章前篇 5D Mark Ⅲ作品展

MTF曲线的解读

本书提供了很多佳能镜头的MTF曲线，MTF曲线是衡量镜头光学质量的重要手段。在这里简单地谈一下如何快捷地看懂MTF曲线。MTF曲线是一个二维图表，是模量传递函数的图表化，可以形象地反映出镜头的反差、分辨率、焦外成像和部分像差，可以说是目前评价一个镜头清晰度最为综合、精确的方法。实际上MTF曲线也是有局限的，后面会具体说明。

在介绍如何读MTF曲线之前，先要弄明白几个小问题。

分辨率。分辨率又叫解像力，是指镜头清晰地再现被摄景物细节的能力。镜头的分辨率越高，所拍摄的影像越清晰、细腻。其单位是线对/毫米（lp/mm）。分辨率和反差是摄影镜头的两大重要指标。

反差。反差又叫明锐度，是指镜头鲜明地再现被摄景物亮部、中灰、暗部层次，影纹细节，亮度对比的能力。反差高的镜头，成像轮廓鲜明、边缘锐利、影调明朗如同刀削斧劈；反差低的镜头成像边缘和轮廓比较“肉”，反映明暗对比的能力差。

径向和切向。测试中像场内的分辨率标板或光栅中的黑白线条，应按两个主要方向放置，这两个方向是检验光学成像系统的法定方向。也就是径向和切向两种，径向就是平行于镜头成像圈半径方向上的线条，切向就是平行于镜头成像圈切线方向上的线条。在同一空间频率的曲线上，径向和切向两根曲线越接近，镜头的焦外成像就越柔和。两根曲线越远，表明镜头像差越大。

空间频率。空间频率的单位是“线对/毫米（lp/mm）”。（5～10）lp/mm的曲线反映的是镜头的反差表现，（10～40）lp/mm的曲线反映的是镜头的分辨率。

基本方法原理

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，所测量的是影像的还原情况。如果所得的影像和测试标板完全一样，那么其MTF值为1（100%），当然，这是“理论上的最佳镜头”，实际上是很难存在的；如果反差为原图的一半，则MTF值为0.5（50%）。数值为0代表反差完全丧失，黑白线条被还原为单一的灰色。对于胶片而言，MTF曲线测试的是某一镜头加上某种胶片的清晰度，而对于数码相机而言，测试的是某一镜头加上某种机身的清晰度。

最典型的MTF曲线及其解读

最典型的MTF曲线，是以空间频率作为横轴，以还原状况作为竖轴的曲线。坐标图横轴从左至右，代表的是镜头成像像场圆心到边缘的半径位置。左边的0代表像场的中心，最右边是像场半径边缘（35mm胶片大概是21mm）；坐标图纵轴从下到上，从0到1（100%），代表成像达到所拍实物状况的百分比。每一条曲线只代表一种空间频率，实线一般代表径向曲线，虚线一般代表切向曲线。

由于MTF曲线表明的是一支镜头在某个焦距、某挡光圈、无限远的清晰度，所以它只是一个“切片”。网络上一个比较普遍的标准参考自德国的《彩色摄影》杂志，是对一个优秀镜头在其最佳光圈下（从最大光圈缩小两挡）成像的评价标准：

5lp/mm曲线——整个横轴上，径向和切向同时>95%

10lp/mm曲线——十分接近5lp/mm的曲线

20lp/mm曲线——中心（左侧）>0.8（80%），边缘（右侧）>0.45（45%）

40lp/mm曲线——中心（左侧）>0.65（65%），边缘（右侧）>0.2（20%）

在大多数情况下，径向曲线的值会相对较高，切向曲线标准要低一些。好的镜头曲线比较“平直”，从中心到边缘成像质量下降得少些，径向和切向曲线的差异也小些。“理想镜头”的成像曲线应该是一条接近于1的高位置水平横线。所以简单来看，一支镜头的综合光学素质可以用曲线与纵横两轴所围的线下面积的大小来确定。MTF曲线线下面积大的镜头，其光学质量一定好，因为它的反差和分辨率都高，或其中一项明显高。

实际上，普通镜头的MTF曲线规律如下:

1.普通镜头的MTF曲线是一条从最高点往右，逐渐下降或有曲折的曲线，表示镜头在中央成像最好，越往边缘越差。

2.除了特殊的微距镜头以外，绝大多数镜头最大光圈和最小光圈的MTF曲线表现一定比最佳光圈的MTF曲线表现差。

3.长焦镜头的MTF曲线表现通常比广角镜头的MTF曲线表现好。

例子——对比解读

我们可以以佳能EF 14mmL镜头第一代、第二代的MTF曲线对比看其成像质量改善。EF 14mm F2.8 L 是佳能在1999年推出的，EF 14mm F2.8 L II是2008年8月推出的。从图上可以明显地看出，新款镜头UD镜片的使用使像场边缘的成像质量有了很大提升，新款镜头还原率都在30%以上。反差也有了较大进步，10lp/mm时的径向分辨率全像场都在98%以上。30lp/mm时的中心径向分辨率达到了90%，令人惊讶。与第一代镜头相比，新镜头各个空间频率上径向和切向曲线的差距有所减少，这意味着新镜头有着更好的像散控制和焦外成像效果。另外，新镜头的场曲控制明显比老镜头强。

图注：在佳能公布的MTF曲线中，黑色和蓝色分别代表f2.8和f8时的曲线；粗线和细线分别代表10lp/mm和30lp/mm的空间频率；实线和虚线分别代表径向和切向的曲线。

局限性

上边说过，MTF曲线表明的是一支镜头在某个焦距、某挡光圈、无限远时的清晰度，所以如果要全面地评价一支镜头应该由很多条不同焦距、光圈、物距的MTF曲线来描绘，事实上，任何曲线都是不全面的。而且，MTF曲线只能表现镜头的分辨率、反差、球差、彗差、场曲等参数，但无法表现出镜头的色彩还原、畸变、眩光以及“味道”等方面的状况。

需要额外说明的是，本书使用的佳能EOS系列镜头的MTF曲线是由佳能官方公布的，采用综合计算方式，而不是实际测量的方式。从理论上来讲，实际测量方式得到的MTF曲线会低于计算方式得到的结果。出于这个原因，不同厂家的镜头依靠厂方公布的MTF曲线是不能比较的，因为有些厂家习惯公布计算得到的MTF曲线，而有些厂家则公布来源于实测的MTF曲线。