解读镜头的MTF图

科学技术类 2009-12-14 00:07:18 阅读323 评论0   字号：大中小
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一、解读MTF曲线图
在细节显示、解像力部分，目前做得的最好，而且同时是最多人采用的就是以MTF(Modulation Transfer Function) 为基础的测试程序。
MTF是使用反差对比的概念来检定镜头解像力。所谓的反差对比就是1mm的宽度中，正弦浓度变化反复有几次的意思（请想象空间频率如同海浪一样的波型变化）；原本充足的反差可以很容易辨识出两条线来，而当空间频率加大时，也就是线条越紧密时，反差也逐渐缩小，终于反差衰减到全部变成灰色，再也分辨不出黑白条纹来，就表示镜头的解像力已到极限，因此，藉由拍摄MTF测试图，可以得到两种数据：对比和锐利度，而藉由计算线条密度和MTF之间的关系，大概会呈现MTF随着空间线条的增加而减少的情形。
通常MTF曲线的趋势，若斜率越大，代表镜头分辨率越糟，另外代表的意义是镜头所能表现的细节有限，而MTF的曲线所包围的区域越大，相对斜率也较小，镜头分辨率也越好，数字摄影技术会针对镜头的MTF曲线设计算法则，使影像的细节呈显出来。

怎样阅读MTF图表?
MTF特性图是Modulation Transfer Function，是一种测试镜头反差对比度及锐利度的评估方法。由35mm中心区至边界位置，划出与对角线平行的幼细线条，这些线条称为弧线，在MTF图中则简称”S”；
而另外一些和弧状线成直角的是子午线，或称”M”。这些重复而幼细的并行线以每毫米30条排列，可用来评估镜头记录细节的精细度(或称解像度)；而对某些光学设计艺术者更为重要的是镜头反差对比性能，可藉由另一组以每毫米10条排列的较粗线条量度。一支好的镜头无论在拍摄与对菲林平面对角线平行的弧状线或是与之垂直的子午线都应有相同的准确性。但世界上并没有完美的镜头，尤其在子午线向，你会发现影像边缘区比中心区域较难得到精细的还原度。换句话说，几乎所有的镜头在中央部分的明锐度是明显比边缘部份为佳。

MTF特性图反映出镜头由中心区到边缘位置的画质表现。图表的水平轴，由0至20，代表从35mm影像中心点沿着对角线到画幅角位的距离，大约是21.5毫米。图表的垂直轴，代表镜头在记录这两种不同方向、不同粗幼线条时所显示的精确度。特性图中的实线及虚线，分别对应弧状线及子午线。理论上，一支完美的镜头将会在MTF特性图顶部划出一条笔直的水平线，代表镜头从中心部份到边缘位置都具有100%的精确还原度。当然事实上并不存在这样完美的镜头，因此一般的MTF特性图中的线是呈曲线，由左至右移动(追踪镜头由中心到边缘的质素变化)时，曲线趋向下滑。
从MTF特性图中，可以观察到两种光圈下的得分结果：光圈全开及f/8.0光圈，对焦方式则设为无限远对焦。虽然MTF特性图并不包括另外一些选择镜头时的重要考虑因素，例如尺吋、价格、处理、最近对焦距离、自动对焦速度、像差、明亮均衡度以及是具备可提高影像质素的影像稳定器等，它不失为一个技术性的参考，从中得知个别镜头的光学特性。
如果是拍摄一件单色的衣服，例如绿色，衣服会因为皱折起伏而产生不同的色调变化，如深线、浅线等，这时反差适中的镜头所能纪录的色调变化会比反差过高或过低镜头来得丰富。在这里必须建立一个观念：锐利感并不等于高解析力，高反差的镜头可以使人产生锐利感也可以在MTF图上得到很好的测试结题。但是，对于色调变化的记录能力，在MTF图上是表现不出的，这是MTF的盲点。一个好的镜头，应该是呈像柔和，而色调与细节都能表现丰富。
二、再读MTF曲线图
目前我们越来越多地接触到MTF值的概念，一些镜头的广告和说明书中也直接列出MTF值图表。上次我们对MTF曲线图进行的简单的说明，本文将结合实际曲线进一步进行讲解，希望对大家的认识有进一步的帮助。
简单来说, MTF曲线记住以下三点就可以了：
1。曲线越高越好；
2。曲线越平越好；
3。虚线与实线越靠拢越好。
注意：下文可能帮助你初步了解MTF值，但仅此而已.真正的MTF概念十分复杂，不是这样一篇短文能解释清楚的。
MTF = 模量传递函数
MTF测试是目前最精确和科学的镜头测试方法.瑞典权威的《摄影》杂志对它的解释是：
“MTF测试使用的是黑白逐渐过渡的线条标板，通过镜头进行投影.被测量的结果是反差的还原情况。如果所得影像的反差和测试标板完全一样，其MTF值为100%。 这是理想中的最佳镜头，实际上是不存在的。如果反差为一半，则MTF值为50%。0值代表反差完全丧失，黑白线条被还原为单一的灰色。当数值超过80%(20lp/mm下)则已极佳。而数值低于30%则即使在4X6英寸扩印片下影像质量仍较差。测试分径向和切向两种方向。如果两者相差较大，说明镜头遭受较严重的像散。较高的空间频率值(即lp/mm值，可理解为分辨率)如30lp/mm与20lp/mm相比，其MTF值通常较低。”（注：这里的反差表现在画面中的表现相当于我们所说的“明锐度”。）
如何解译MTF值:
反差/明锐度:
5(或10)lp/mm的读数反映镜头的反差表现.即使微小的差别(2.5% ！)也能在画面中体现出来！你可以把它看作一种最基本的“锐度”。一枚好的镜头在光圈收小后应该在5lp/mm下径向和切向同时高于95%。低于90%即表明镜头表现不佳。
一枚明锐度好而锐度差的镜头通常比明锐度差而锐度高的镜头看上去更锐利！不过，锐度和明锐度两项指标通常相辅相成。
锐度:
10至40(或更高)lp/mm表明一枚镜头的锐度——即再现细节的能力。40lp/mm表明镜头再现物体非常细微细节（如人像摄影中的头发丝）的能力。此时即使MTF值的差距较大(如10%)也无法直接在画面中辨认出来。按照人眼的辨别力和35mm胶卷的片幅，如果要得到质量非常理想的7英寸的照片，镜头20lp/mm下的MTF值必须大于50%。而要想在16英寸下仍有非常理想的画面质量，其70lp/mm下的MTF值竟须超过63%！几乎没有镜头可以达到这样好的表现！
辨别好镜头的简易法则(收小两档光圈)：

40lp/mm曲线(红色)须位于  边缘>20%(图形右侧)   中心>65%(图形左侧)
20lp/mm曲线(紫色)须位于:  边缘>45%   中心>80%
10lp/mm曲线(绿色)须十分接近5lp/mm曲线
5lp/mm曲线(蓝色)须于整个X轴上>95%
以上的MTF曲线评价方法参考自德国的《彩色摄影》杂志。 其它杂志或机构的评价标准可能会不同。根据MTF曲线对镜头作评价时还须考虑到镜头的不同种类，如对超广角镜头的边缘成像质量不能苛求。
大多数情况下切向曲线比上述标准要低一些。 而径向曲线的值相对则较高。
注意:镜头在极端光圈（即最大光圈和小于f/16）时相对表现较差！它们的值不代表镜头所能达到的最佳光学质量!最佳光圈通常为最大光圈收小 2-3档。
锐 度 和 反 差:
锐度和反差均极佳
锐度不佳，但反差颇佳
颇锐利但反差不佳
  锐度和反差俱差
反差尽失锐度无从谈起
以下图表横轴代表视场半径(距中心距离),纵轴代表MTF百分数值,实线虚线分别代表径向,切向值

Canon EF 1.2 85mm L 于f/5.6
表现出色——明锐度和锐度俱佳

Canon EF 2.8 20mm USM 于f/8
明锐度相对较好但再现细节的能力有限(切向于40lp/mm)

Sigma AF 2.8-4.0 28-70mm 于70mm f/8
锐度好但明锐度不佳(5lp/mm差于90%)

Sigma AF 2.8-4.0 28-70mm 于28mm f/2.8 (全开光圈)