按：今天，電影制作正從膠片時(shí)代向數(shù)字時(shí)代過渡。無論是前期的攝影機(jī)，還是后期的洗印廠、剪接臺(tái)，原有的膠片設(shè)備都將漸漸淡出它們叱咤多年的舞臺(tái)。而在眾多膠片時(shí)代的設(shè)備里，卻有一樣不受王朝更迭的影響，依然能在數(shù)字時(shí)代繼續(xù)綻放它瑰麗的光芒，那就是 電影攝影機(jī)鏡頭。

當(dāng)前電影工業(yè)中有四大鏡頭品牌，分別是德國蔡司（Zeiss）、英國庫克（Cooke）、法國愛展能（Angenieux）、美國潘那維辛（Panavision）。它們?yōu)槿澜珉娪坝^眾帶來了精美絕倫的視覺享受；它們做工精湛，品質(zhì)超群；它們產(chǎn)量極低，售價(jià)昂貴；它們專注業(yè)界，不出消費(fèi)產(chǎn)品；它們的神秘在江湖上被口口相傳。于是，帶著好奇心，我們將去它們的娘家串串門兒，聽聽它們背后的故事，看看那些鏡頭都是怎樣煉成的。。。

以下文字摘譯自《Film and Digital Times》雜志。

英國庫克（Cooke）

從倫敦向北，經(jīng)兩小時(shí)車程，就到達(dá)了萊斯特市（Leicester）。這里是狄更斯時(shí)代的工業(yè)Geming發(fā)祥地。庫克廠就坐落在這座Geming之城的郊區(qū)。

走進(jìn)工廠，首先映入眼簾的是滿墻的電影海報(bào)。門廳的所有墻面幾乎都被海報(bào)覆蓋了，而且大部分是我們熟知的電影，例如達(dá)芬奇密碼、哈利波特與火焰
杯、哈利波特與阿茲班的囚徒、天堂王國、鐵拳男人、007**賭場(chǎng)、斷背山、慕尼黑、翻譯風(fēng)暴、鍋蓋頭、現(xiàn)代啟示錄、巧克力情人……數(shù)不勝數(shù)。很顯然，這里的人們非常喜歡電影，而且他們尤其以那些用庫克鏡頭拍攝的電影為傲。帕特韋伯（Pat Webb）是庫克的材料員，負(fù)責(zé)管理庫克廠的材料進(jìn)出和倉儲(chǔ)。他已經(jīng)在庫克工作了 42年，去年一年他看了250部電影，由此可見庫克人對(duì)電影的熱愛。

一塊平板玻璃讓光線筆直通過，而一點(diǎn)水珠的彎曲表面卻讓人觀察到了另一個(gè)世界。經(jīng)過幾個(gè)世紀(jì)，水珠彎曲的表面*終變成了光學(xué)設(shè)計(jì)中的各種公式。其實(shí)，鏡頭設(shè)計(jì)是純粹的數(shù)學(xué)工作。通俗地說，也就是如何把影像弄進(jìn)攝影機(jī)的小片窗里。想像一下，要把24英里寬的景象，清晰地記錄在24X18mm（35mm電影畫幅）的膠片上，其鏡頭設(shè)計(jì)的難度不亞于一個(gè)大尺寸天文望遠(yuǎn)鏡。

我們先把時(shí)光追溯到1885年，英格蘭，萊斯特市。當(dāng)時(shí)這里是工業(yè)Geming的硅谷，蒸汽機(jī)推動(dòng)著火車，也推動(dòng)著工廠。這個(gè)城市生產(chǎn)紡織品、日用品，當(dāng)然還有其他一些的東西，比如鏡頭。威廉泰勒（William Taylor）和托馬斯泰勒（Thomas S Taylor）兩兄弟在這里創(chuàng)建了一個(gè)生產(chǎn)光學(xué)儀器的公司。

泰勒兄弟堪稱機(jī)械天才，當(dāng)他們還在倫敦讀書的時(shí)候，就建了一個(gè)小工作室，用自制車床開發(fā)光學(xué)設(shè)備。1881年，泰勒兄弟造了一臺(tái)神奇幻燈機(jī)（Magic Lantern）。這臺(tái)用黃銅和木頭造的幻燈機(jī)能放映玻璃底片上的影像。它實(shí)際上更像是兩臺(tái)疊在一起的獨(dú)立幻燈機(jī)，當(dāng)一臺(tái)放映時(shí)，另一臺(tái)可以換片，然后再輪換，這樣播放效率就比較高。它的用途相當(dāng)于我們今天的PPT演示。現(xiàn)在這臺(tái)機(jī)器擺在萊斯特市的斯尼伯頓博物館（Snibston）里。

1887年，威廉赫伯遜（William Hobson）加入泰勒兄弟的公司，負(fù)責(zé)銷售，從此公司改名做TTH（Taylor，Taylor & Hobson）.1894年，約克市的望遠(yuǎn)鏡制作商TCS（T. Cooke & Sons）將三片三組鏡頭技術(shù)授權(quán)給TTH。該技術(shù)很好地解決了鏡片邊緣成像不清晰的問題。于是，**枚庫克鏡頭就在這年誕生了。
隨著電影工業(yè)的興起，庫克開始專注于電影攝影機(jī)鏡頭的生產(chǎn)。在20世紀(jì)的前50年間，幾乎所有的好萊塢電影都是用庫克鏡頭拍攝的。而庫克也對(duì)鏡頭科技有顯著的貢獻(xiàn)，例如1921年，庫克研發(fā)了**枚F2.0大光圈鏡頭；1936年，研發(fā)了**枚變焦鏡頭。

泰勒兩兄弟分別在1937和1938年離世，公司更名為TH（Taylor & Hobson）。1945年，它成為瑞克集團(tuán)（Rank）名下的子公司。瑞克集團(tuán)是由亞當(dāng)瑞克（Arthur Rank）創(chuàng)建，他是英國商業(yè)巨賈，發(fā)家于宗教電影的拍攝，擁有著英格蘭近半數(shù)的電影院和大部分制片公司。到了90年代初，瑞克集團(tuán)大大縮水，鏡頭生產(chǎn)部門不受重視，庫克面臨****的危機(jī)。當(dāng)年的報(bào)紙?jiān)@樣描述庫克的窘?jīng)r：“這里日漸衰敗，海鳥的毛都快從屋頂?shù)目吡镲h進(jìn)來了”。

1998年，一位“穿牛仔褲，黃襯衫，系紅領(lǐng)帶，留著胡須”的美國人帶著一個(gè)商業(yè)計(jì)劃來到庫克，從此這家公司翻開了新的一頁。這位仁兄就是庫克現(xiàn)任掌門萊茲齊蘭（Les Zellan）今天的庫克公司有約70名研發(fā)和制造人員。跟其他光學(xué)企業(yè)不同，庫克只專注于電影鏡頭的研發(fā)制造，不涉及其他用途的鏡頭生產(chǎn)。目前庫克的主要產(chǎn)品是Cooke S4/i 系列鏡頭。一枚S4鏡頭的全部生產(chǎn)工序需耗時(shí)40小時(shí)。下面，我們就來看看一枚庫克鏡頭是如何造出來的。

這次對(duì)庫克的報(bào)道，是多年來媒體被首度允許帶著照相機(jī)在庫克工廠內(nèi)進(jìn)行自由采訪和拍攝。對(duì)于電影業(yè)界而言，這個(gè)創(chuàng)造過無數(shù)奇跡的公司既神圣又神秘。

電影攝影機(jī)鏡頭制造有如科技中的藝術(shù)。對(duì)一枚電影鏡頭的要求，不僅要能在拍攝過程中柔滑地對(duì)人物和各種景物進(jìn)行對(duì)焦，而且要求其操作的結(jié)果跟鏡頭上的刻度完全吻合。

鏡頭制造首要材料是玻璃，純凈的無氣泡的光學(xué)玻璃。目前庫克的玻璃材料主要來自德國肖特玻璃廠（Schott）和日本小原玻璃廠（Ohara）。大約1mm。鏡坯的表面是粗糙的，就像一塊毛玻璃。需要用研磨劑（例如鈰氧化物）對(duì)其進(jìn)行打磨才能令其在庫克鏡頭群中，所使用的玻璃有70種之多，每種玻璃的折射率和化學(xué)成分都不一樣。玻璃材料是玻璃廠根據(jù)鏡片設(shè)計(jì)供應(yīng)的，送來的玻璃已經(jīng)是形狀接近的鏡片坯。但厚度比*終尺寸厚表面變得光潔。打磨的過程，就是把鏡坯的表面變成設(shè)計(jì)曲面的過程。在庫克的打磨工序中，既會(huì)用到先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床，也會(huì)用到有近百年歷史的老式研磨機(jī)。

把玻璃鏡坯的表面研磨成設(shè)定的光學(xué)曲線，幾乎是一個(gè)光學(xué)公司*重要的核心技術(shù)和商業(yè)機(jī)密。鏡頭設(shè)計(jì)匯集了數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等多種學(xué)科。當(dāng)年泰勒兄弟的時(shí)代，鏡頭設(shè)計(jì)都是在紙面上完成的。后來，那些設(shè)計(jì)文稿被裝訂成冊(cè)，成為參考資料。這些古老的文獻(xiàn)，至今仍擺放在庫克的設(shè)計(jì)室里以供查閱，并不時(shí)給設(shè)計(jì)人員帶來啟發(fā)。當(dāng)然，今天的鏡頭設(shè)計(jì)已經(jīng)全部在電腦上完成。
 

   在設(shè)計(jì)室里，庫克的總工程師大衛(wèi).內(nèi)特頓（David Nettleton）先生用一種無比震撼的方式向我們展示了S4鏡頭**的機(jī)械性能，他毫不留情地把鏡頭從1米多高扔到了地上！然后再告訴我們鏡頭毫發(fā)無損（看文章的你千萬不要模仿）。大衛(wèi)的兒子保羅.內(nèi)特頓（Paul Nettleton）也已經(jīng)是庫克的設(shè)計(jì)人員。這種上陣父子兵的組合為高科技的鏡頭制造增添了幾許古老傳承的色彩。

如果用一句話概括鏡頭構(gòu)造，那就是：“鏡片前進(jìn)或后退，讓景物聚焦在焦平面上”。

一個(gè)鏡頭有若干片打磨好的鏡片構(gòu)成，一個(gè)鏡片的單位術(shù)語就是“片”。每片鏡片主要的指標(biāo)包括：直徑、厚度、方向、曲度等等。

鏡片被排列安裝在金屬鏡筒內(nèi)。鏡片的安裝要求非常堅(jiān)固，鏡筒的運(yùn)動(dòng)不但要柔滑，而且成像結(jié)果的精度要與鏡筒外的刻度保持一致。除此之外，在機(jī)械方面，一枚鏡頭要能承受經(jīng)年累月的使用，應(yīng)付極端溫度下的工作，還有機(jī)械碰撞，遭遇飄雨，以及各種令設(shè)計(jì)者崩潰的惡劣挑戰(zhàn)。

機(jī)械部分的運(yùn)動(dòng)精度是保證鏡頭操作精度的關(guān)鍵和基礎(chǔ)，只有機(jī)械部分運(yùn)行精準(zhǔn)，鏡頭操作的結(jié)果才有可能跟鏡頭本身的刻度一致。庫克近年推出的i系列智能鏡頭，就是通過內(nèi)置的傳感器，感知鏡筒內(nèi)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)情況，從而輸出光圈、焦距、對(duì)焦距離等數(shù)據(jù)。

  磨制鏡片的**步，是用數(shù)控機(jī)床將玻璃鏡坯切割成**的直徑。在后續(xù)磨制工序中，鏡片都將保持這一直徑，直至*后成形時(shí)的磨邊工序。

同時(shí)，數(shù)控機(jī)床會(huì)對(duì)鏡坯進(jìn)行成形研磨，打磨出鏡片兩面的光學(xué)中心，曲面和厚度。數(shù)控機(jī)床除了能磨球面鏡片，也能磨非球面鏡片。一臺(tái)數(shù)控機(jī)床每15分鐘磨制一枚鏡片，這有點(diǎn)像用微波爐每15分鐘加熱一份快餐。
  

接下來的工序是細(xì)磨，或稱拋光，就是將鏡片表面的曲線打磨得更平滑。這道工序庫克使用的是所謂的D型研磨機(jī)。這種機(jī)器造于1913年，它有6個(gè)研磨架，每8小時(shí)能研磨120片鏡片。這種本應(yīng)在博物館里展出的機(jī)器，至今仍**而穩(wěn)定地工作在生產(chǎn)一線，這本身就是個(gè)奇跡。
  
  鏡片被放置在蘑菇型的黑色瀝青支架上。半球形的研磨罩以緩慢的速度將鈰氧化物研磨劑隨機(jī)地涂抹在鏡片表面。研磨技師會(huì)定期為研磨罩添加研磨劑。在同一個(gè)研磨架上，可以安放不同的鏡片，同時(shí)進(jìn)行拋光研磨。經(jīng)過拋光，鏡片表面已經(jīng)形成了設(shè)計(jì)的曲面，鏡片的研磨就完成了。也許正是因?yàn)檫@種延續(xù)了近百年的研磨工藝，給了現(xiàn)代科技下的庫克鏡頭一種與眾不同的特質(zhì)。

球面鏡片的表面是一個(gè)固定曲度的球面，而非球面鏡片的表面則是不同曲度的球面的組合。非球面鏡片，中心的曲度就跟邊緣的不同，這種設(shè)計(jì)能有效地消除鏡片邊緣的成像畸變，而且在同等光學(xué)素質(zhì)下，非球面鏡片的體積和厚度比球面鏡片要小。在庫克CXX 15-40mm變焦頭和SK4 6mm定焦頭等鏡頭上都使用了非球面鏡片。
  
  鏡片研磨之后，下一道工序是鍍膜。英國制造業(yè)有句老話：“你造不了你無法測(cè)量的東西”。因此，庫克鏡頭的全部生產(chǎn)工序都是能測(cè)量的，研磨、拋光、組裝，當(dāng)然也包括鍍膜。通常任何玻璃表面都會(huì)有4%的光反射率，也就是4%的光無法通過玻璃。假設(shè)一枚鏡頭有22片鏡片，那么就是44個(gè)反射面，如果每面反射掉4%的光，這鏡頭基本上就是個(gè)墨鏡了。庫克鏡頭的鍍膜能將光線反射消減至0.1%。這種膜是通過硅和鈦的共同作用，將含鎂的氟化物覆著于鏡片表面。具體成分我們不得而知，我們只知道這種膜的厚度僅有1納米。

鍍膜完成之后，要對(duì)鏡片進(jìn)行*后的磨邊。磨邊完成，鏡片就是*終的安裝尺寸了。磨邊完后還有一道工序，是把鏡片的邊緣涂黑。因?yàn)殓R片的邊緣也同樣是一個(gè)反射面，反射的光會(huì)對(duì)畫質(zhì)構(gòu)成影響，涂黑的目的是吸收射到邊緣的光，盡可能降低邊緣的反射率。這道工序是手工操作的。把鏡片放在一個(gè)噴漆架上，然后用噴槍在鏡片的邊緣均勻噴涂上黑色環(huán)氧漆。噴漆完成，一片鏡片就完工了。
 
 

接下來，就要把鏡片安裝到鏡筒里。這道工序在裝配室完成。

一枚庫克鏡頭，有10到14片不等的鏡片，以及大約60個(gè)機(jī)械部件組成。鏡筒是陽極化處理的鋁合金材料。鏡片組被固定在有名的庫克輪架（Cooke Cam）上。輪架是一個(gè)帶有凸輪的鏡箍，凸輪與外圍鏡筒的輪槽契合，這樣輪架就帶著安裝在它上面的鏡片沿著輪槽路徑移動(dòng)。這種凸輪式的鏡筒移動(dòng)方式，比螺紋式鏡筒的摩擦要小得多。庫克鏡頭中的凸輪是用聚合樹脂制造的，這種材料非常堅(jiān)固，它能讓鏡筒在-25℃到55℃工作環(huán)境下柔滑運(yùn)動(dòng)，而且完全不需要任何潤滑劑。
  

安好了鏡片，接下來就是安裝光圈組件。光圈葉片決定了光圈孔的形狀，而光圈孔影響著所謂的“焦外成像”。越接近圓形的光圈孔，其焦外成像就越好。通常相機(jī)鏡頭的光圈葉片在7片左右，光圈孔是多邊形，而電影鏡頭幾乎都接近圓形。

當(dāng)鏡頭的全部組件組裝完成之后。接下來，將是一道不可思議的工序：把所有組件再全部拆下來！這是因?yàn)?*次組裝是“適應(yīng)性組裝”，也就是說，通過**次裝配來測(cè)試各組件間是否有“排斥反應(yīng)”。如果運(yùn)轉(zhuǎn)正常，那么這枚鏡頭中的各組件從此就是一家人了。然后這一家老小將作為一個(gè)整體進(jìn)入后續(xù)的工序。

后續(xù)工序的**步，這家人會(huì)進(jìn)入無塵室進(jìn)行**清潔，特別是鏡片組。庫克的鏡片用丙酮清潔劑進(jìn)行清洗。用什么清潔劑處理鏡片取決于鏡片的鍍膜材料。每個(gè)鏡頭廠商都會(huì)推薦適合自家鏡頭的清潔劑。所以用戶在沒有把握的時(shí)候，不要亂用清潔劑。
  
  清潔完畢后，再次把所有組件重新裝配起來，這次就是“*終組裝”。此時(shí)，裝配完的鏡頭是沒有對(duì)焦刻度環(huán)的。而下一道工序就是給每個(gè)鏡頭量身定制刻度環(huán)。首先，把鏡頭安裝在“對(duì)焦增量儀”上。然后，儀器驅(qū)動(dòng)鏡頭的跟焦齒輪，讓鏡頭從*近對(duì)焦點(diǎn)向無窮遠(yuǎn)推進(jìn)，電腦記錄下該鏡頭的鏡筒旋轉(zhuǎn)位置所對(duì)應(yīng)的合焦距離。

然后，用激光刻字機(jī)根據(jù)對(duì)焦數(shù)據(jù)，在一個(gè)空白的刻度環(huán)上刻出該鏡頭的對(duì)焦刻度。然后再把這個(gè)刻度環(huán)裝在對(duì)應(yīng)的鏡頭上。由此可見，每枚庫克鏡頭的對(duì)焦刻度環(huán)都是****的。而一旦鏡頭被拆開維修，其刻度環(huán)很有可能要重新制作。

如果是i系列鏡頭，還要向鏡頭內(nèi)的傳感器寫入對(duì)應(yīng)的對(duì)焦參數(shù)，讓其輸出的數(shù)據(jù)跟實(shí)際對(duì)焦值等同。

至此，一枚庫克鏡頭就制造完成了。
  
    作為攝影師，鏡頭就是我們的工作伙伴。一枚優(yōu)良的電影鏡頭不但包含著精良的制造工藝，更體現(xiàn)著制造商對(duì)電影的熱愛和一絲不茍的專業(yè)精神。

      從這篇文章中，我們還可以重溫下英國泰勒.霍普森公司（Taylor Hobson Ltd）的誕生。如今，130年過去了，Taylor Hobson 的產(chǎn)品線也覆蓋到粗糙度測(cè)量、輪廓測(cè)量、圓度和圓柱度測(cè)量、表面形貌測(cè)量、平面度和直線度測(cè)量等多個(gè)領(lǐng)域，為工業(yè)制造高精度零件、科研領(lǐng)域、**計(jì)量領(lǐng)域，提供了可溯源、可信的解決方案。上海浦量元精密機(jī)電有限公司將繼續(xù)為廣大客戶提供更加及時(shí)、專業(yè)、貼心的服務(wù)。