MTF 曲線圖應該怎么看?


要看懂MTF圖,先解釋兩個術語,對比度和分辨率,
提到對比度,可能會想到Lightroom里為提高畫面對比度的滑塊,
提到分辨率,可能會想到相機的的感光元件分辨率或照片的分辨率,像1920x1080等,但在鏡頭的世界里,它們代表着其他東西。

對比度:代表着鏡頭表現光線亮和暗的能力(例如黑和白)。
對比度越高高,圖片內容越清楚
分辨率:代表着鏡頭對細節的表現能力。
一個好的鏡頭,必須能夠展現足夠多的細節,

MTF圖給我們提供了很多有用的信息,具體說,通過MTF圖,我們可以知道
  1. 分辨率
  2. 對比度
  3. 色散和橫向色差
  4. 像場彎曲
MTF圖不是萬能的,通過它,我們不能知道
  1. 鏡頭畸變
  2. 徑向色差
  3. 色彩復制
  4. 暈影
  5. 眩光

接下來,先說說MTF是如何測試得到的:

大家應該知道,一個鏡頭的中心比邊緣成像能力要好很多,因此只測試鏡頭的中心或邊緣,是不能代表鏡頭的好壞的,所以廠家會從中心到邊緣,選取多個點進行測試。如上圖,尼康的全畫幅機器,選取了距離中心5毫米,10mm,15mm,20mm的點測試。如果是APS-C畫幅,因為感光元件小,會選取3mm,6mm,9mm,12mm等,不同廠家可能不一樣

測試方法簡單說就是用一些直線,如下圖(一般典型的是白色背景的黑色直線),
粗線用來測試 對比度,粗度為 10 lines/mm,粗的。
細線用來測試 分辨率,粗度為 30 lines/mm,細的。
粗細各有兩組,一組與半徑平行,叫做Sagittal,另一組與半徑垂直,叫做Meridonial,這樣做主要是為了測試色散和色差的。

 
完美的成像鏡頭應該如下圖左邊,清晰可見,但實際是不存在的,往右鏡頭成像就是越來越差。
 
 
現在在來看到底如何讀MTF曲線。如下圖,
 
橫坐標代表了到鏡頭中心的距離,縱坐標代表了對比度和分辨率的值。
最完美的鏡頭的曲線應該是下面這樣的,一條紅線一條藍線,
紅線是通過上文說過的 粗線測試得到的,代表 對比度
藍線是通過 細線測試得到的,代表 分辨率
從鏡頭中心到邊緣,鏡頭對比度和分辨率都是1,但那是不存在的。
普通的鏡頭的曲線應該是下面這樣的(紅線代表對比度,藍線代表分辨率),在中心點,鏡頭的對比度和分辨率最好,越往邊緣越差。
一般來講,值大於0.9就代表鏡頭非常優秀,0.7-0.9是優秀,0.5-0.7就是普通,低於0.5就算差了。
注意到線的中級部位有呈波浪狀,這表明了鏡頭的另一個參數素質:像場彎曲(curvature of field)
像場彎曲就是指因鏡片缺陷,使平面上發出的光經過鏡頭成像后,清晰的最佳實像面不是平面而是一個曲面。
有波浪就代表有像場彎曲,越大就越嚴重,實際情況一般問題不大。

上面的MTF曲線只有兩條線,我們更多看到的應該是下面這樣的,

從這張圖,我們能得到什么?
  1. 對比度
  2. 分辨率
  3. 色散和色差
  4. 像場彎曲
1. 紅線,10lines/mm,也就是上面測試時說的粗線,用來測對比度的,
從鏡頭中心到邊緣,數值逐漸降低,表明鏡頭的對比度從鏡頭到邊緣,逐漸降低。
2. 分辨率,從中心到邊緣逐漸降低
3. 色散和色差
還記得測試時粗細都有兩組線嗎,一組與半徑平行,另一組垂直,用來測試色散和色差,這樣就分別得到兩條線,與半徑平行的一組得到實線,與半徑垂直的一組得到虛線。
虛線實線越接近,代表鏡頭的色散和色差控制的很好,越背離,表示越嚴重。
一些廠家說兩條線越接近,代表焦外成像也就是背景虛化越好,但影響虛化的因素還有很多,例如光圈大小,焦距等,所以不能如此武斷的下定論。
4. 可以看到稍微有點波浪,表明有點像場彎曲。


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