舵主谈滤镜（一）——国产滤镜“内幕解密”之玻璃镀膜（天下维仙）

2016年，AMS著名车评人夏东在评价捷豹（Jaguar）在中国投产的第一部轿车XF底盘时，曾这样说到：“这台车的底盘平台，承载核心是钢的。正是因为它是钢的，所以国产起来更加容易和方便。铝（底盘）车要想国产，那么在生产设备、基础设施建设、生产工艺各个方面都是非常耗成本的，最后材料仍然很耗成本。这种投资，相对于日后的销量，之间的比例你可以知道，是不太具备经济效益的”[1]。

近年来，国内相机方形插片滤镜市场发展如火如荼，一方阵营是英国李滤镜（LEE Filters 1967年）和美国辛格瑞（Singh-Ray 1962年）为代表的历经半个世纪时间检验的国外进口品牌，另一方阵营则是普遍只有2-4年生产经验的国产新兴品牌，国内消费者在面对铺天盖地广告宣传的时候，往往举棋不定无所适从。从产品类型看，李滤镜分为100mm、SW150、Seven5三大系统，每个系统的滤镜类产品又涵盖了中灰渐变镜、中灰减光镜、偏振镜、彩色渐变镜、组合渐变镜、黑白摄影滤镜、星光镜、雾化镜、网状镜、低反差镜、色温镜、色彩补偿镜、色彩校正镜、三基色镜、红外镜、紫外吸收镜、荧光校正镜、钨光校正镜、减光色温组合镜等，约32个系列共609种规格型号[2]；国产滤镜无一例外的分为中灰渐变镜、中灰减光镜、偏振镜三类，细化到系统分类和档位规格，仅3个系列共16-38种规格型号。从材质和生产工艺看，李滤镜针对不同产品类型特征适宜的选择了树脂、玻璃和聚酯材质，并根据材质的物理特性采取了手工透染、机器滚染、着色熔融玻璃、玻璃表层蒸镀等制程；国产滤镜不论类型几乎无一例外的采用了对透明玻璃镀膜的工艺。

提起玻璃渐变镜，抗划伤、抗老化、高透光、不偏色、耐腐蚀……一大堆溢美之词相信中国消费者背得是滚瓜烂熟，说到这里，似乎整个事情都变得简单了，那就是玻璃有着任何材质都无法比拟的优点。那么，既然玻璃滤镜如此美好，为何有着半个世纪历史的国外厂商——英国李滤镜和美国辛格瑞非要固执50年，偏不选用玻璃作为渐变镜材质，甚至笨到要搞几条不同工艺的生产线呢？假设常情如表面现象所看到的那样，本文开头也真不需要煞费苦心的说车了。

言归正传，国产渐变镜使用玻璃材质，从本质上讲，是为了匹配一“镀”到底的国内生产工艺。对全透明玻璃镀膜，是目前国内厂商在滤镜生产中工艺相对成熟且应用最为广泛的加工方式，以至于到了“无膜不镀”、“凡镜必镀”的地步。

我们知道，自然界中的太阳光通过三棱镜后，会被分解成按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫次序连续分布的彩色光谱。人眼可以感受的可见光的色散谱根据波长依次为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫，对应的波长/频率在下图中列出（见图1）。

图1 棱镜光谱分解及人眼可见光色谱与波长/频率对照图

自然光照到物体上时，一部分光被物体反射，一部分光被物体吸收（若是物体透明，一部分光还会发生透射）。不同物体，对不同颜色的光反射、吸收和透射的情况不同，因此呈现不同的色彩（见图2）。

图2 自然光的透射、吸收和反射现象

玻璃镀膜渐变镜的生产工艺是通过镀膜机把十多层离子膜一层一层的电镀到透明玻璃上面（见图3）。

图3 国产镀膜渐变镜物理结构实物图

渐变镜之所以称之为“渐变”，是因为其灰度通常呈现出深浅不一的特性，因此每覆盖一层离子膜，镀膜机都会相应的调整，从而保证镀上去的每一层膜都有厚薄上渐进的变化，即灰度深的部位镀膜厚，灰度浅的部位镀膜薄。殊不知这种工艺制程，却蕴藏着致命的技术缺陷：当光线通过镜片时，即意味着通过了这十多层镀膜，而每一层镀膜都形成一个相对独立的界平面，光线通过多层界平面时，必然发生多次吸收和反射现象，由于镀膜厚薄不均，导致每层界面之间对各个波段的光线反射率和吸收程度不同，因此渐变镜表面只要是有灰度的部分，都会同时呈现出不一致的色偏现象（偏黄或偏蓝、偏绿或偏紫）。反映到实际拍摄过程中就是：当我们在使用镀膜工艺生产的渐变镜上下移动拍摄照片时，会发生色温值忽冷忽热的变化（见图4）。而这简单说来就是因为镀膜的不均匀导致渐变镜在不同灰度部分对可见光颜色波长过滤吸收的不一致造成的：镀膜部位吸收大部分570～750nm的波长光线，而380～570nm的波长光线进入镜头更多，那么照片就偏冷；若镀膜部位吸收大部分380～570nm的波长光线，而570～750nm的波长光线进入镜头更多，那么照片就偏暖（国内加工厂可根据厂商要求，会做成“上暖下冷”或“上冷下暖”的形式，却始终无法调整到一致的状态）。

图4 国产镀膜渐变镜对可见光光谱吸收示意图

我们再来看49年历史的李滤镜（LEE Filters）和54年历史的辛格瑞（Singh-Ray）生产渐变镜上采用的光学树脂材质（一般是CR39），两者都是由有着20～30年丰富生产经验的工人手工浸染制作。

参观『李滤镜』手工制作工厂 - 职业摄影师迈克·布朗

从镜片的边缘可以清晰的看到，但凡有灰度的位置，染料已经渗透到了光学树脂的有机分子当中，而不是像对透明玻璃镀膜那样只覆盖在表面，换句话说，只要是浸染过的部分，调配染料的活性基团都是和有机材料分子稳定键合并呈均匀态分布的，已经发生了化学变化而不是物理变化（见图5）。在这里国产滤镜宣传中诋毁树脂滤镜褪色的谣言不攻自破。

图5 进口光学树脂渐变镜物理结构实物图

由于这种结构足够简单，当可见光透射过染色的灰度部分时，不同波长光线只发生总量上的同步削减，而不会出现多层镀膜对不同波长光线吸收率不同步的现象，因此光学树脂灰度部分（不分深浅）的色温值和色偏差值将永远保持一致（见图6）。说到这里，似乎已经触及到了光学树脂的技术核心，那就是：精确的染料配方配比、染制时间和温度控制等，只要在生产过程中做到精准把控，那么色温值和色偏差值就是可调配的。

图6 进口光学树脂渐变镜对可见光光谱吸收示意图

不得不承认的是，李滤镜（LEE Filters）这半个世纪来就是靠上面这些纵横天下的独家技术垄断赢得了全球细分专业市场（职业风光摄影师、舞台及电影现场布光、建筑滤镜设计）的认可，以至于在其官网首页打出了“Masters of Light”（光影掌控之集大成者）自信满满的广告语（见图7）。在当前世界同类产品的市场份额当中，还有海泰（Formatt-Hitech）、洛斯可（Rosco）等品牌，但在色彩和光线上真正能够谈得上精确控制和管理的只有一家——处于核心技术垄断地位的李滤镜（LEE Filters），毕竟它的背后，是令所有竞争对手望而生畏的潘那维兴/潘纳维仙（Panavision）国际公司（各位同学可谷歌维基百度自行脑补，自己动手，丰衣足食）。

图7 LEE Filters官方网站首页宣传海报

奔驰（Benz）和宝马（BMW）公司，之所以在汽车行业内处于领头羊地位，是与其在基础研究领域所做的一流的创新是分不开的，两家公司除了专利技术外，在基础研究领域的投入都毫不吝啬，有着十分深厚的积淀[3]。从某种意义上讲，跨国公司、大集团对旗下产品研发资金的投入和技术储备的重视往往不遗余力，这正是构成百年企业核心竞争力的最关键因素。所以，李滤镜和辛格瑞还真不是“犯傻”，近半个世纪的生产技术储备和数以万计的测试反馈——把最恰当的生产工艺匹配到最合适的产品类型上，做到原材料的精准投放，从而达到同时期产品的最佳使用效果，实质上这才是两个舶来品的设计研发哲学。

而近年来国产品牌滤镜广告中似乎很热衷于“超越LEE和Singh-Ray”的豪言壮语，不禁让人联想起国内“哈弗H8完胜卡宴和ML350”的报道[4]。越和人家比，自己的气势就越低，你把人家看眼里，人可不一定把你放眼里（见图8）。