前段时间看到摄影无忌上一直有高手们在讨论镜头的呼吸感，说普通的单反镜头呼吸都比较厉害，昂贵的电影镜头基本没有呼吸。

略微研究测试了一下, 不知道理解对不对,请Capss大师和JLC兄指正

我们先来形象地看一下什么是镜头的呼吸，下面这个GIF文件由3个JPG组成，由Leica R50/2镜头装在5DII上固定从1米外的距离拍摄ISO12233分辨率图组成，3个JPG文件分别是在将镜头对焦环拧到最近对焦距离，拧到清晰对焦处，以及拧到无穷远处拍摄。大家可以看到，从最近对焦距离到无穷远，镜头的视角变大了，感觉好像在变焦一样。

[2010-04-12 19:34 补充如下]

实在感谢Capss大师和Rajiao资深的指正!!! 让我修正了一些错误的概念!!

焦距应该就是指无穷远成像时焦点和光心的距离. 我计算所得的那些"焦距"只是拍摄者感觉出来的"视角变化"对应的"焦距表示".

因为如果是整体移动对焦的镜头, 对焦过程中光心的位置发生了变化, 从最近对焦距离到无穷远, 光心应该是朝后(朝成像器件方向也就是朝拍摄者方向移动), 这样所看到的景物范围自然大了, 感觉就像视角变大了!!! 其实焦距没有变化, 视角也没有变化, 只是镜头这个光学系统的光点离人眼更近了, 造成感觉上的视角变大了!!

当然焦距变化肯定也会造成视角变化, 所以呼吸现象里面的"感觉视角变化", 有可能是光心位置变化造成得,也可能时焦距变化造成得, 也可能是2者都变化造成得!

今日看到diglloyd发评论说哈苏45P的镜头呼吸现象会影响景深包围的拍摄。不由想起了自己14年前发的这个分析镜头呼吸现象的帖子。

回顾一下，呼吸现象就是镜头在对焦过程中被摄物体的大小发生缩放的现象。这对摄像来说是不友好的，对摄影的影响不大。把手中几个哈苏镜头都测试了一下，补充一个这个老帖子。

每张动图都是4张合成，保持相机与拍摄物体距离不变，分别拍摄最近对焦距离，对焦米老鼠，对焦冰墩墩，对焦无穷远。为了保证合成的动图在最近对焦距离和无穷远不止于虚化得太厉害，选择了F8进行拍摄。


XCD21: 最近对焦距离32cm，米老鼠距离43cm，冰墩墩距离98cm。物体大小从最近对焦距离到无穷远逐步缩小，变化幅度大概3%。（非常好的表现了，比我14年测的大部分16mm电影镜头都好，仅比安琴个别镜头差一些）

25V：最近对焦距离25cm，米老鼠距离43cm，冰墩墩距离98cm。物体大小从最近对焦距离到无穷远逐步缩小，变化幅度大概6%.（通常来说广角镜头的呼吸现象都要好于中长焦）

38V：最近对焦距离25cm，米老鼠距离43cm，冰墩墩距离98cm。物体大小从最近对焦距离到无穷远逐步变大，变化幅度大概4%。（比25V控制得好，而且是唯一一个从最近对焦到无穷远变大的镜头，应该和镜头结构及对焦机制有关）

90V：最近对焦距离67cm，米老鼠距离110cm，冰墩墩距离165cm。物体大小从最近对焦距离到无穷远逐步缩小，变化幅度大概12%.（90V的变化幅度不小，将来用来比较大范围的景深包围要当心了）

XCD135：最近对焦距离100cm，米老鼠距离160cm，冰墩墩距离215cm。物体大小从最近对焦距离到无穷远逐步缩小，变化幅度大概16%.（是6个镜头中变化幅度最大的）

HC300：最近对焦距离245cm，米老鼠距离340cm，冰墩墩距离395cm。物体大小从最近对焦距离到无穷远逐步缩小，变化幅度大概9%.（作为300mm的长焦，9%的变化幅度是非常不错的了）

我的小痰淤出点问题，不能自主呼吸了，现在全靠我人工呼吸（手动）。

才入手的GH1，配了个腾龙的A16，为了能调整光圈，转接的尼康口，呼吸效应很严重，我一开始还以为是镜头出问题了。搜到这个贴，心里很沉重。。。。那以后不能跟焦了吗？

原来这种现象叫做呼吸啊！
一只在纳闷，定角镜头为什么对焦的时候大小也会变呢〉？

虽然没看懂，还是要顶。

讨论帖留名

我只想说wiki上的条文如果定义不准确很正常

[dying 编辑于 2010-04-15 00:31]

感觉当年cine lens的四大家 ACDK （Angenieux， Cooke，Dallmeyer，Kinoptik）果然对呼吸的控制都有一手啊！

手中的A25表现不错，K9非常好，C25一般（不知道是不是改过口，后面那个M25的螺纹环是松动的），A75改过口，表现比较差，A15／D12还在路上（应该都是没有改过口的）等到手测试了再向大家汇报

拍摄距离近的话，这种呼吸效应应该会更明显，所以缩短拍摄距离，使其成像大小与A25的接近。 比上来，K9/1.5比A25控制得更好些，按照我前面那种不正确的计算，其变化率为1.22%，也小于A25的1.99%

大家先看A25的再看K9／1。5的

Kinoptik Apochromat 9mm f1.5 C

目前手中呼吸控制最好的！！把A25比下去了！

大家先看一下TS－E 17 L在1米处的，因为9mm在E-P2上就相当于18mm，视觉比较接近再看K9／1。5在1米处拍的

再补充2个镜头的呼吸表现

Carl Zeiss Jena DDR Tevidon 35mm f1.9

焦距什么的就不说了， 只看图，嘿嘿

capss同志啥时候这么踊跃发言了，罕见呀

类似于数码照片剪裁，实际可能稍复杂的一类“技巧”。

发现一个Fujinon的镜头广告：

http://www.overstockpro.com/item.php?id=663

。。。。。。。
Focus Breathing Compensation

In most lenses when the focus is operated, the angular field of view changes much like zooming. This is called the zooming effect of focus, or "breathing." Utilizing digital control technology, Fujinon has solved this problem by enabling the angular field of view to remain constant by synchronizing the zoom movement to the focus movement, thus reducing image size change when focusing.

里面说它用电子控制技术，将变焦移动与对焦移动同步，减少对焦时的图像大小变化。

嘿嘿，不知道是什么样的电子控制技术？

为了避免文字上的歧义，再在网上查了一下Focal Length, Effective Focal Length 以及Apparent Focal Length

这里的解释应该比较清楚：
http://www.rp-photonics.com/focal_length.html

。。。。。
Focal Length of an Extended Optical System

For an optical system, which may consist of multiple lenses and other optical elements, the above definition of the focal length cannot be used, as it is not clear a priori for an extended system where to measure the distance to the focus: from the entrance into the optical system, from the exit, the middle, or some other position? In principle, an arbitrary definition of a reference point (e.g. the entrance) can be used, but this will in general mean that some common rules can not be applied, which e.g. hold for the radius of the beam waist at a focus behind some lens with a given focal length (see below), or the possible magnification of a telescope containing that optical system. Some authors use terms such as the front focal distance (rather than front focal length) for indicating the distance of the focus from the front surface of the optics, rather than an effective focal length which allows that value to be used in equations for the size of the focus (see below), for example.
Effective Focal Length of a Photographic Objective

Considerable confusion arises from the fact that in the context of photography the term effective focal length is also used with a completely different meaning, as explained in the following.

The angle of view of the camera is determined by the ratio of the image size on the film and the focal length. Film-based cameras have for a long time mostly used 35-mm film (also called 135 film according to ISO Standard 1007), where the image size on the film is typically 36 mm × 24 mm. (The width of the film spool is 35 mm, somewhat larger than 24 mm, as the picture does not extend to the edges of the spool.) A standard objective then has a focal length of 50 mm. However, modern digital cameras (particularly the more compact ones) often contain image sensors which are smaller than 36 mm × 24 mm, so that an objective lens with a correspondingly smaller focal length (e.g. 32 mm instead of 50 mm) is required for obtaining the same field of view. As many photographers are still used to the previously valid relation between focal length and angle of view, it has become common to specify the effective focal length of an objective of a digital camera as that focal length which would give the same angle of view in combination with ordinary 35-mm film. For example, an objective with a true focal length of 32 mm may then be said to have an effective focal length of 50 mm and thus function as a standard objective, rather than e.g. a macro or tele objective.

It can be expected that this type of conversion will be abandoned as 35-mm film becomes less and less common.

其中说到Effective Focal Length就是为了表示Angle of View，里面的例子是说如果true focal length (应该就是物理焦距啦）32mm的镜头装在不同画幅的机器上的Effective Focal Length可能就是50mm。

同时发现网上，Effective Focal Length和Apparent Focal Length经常混用。在WIKI对Zoom Lens的解释中：

http://en.※※※※※※※※※.org/wiki/Zoom_lens

。。。。。。
Designers of zoom lenses with large zoom ratios often trade one or more aberrations for higher image sharpness. For example, a greater degree of barrel and pincushion distortion is tolerated in lenses that span the focal length range from wide angle to telephoto with a focal ratio of 10x or more than would be acceptable in a fixed focal length lens or a zoom lens with a lower ratio. Although modern design methods have been continually reducing this problem, barrel distortion of greater than one percent is common in these large-ratio lenses. Another price paid is that at the extreme telephoto setting of the lens the effective focal length changes significantly as the lens is focussed on closer objects. The apparent focal length can more than halve as the lens is focussed from infinity to medium close-up. To a lesser degree, this effect is also seen in fixed focal length lenses that move internal lens elements, rather than the entire lens, to effect changes in magnification.

其中最后2句说到，望远镜头在从无穷远对焦到近距的时候，Apparent Focal Length会发生一倍以上的变化，这样的现象也会在那些不是移动整个镜头而是移动内部镜片来对焦的定焦镜头上，改变了放大率。

嗬嗬，看明白了，不好意思，语文水平不大好。

重新看了下WIKI的原文

Breathing refers to when a lens' optics change the apparent focal length slightly when shifting the mechanical focus. Some (often more expensive) lenses are designed to lessen the degree this effect. Lens breathing does not prevent one from racking focus or following focus with this lens, but it lessens the desirability of any type of focus adjustment, since it noticeably changes the perspective and composition of the shot.

这里是WIKI的原话，上面是apparent focla length，可能不是指原厂的物理焦距。我的翻译太不准确，实在抱歉！！！（发这个贴的时候，很多概念都不清楚，也就想当然翻译了，通过诸位不断地耐心的纠正和指教，才逐步弄清楚这些基本概念的）

但还是有个疑问，
如果Zeiss的专利只是补偿物理的变化，那他那个宣传资料里面指的Breathing和WIKI上的这个Breathing不是一个意思？或者说Master的镜头拍出来还是会让观众有放大缩小的感觉？

原來我說話這麼難懂

現代鏡很多有浮動鏡片
鏡頭結構因浮動改變後
焦距視角也因而有些微變化
Master是補償這物理的改變

而傳統定焦鏡單純移動
焦距不動純粹是主觀感受
這無法避免只能讓感覺減輕

wiki用原廠的物理焦距說法
來解釋坊間主觀的breathing
所以怪怪的

我想电影镜头控制呼吸的最终目的就是让人（观众）的主观感受感觉不到放大缩小，而物理上有没有变化观众是不关心的

您的意思是不是Master的专利是将浮动对焦造成的视角变化补偿回来？这里的视角变化指的是什么？是镜头真正的物理视角，还是人感觉到的视角？（因为整体移动对焦的普通镜头在对焦过程中因为焦距不变，其物理视角也不会变，变化的是镜头（主点）相对人（感光器件）移动了，才有了放大缩小的感觉，好像视角变化了）

如果您指的Master的专利是把物理的视角变化补回来，那就相当于焦距不变的镜头了，对焦的时候，主点必然移动，最后给人的感觉还会是放大缩小，按您的说法只能一些其他手段来减轻了。

如果您指的是对把人感觉到的视角变化补回来，那您说的Zeiss指的物理上的变化和坊间说的使用感受区别是指什么？

wiki的作者等等
想必是有所涉獵
但不清楚其中落差才這樣說

蔡司指的是物理上的變化
坊間說的是使用感受

一些光學研究及蔡司的設計
專指現代有了浮動設計以後
因浮動對焦造成的視角變化
Master的專利就是針對這點
將浮動對焦的誤差再補回來

而普通鏡頭因對焦的放大縮小
這無法避免只能減輕主觀感受

我觉得定义上主要是用词的问题

1. WIKI上说“Focal Length Slightly change”
2. Blackcoco兄在82贴里面引用的说的是“unwanted alteration in picture angle of view"
3. 我找到的那个卖Breathing测试卡的网站上说："a change of the focal length (the reproduction scale of the scene)"

我个人觉得用picture angle of view最准确，就是站在人的角度，觉得照片的视角发生变化了。（人觉得自己没有动，但看到的范围多了或者少了，感觉就像视角发生了变化，但很难确定这是真的视角发生了变化，还是好像前进后退造成的看到的范围多了或者少了）

不过很多人都习惯用Focal Length来表述Angle of View, WIKI上专门关于Angle of View的文章也论述了Angle of View和Effective Focal Length的关系。

所以WIKI和3那个网站都用了Focal Length，只不过3那个德国网站比较严谨地补充了the reproduction scale of the scese - 场景范围的改变，应该和picture angle of view表达的是一个意思。

蔡司新設計的鏡頭
都說有修正breathing
您提的QA也說Compact是well controlled

所以CP,Ultra兩者一樣好
但CP是傳統固定鏡頭設計
Ultra是浮動焦距一定會變
可見wiki的定義有問題

事實上也剛好相反
蔡司所謂的專利雙浮動
正好是額外移動一組鏡片
靠改變焦距減輕breathing

對焦時一定會放大縮小
如果傳統的固定式鏡頭
和鏡頭設計師討論結果
可以用消除焦外輪廓來彌補

[capss 编辑于 2010-04-13 14:26]

这个话题怎么也能吵起来了啊？

1.zeiss的brochure我也看得不少，蔡司何时吹捧过Ultra的breathing?
2.我上了蔡司自己的QA，可见在breathing一栏compact和Ultra没有区别，一样好——或者一样不好
3.修正，比如用了浮动镜导致breahing增大，那就减少浮动距离，在象差和呼吸效应之间做一个平衡
这个也成立，一般叫well controlled

4.我还等你的证据说明breathing control和焦外二线性有关的结论呢

一開始我是這樣問嗎?

我問新鏡頭都有修正breathing
可是又同時有浮動鏡片
尤其Ultra只有單浮動
不可能保持焦距全不變
因此那wiki的定義有問題

當然也可能蔡司吹捧Ultra
若如此Master的介紹也要存疑了

只是Master prime很難取得
我能舉的實例是superspeed
它和蔡司單反拆開都是整組對焦
鏡片不動如何change focal lengths slightly while racking focus?

别理他，看看镜头工程师的发言，谈及关于怎么设计cine lens，列举各种可能的象差（文章名：LENS DESIGN: Management of optical aberrations）

难道设计镜头的时候也要人云亦云地搞出点象差还修正？！

你扯东扯西一大堆，显示你自己懂得很多，但还是没有回答我的问题
迄今为止你没有拿任何证据支持你所谓的breathing是改善焦外的观点
（如果是，那用breathing这个单词实在是太奇怪了）
你知道什么是dual floating,却在一开始问我为什么MP可以修正breathing
刚才忙着狗了吧
直接承认这点上是自己错了，有那么难？

啊？
整组镜头移动对焦的镜头已经修正了Breathing？ 这下彻底晕了！！

Reduser上我註冊久了
那邊很多實務攝影師
討論以使用感受居多
對於光學了解稍受限
比如Standard Prime曾變更設計
可是許多活躍的攝影師都沒發現

我可以使用的有Superspeed
是比較早期但breathin已有修正
和同期蔡司單反基本結構光圈都相同
拆開看對焦也都是整組鏡頭移動

浮動鏡片日本研究很多
Nikon 28/1.4就有雙重浮動
Canon也有很多複雜浮動鏡頭
雙浮動並不是蔡司一家獨有

多谢Blackcoco兄的指点！我再好好研究学习学习

现在基本确定的Breathing的成因有：
1。对焦时结构不动的镜头，因对焦时像距物距改变自然产生的呼吸
2。移动部分镜片对焦的镜头，因像距物距焦距都改变，组合效应带来的呼吸

各家厂商自然都有其控制Breathing的诀窍，但我想应该有一些基本简单的光学原理来指导这些诀窍的（控制的好坏，应该是设计和工艺的问题了）
希望能从诸位前辈的讨论中指点下逐步想通这个原理

wiki上的解释是正确的，电影摄影的内容网上都不全，你应该可以直接写信去问蔡司。
怎么控制的说实话我不是很清楚，比如蔡司的brochure里告诉你他们的dual floating el就是修正breathing，那你也就信了，最多再测试下。

http://reduser.net/forum/forumdisplay.php?f=6
red出来后很多狂人开始玩各家镜头，这个链接里有很多有用信息，多找找吧