镜头场曲也称为“匹兹伐场曲”,是一个常见的光学问题,它导致一个正对镜头的平面物体只能在画幅的某个部分显得锐利。这是由于光学镜片的弯曲特性导致的,它以弯曲的方式投射图像,而不是平的。同时由于数码相机的传感器是平的,所以它无法让整个图像完美对焦。

在上面的简单场曲率场景中,光线完全集中在图像平面a(传感器所在的位置)的帧中心。由于图像是弯曲的,当你离开中心时,清晰度开始下降,导致三分线位置的分辨率降低,边角的分辨率更低。图的右侧显示了三维形式的圆形“穹顶状”图像。如果向图像的边角聚焦,这将使图像平面更靠近(图像平面B),从而使边角显得锐利,而三分线位置依然不太锐利,中心将显得最模糊。尤其是老镜头的曲率会非常明显。
像其它光学相差一样,场曲并不局限于摄影镜头,显微镜、望远镜和其它光学仪器上也会看到。虽然胶片相机可以通过弯曲图像平面来补偿场曲,但数码相机的平面传感器无法解决。此外,随着近些年数码相机传感器分辨率的提高,场曲的影响在今天变得更加明显。
波浪型场曲
不幸的是,场曲率并不局限于上述“简单”类型。大多数现代镜头都在镜头内部加入了许多不同的光学镜片,其中一些光学镜片是专门用以减少场曲影响的。因此,场曲可以以不同的形式出现,通常具有“波浪”曲率,如下所示:

具有波浪型场曲的镜头会显示出锐利的中心和角点特性,但是三分线位置却很软。如果你看上面的插图,你会看到曲线图像的形状是从图像平面A的中心开始,在那里它完美聚焦。然后图像在三分线位置弯曲,然后在边角再次返回。因此,如果你在中心对焦,那中心和边角都会显得尖锐,但三分线会显得比较模糊。如果聚焦在三分线,即图像平面B所在的位置,则三分线位置将显得锐利,而中心和边角都将显得模糊。这种视场曲率在现代镜片中很常见,甚至是价值数千美元的专业镜头(见下文)。
此外,场曲可能会随距离而变化。有些镜头在近距离下看起来很好,几乎没有明显场曲,而在无穷远处显示相当强的场曲。镜头的场曲因设计的不同而不同,广角镜头通常最容易出现曲率问题;而长焦镜头的场曲通常很小或没有。
如何判断镜头是否有场曲
你可能想知道你使用的镜头是否有场曲。首先,你应该知道所有镜头或多或少都有场曲,只是强弱区别。虽然现代光学设计考虑到了场曲,并且在光学设计中有特定的镜片来降低场曲,但大多数镜头仍然受到这种影响。事实上,即便是许多知名品牌的昂贵专业镜头也有非常明显的场曲。
找出镜头是否存在场曲率最简单的方法是查看制造商提供的MTF数据。例如,请看以下尼康28mm f/1.8G的MTF图表:

注意这些线是如何弯曲的-它们从高开始,然后在中间向下弯曲,然后再次向上弯曲,然后向下弯曲到最远的地方。这是一个典型的“波浪”场曲的例子,中心锐利,三分线位置稍软,靠近边缘再次锐利,而极远边角模糊。在实拍测试镜头时,我看到了完全相同的情况:

在f/1.8全开时,镜头场曲明显。中心看起来很锐利,而三分线比中心模糊得多,边角比三分线位置好(如果我聚焦在三分线位置,中心和边角都会显得模糊)。
如何减小场曲
像色差这样其它的光学像差一样,减少场曲的最好方法就是减小光圈。如果一个镜头有小到中等的场曲,光圈收一点会大大降低它。但是,如果一个镜头受到严重的场曲影响,那么你可能不得不把光圈降低到f/8或f/11来减小它。有时,即使停到最小的光圈(衍射开始出现)也不能完全消除它。
以上述尼康28mm f/1.8G为例,f/8的情况如下:

正如你所见,中心和三分线位置看起来很清晰,但三分线位置相比仍然弱一些。
不幸的是,在Photoshop和Lightroom这样的后期制作软件中不可能修复场曲。
众所周知,镜头在画面中央的表现最好,它们的画质会向边缘恶化。镜头的光学性能通常是通过镜头的整体锐度来评估的。说道镜头测试,通常有两种方法。第一种方法是对焦在画面中心,然后在评估锐度时同时观察中心和边角。第二种方法分别对焦到中心和边角,拆开进行评估。甚至有些会分别在中间、中间和角落对焦再评估。这两种方法都可能导致不同的结果和结论。第一种方法在图像遭受场曲影响的部分表现出糟糕的解析力,而第二种方法则会显示出镜头在画面各个部分能独立获得的最佳解析力,而非整体锐度。
本网站使用的是第一种评测方法。因为我认为大部分情况被摄主体都不会超出三分线位置,而评价一支镜头的整体解析力也更加重要。