKKOR-35mm-f1.8G-ED的MTF曲线。）
　　摄影爱好者们对于MTF值反映镜头成像质量的几条通用的标准体现为：
　　1. MTF值越接近1越好，即MTF线越高越好2.粗线（上图的红线）越高，说明镜头的反差表现越好3.细线（上图的蓝线）越高，说明镜头的分辨率越好4. MTF曲线越平坦，说明边缘和中心的成像差距越小5.实线和虚线越接近，说明镜头的焦外成像越好
　　不同类型的VR设备，其构成模块都有不同，但即便原理最简单的VR盒子也需要光学模块，这一部分是使用者最直接体验的性能。 而就元件品质而言，MTF的衡量标准是光学元件通用的。
　　（2）像差小
　　像差（Optical aberration）反应理论成像与镜头（或镜头组合）实际成像的偏差。在光学系统设计中，尽可能减小相差是重要的指标。
　　（3）孔径大
　　这里指的是镜头的数值孔径。数值孔径越大，镜头的空间分辨率越高，成像越明亮。但景深也会越浅，同时容易引入像差。
　　2.沉浸感好
　　（1）FOV大
　　FOV（Field of view ）指的是镜头的视场，也就是通过镜头能观测物空间的范围。通过焦距或其他物距参数进行换算，就是我们常说的视场角。视场越大，沉浸感越好。
　　（2） 清晰度一致
　　成像质量均匀一致，用户才不会“一秒出戏”。
　　3.畸变小
　　畸变其实也是前文中我们所说“像差”的一种。它的产生是由于物方与镜头主光轴存在垂直偏差。镜头焦距的不同会使得成像容易产生不同的畸变。
　　畸变越小，对其矫正就越少，清晰度的损失也就越小。
　　4.色散小
　　色散是一个很常见的光学现象，反映了波长不同的单色光在成像时表现出的位置偏移。
　　反映在镜头成像时就是这个样子。（是不是找到了手机拍照渣画质的一大元凶了？）
　　（上图引用自网友对索尼RX100 II镜头的评测）
　　同样也是基于对色散的矫正，会议损失画面清晰度为代价，所以需要成像系统色散越小越好。
　　5.重量轻
　　现阶段VR设备基本都是头带式，所以需要重量轻、折射率高、密度小。
　　6.价格优势
　　出于对于成本的控制，价格具备优势的镜片更利于大批量生产，同时还要考虑元件用料，以及镜片的成品率等问题。
　　7.可加工性能好
　　镜片作为VR设备的中间元件，在设备制造过程中还需要进行加工。需要镜片公差松、中间边缘厚度比较小、镜片制成材料热稳定性好。
　　8.使用人群广
　　针对用户千姿百态的眼睛，甚至眼镜，产品设计出来都要使用舒适且便捷，就需要做到瞳距可调、近视可调、能戴眼镜（出瞳距大）。
　　最后产品能呈现出来，就是设计者和制造者尽可能符合上面各个标准的折中方案。
　　两种常见的VR镜头方案
　　在认识到上面说的基本指标基础上，黄博士向我们简单介绍了目前VR设备常见的两种设计方案。
　　双镜片方案
　　这种方案采用的是两片非球面光学镜片，实现的视场角较大，可以达到108&。特点则表现在以下三个地方：
　　1.正常视力到800度近视人群均可使用（无需佩戴眼镜），独立调节。
　　2.可完全消除镜片色散，不需软件反色散校正。
　　3.采用双非球面镜片组结构，清晰度高，畸变小。
　　双面菲涅尔镜片方案
　　上面动图对于菲涅尔透镜的原理讲解的不能更明白了。这种透镜又称为螺纹透镜，长得就像下面的样子。当然，下图其实是HTC VIVE采用的镜头。
　　这种方案焦距为32mm，视场角更大一点，可以达到110&，厚度仅为10mm。厚度薄、重量轻、材质选择范围大都是这种方案的优点。不过其设计难度较大，制造也比较困难，同时精度也要求更高。
　　而未来VR镜片的发展方向主要会在元器件性能、光学设计方案、成像基本原理以及镜片材质方面寻求突破。
　　供应链江湖门道多
　　当然，除了VR设备对镜片的品质需求外，黄博士还对供应链上的镜头品质做了介绍。
　　从材质上看，VR设备不会采用玻璃镜头，而是使用较轻的塑料镜头，最常用的材质是有机玻璃，我们常说的亚克力或者PMMA指的都是它。折射率较高、性能较好的很多镜片，其实是日本化工方向的大厂将粉末状的工业原料销往国内，再由国内镜片厂商重新制造而成。
　　据黄博士介绍，VR镜头相关的供应链厂商有大立光、索尼等等，国内镜头做的最好的是余姚的舜宇光学，而深圳做镜片的厂商则更多，国内众多VR厂商也大多使用深圳的镜片。根据智东西此前的了解，Oculus Rift CV1 光学镜头采用的就是菲涅尔镜片方案，镜片供应商为歌尔股份，他们同时也是Oculus Rift CV1和PS VR的代工方。
　　（上图为Oculus Rift CV1 镜头）
　　除了主机类型VR设备外，一体机类型产品相比之下，采用的镜头则在品控上较主机类三大头显有一定差距，主要是由于这一类自带屏幕的VR设备与内部镜片匹配度不同，导致了前文说的各参数产生了不同程度上的差异。所以我们也可想而知，据称使用“成本仅在1块钱，最多不超过3块钱”的廉价镜头制成的移动VR产品，手机屏幕和镜片匹配度的问题无法解决，屏幕的帧率和分辨率也要做出一定的妥协，影响体验也就在所难免了。
　　不必担心VR太近伤眼睛
　　这里黄博士顺便向我们科普了一下VR总是带着不太舒服这方面的种种问题。
　　基本上，刚刚我们提到的镜头和光学设计品质带来的影响就是：做得好你就感受不到，做得差你就“辣眼睛”了。帧率和分辨率也要比较给力的设备才会让你玩着不晕。但是设备太重也总是“压得人抬不起头”。最关键的是，除了玩游戏，我们大概很难以沉浸的方式观影太久，尽管通过计算法可以改善眼镜过度接受信息的情况，但是看久了你还是会累。至于距离太近伤眼睛这种问题，则不必担心。
　　你如果像上图的熊孩子这么看，那当然是在作妖。而VR屏幕尽管距离近，但镜头存在的作用就是将成像调节为人眼舒适的距离，身临其境和“屏幕糊一脸”那不是一回事。
　　VR技术最终能够以产品的形式呈现在我们眼前，除了光学设计，还需要算法进行配合。无论是自行进行底层算法的开发，还是使用英伟达、高通等大厂开放的SDK?都是影响我们最终体验的重要环节。算法方面虽有大厂领跑，但光学元件却没有行业标准，各类镜片质量良莠不齐，也无法做到通用。
　　同时，这一领域较为专门，业内人才也比较稀缺，华为这样体量并注重研发的大型企业可能会有相应的技术储备，创业公司主要还是在供应链的基础上进行“积木式创新”。尽管在VR方面我们对于光学设计的影响体会还不深，但在AR的层面上，无论是全息立体成像的HoloLens，还是主打光场技术的Magic Leap，都是以创新性的光学设计为先导，以强大的计算性能和算法为支撑，才最终诞生了颠覆想象力的新设备。（所以AR其实不是拿手机抓小精灵这么简单哦！）
　　本文为智东西整理呈现，文中所有数据结论版权归原作者所有。
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知名IT评论人，曾就职于多家知名IT企业，现是科幻星系创建人
未来在这里发声。
新媒体的实践者、研究者和批判者。
立足终端领域，静观科技变化。深入思考，简单陈述。
智能硬件领域第一自媒体。揭秘超简单易学的长时间曝光拍摄秘诀（全文）
一、配件虽然这一拍摄技术分了四部分来介绍，但别让它吓倒你—它其实很简单。要知道这种照片往往是在阳光下拍摄的，而相机的快门却需要保持长时间开启，这样往往会让照片出现高光溢出，变成一片白色。那么，有什么窍门？你需要一个中灰密度滤镜（ND滤镜），它可以压暗场景（大概减少8 挡到10 挡光线），这样你就可以在明亮的日光下使用长时间曝光。不过，先别把它装到镜头上，一分钟后你就会知道原因。由于快门的开启时间可能会长达几分钟，你需要把相机装在三脚架上。不过，你还需要另一样设备：快门线（一根连接相机上、用于触发快门按钮的线，让你无需用手指按相机的快门按钮。各个厂家也会为各种相机提供无线遥控，你需要根据相机型号来购买）。我的器材推荐：保谷（Hoya）的9 挡ND×400 中灰密度滤镜，约63~120 美元（根据尺寸而定）李牌（LEE Filter）的Big Stopper 10挡中灰密度滤镜，约160美元B+W的10挡#110中灰密度滤镜，约56~228美元（根据尺寸而定）二、设置现在你需要为长时间曝光设置相机。第一步，是把相机设为手动曝光模式（别担心，即使没用过手动曝光模式拍照，你也能做得到）。第二步，把快门速度设置到“B门”，这时，只要你按住快门线（这是长时间曝光必须的器材）上的按钮，快门就会一直打开。有时候，你可能需要按住这个按钮长达一分钟，幸好，现在大部分的快门线都有锁定功能。因此，只要你按住快门线上的快门按钮，你就可以进行锁定，而不用担心需要长时间站在那里一直按着按钮，或者担心手指不小心松开了，导致曝光提前结束。此外，由于曝光时间较长，你要确保使用最干净的ISO值（避免照片上出现太多噪点），对于大部分尼康单反，那是ISO 200，对于佳能单反，则是ISO 100。最后，选择一个可以让所有景物合焦的光圈值（理想的风景照片应该是这样的）。我一般会用f/11。我们回想一下：我们已经带上ND滤镜（先别装在镜头上），把相机装在稳固的三脚架上，把快门线接到相机上（或者使用遥控），把相机调到手动曝光模式，把快门速度设为“B门”，使用了最干净的ISO值，还把光圈设置为f/11。好了，虽然还没完成，但已经很接近了。三、准备拍摄我之所以不急着把ND滤镜装上镜头，原因在于它会让一切都暗下来，以至于镜头什么都看不清，无法实现对焦，因此，我们要在装上滤镜之前进行对焦。操作如下：（1）首先，把相机对准拍摄场景，按自己的需要进行构图。（2）半按快门按钮进行自动对焦。（3）把镜头调到手动对焦模式。这样，装上滤镜之后镜头的对焦就不会出问题。设好对焦后，把ND滤镜装在镜头上。不管你信不信，还有一个问题会破坏你的长时间曝光—那就是从取景器跑进相机内部的光线。一些数码单反有一个开关可以盖住取景器，如果你的单反没有，只需在上面贴一段黑色电工胶布就可以了（之所以使用电工胶布，因为它在拍完后很容易取下来，而不会把相机、镜头或任何东西的饰面粘下来）。四、拍摄所有设置都准备好之后，是时候拍照啦。现在只剩下一个问题：要取得合适的曝光，快门要打开多久？当然，你可以试验不同的曝光时间，几次之后，你就可以得出合适的效果。但我有一个更快的办法：如果你有iPhone，你可以到App 商店下载一个免费的长时间曝光计算器（LongTime Exposure Calculator）App，它会帮你计算曝光。你只需选择当前使用的是什么滤镜（8 挡、10 挡等），然后它就会告诉你快门要打开多久。如果没有iPhone，那你也不要沮丧。摄影师Alex Wise 制作了一个免费的快捷查询表（PDF 格式），你可以把它下载并打印出来，放在摄影包里，它可以告诉你不同ND滤镜的曝光时间（下载链接：http://bit.ly/tKs1aj）。知道快门曝光时间后，你就可以拍摄了。按住快门线的按钮，锁定，等待按照计算得出的曝光时间过去后，解锁。这样，拍摄就完成了。（注：要看看我怎么把彩色照片转换成黑白，你可以在这本书的专用网页中找到视频链接。）以上图文摘自人民邮电出版社《数码摄影手册(第四卷)》标准书号　　ISBN 978-7-115-29532-3作　　者　　[美]Scott Kelby 著，梅菲　译定　　价　　32.80元内容推荐《数码摄影手册(第四卷)》作者以畅销全球的获奖图书《Photoshop数码照片专业处理技法》树立了“数码暗房”的里程碑。作为畅销书《数码摄影手册》的续作，本书将告诉广大读者更多当今数码摄影师惯用的简单技巧，以轻松拍摄出高品质的照片。
延承《数码摄影手册》前三卷的风格，《数码摄影手册(第四卷)》自始至终充满了朴素、实用的气息，依然没有介绍摄影中大量繁杂的专用术语和专业知识，延续用幽默诙谐的语言向读者介绍更多摄影中的专业技巧，这些技巧不仅是对前三卷有力的补充，更可被广泛应用于实际的摄影中。本书分别从人像摄影、热靴闪光灯、工作室摄影、镜头选用、自然光摄影、风光摄影、旅行摄影、体育摄影、HDR图像、数码单反相机视频拍摄等方面对这些技巧进行了例证和阐述。另外，《数码摄影手册(第四卷)》还对如何避免数码摄影中常见问题和小窍门的使用进行了讲解，并教你如何通过这些技巧的综合应用获得专业的摄影效果。《数码摄影手册(第四卷)》与前三卷版式风格一致，图文并茂、通俗易懂。每章涵盖相应的必备技法，每个技法一页。通过图示及文字的清晰阐述，不仅可以解决实际拍摄中的大量问题，同时也为摄影爱好者提供了专业的指导和建议。本书是数码摄影的必备手册，不仅适合广大的普通爱好者，也适合拥有中、高档摄影器材的专业摄影人士。相信本书会成为想要拍出专业级数码照片，却缺乏实际摄影技巧的用户的实用指南。
本文来源：蜂鸟网
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海淀分局备案编号&主题：请教 镜头VR功能 在长时间曝光时 该如何使用？
泡网分: 0.069
注册: 2006年10月
近期迷上B门，发现镜头的VR功能 貌似不合适慢快门。
度娘说：镜头防抖，原理是通过镜头里的陀螺仪检测到按动快门的瞬间产生的微小移动，然后把检测到的信号传到相机处理器，计算要补偿的移动量，再通过补偿镜片组根据镜头抖动方向及距离加以补偿。从而减轻因相机抖动而产生的影像模糊。完成整个过程要在很短的时间（大概1/10秒）内完成。
那么，问题来了——
在慢快门、甚至长达数分钟B门拍摄中， （防抖）镜头的VR功能 是关闭好？ 还是 开启好？ 为什么？
希望 懂原理的高手 或者&&经验丰富的大师 详细讲解下。
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&浏览：55&&回帖：3 &&
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注册: 2011年11月
那么慢的快门，必然上架，上架应该就要关闭VR~~说明书上好像是有写说上架要关闭VR的~~
泡网分: 0.069
注册: 2006年10月
看了 尼康105VR 的说明书。
1）减震效果与拍摄对象的距离有关，越近越差。原文如下：拍摄对于外于无穷远至约3米之间的距离时（摄制比例为1/30x），能够比普通不用VRII镜头大约慢四档的快门速度。随着摄制比例从1/30x开始增加，减震效果逐渐降低。
2）是否上架有关，上架要关闭。原文如下：将镜头装在三脚架上时，应将减震ON/OFF开关设定为OFF。
3）近摄和翻拍时必须关闭VR功能。原文如下：为此一定要固定在三脚架上，……。&&结合第2点，也就是说，该微距头在近摄时，VR不能用。
再看 尼康28-300 f/3.5-5.6G VR 的说明书。
也说如将镜头装在三脚架上时，应将减震ON/OFF开关设定为OFF。（同上面第2点）
总结上述，基本上可以确实，慢快门、B门（必须要上架子）要将VR功能关闭。
但还有疑问：
1）上架后，如果VR功能开启，会怎么样？（官方资料没讲）
2）上了架子，就一丝不抖吗？如果有风，架子也会抖动，开启VR，难道不是更好吗？但官方为什么又不提倡？
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