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如何解读照相机镜头的MTF曲线图

(2015-01-25 06:17:36)
标签:

照相机镜头

镜头特性

mtf

曲线

解读

分类: 摄影交流
如何解读照相机镜头的MTF曲线图

[编者按]此文是近期在协会微信公众平台上发表过的一篇文章,主要是为了使大家更全面地了解照相机镜头方面的知识,现移植至本博客,供朋友们在解读时参阅。

照相机镜头的MTF曲线图显示的是镜头对对比度的客观再现情况,纵轴表示对比度的好坏横轴是标示成像中心点到边缘(对角线)的距离。

如何解读照相机镜头的MTF曲线图

在上述曲线图中所标示的10线(或5线)/mm的曲线越接近1(或10或100,即最大值)说明镜头的对比度表现就越好30线/mm的曲线越接近1,即说明镜头分辨力就越高。“线/mm”这一单位的意思是以1毫米宽度为单位,其中有多少根黑相间的条纹。比方说10线/mm的意思可以理解为在1毫米宽度的范围内排列有10对黑白相间的线条(20线/mm……以此类推)。MTF值的测试需要拍摄按照上述方式描绘图表上,然后根据图表中所标示的测量拍摄结果进行分析最后来得出具体的数值。如果是变焦镜头还需要分别测量远摄端和广角端的MTF值,任何镜头根据它的MTF曲线值就可以基本了解该镜头性能。

    MTF特性曲线图反映出镜头由中心区到边缘位置的画质表现是以图表的水平(横向)轴,由0至21它是代表从35mm影像中心点沿着对角线到画幅边缘的距离,大约是21.5-21.7mm;而图表的垂直(纵向)轴,它是代表镜头在记录这两种不同方向、不同粗线条时所显示的精确度。特性图中的实线虚线,分别对应的是弧状线子午线。理论上,一支完美的镜头会在MTF特性图顶部标示出一条笔直的水平线,它表示该镜头从中心点(部份)对角线边缘位置都具有100%的精确还原度。当然事实上是没有这样完美镜头的。所以一般的MTF特性图中的线是呈曲线状的,由左至右移动(它是追踪镜头由中心到边缘的成像质量变化)时,一般都为曲线并呈下滑趋势

    我们从MTF特性图中可以观察到两种光圈下的得分结果:即分别为镜头的最大光圈f/8.0光圈(对焦方式则设为无限远对焦)。虽然MTF特性图并不包括我们在选择镜头时的其他参考因素,比如镜头的尺寸、价格、最近对焦距离、对焦速度、像差、明亮均衡度以及是否具备可提高影像质素的影像稳定器等不失为一个及其重要的技术性参考指标并可从中得知该款镜头的光学特性这是无可质疑的说的严格点,这“或许”就是照相机镜头最最重要的技术性能指标参数。

比如我们在拍摄单一色彩的花卉比如红色的花卉由于红色的花卉会因为花瓣的皱折不平而产生一些不同的色调变化,如深红色、浅红色等,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摄取的画面更为丰富一些。在这里我们大家明确一个观念——画面在视觉上感受到的锐利度它并不能表明该款镜头的解像率一般高反差的镜头可以产生锐利感也可以在MTF曲线图上得到比较好的测试结果。但是,对于色调变化的记录能力但镜头的色彩还原(即镜头的色彩贡献率)在MTF曲线图上是表现不出的,这是MTF曲线图上一个盲点。一个好的镜头,应该是像柔和,而色调与细节都能表现得非常丰富。

我们完整地解读镜头的MTF曲线图上所标示的曲线,应该是

一是MTF曲线越高越好;

二是MTF曲线越平越好;

三是虚线与实线越靠拢越好。

这里还有两点是需要说明的:

一是镜头的明锐度,即反差度。

MTF曲线图中所标识的10(或5)lp/mm的读数反映镜头的反差表现能力即使微小的差别(2.5%)也能在画面中体现出来因此可以把它看作为是一种最基本的“锐度”。一枚好的镜头在最大光圈的基础上缩小光圈后应该在5lp/mm下径向和切向曲线因同时高于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

二是锐度。

MTF曲线图中所标识的30至40(或20或更高)lp/mm表明一枚镜头的锐度——即再现细节的能力。30lp/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)的再现能力。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图像感应器画幅,如果要得到质量非常理想的7英寸的照片,镜头30lp/mm时曲线的MTF值必须大于50%。而要想在16英寸比较理想的画质其70lp/mm下的MTF值必须能达到或超过65%左右,几乎没有任何镜头可以达到这样好的表现能力,但从理论数据上分析是一个客观的数据。

以下是明锐度,即反差度的实例图:

如何解读照相机镜头的MTF曲线图

 

上述所示图片分别为标示为锐度和反差都好(左一);锐度不但反差好(左二);度好但反差不好(左三);锐度和反差都不好(左四);没有反差就没有锐度(左五)

 如何获得镜头的最佳成像质量——即在镜头最大光圈的基础上缩小2档光圈。

见下图:

如何解读照相机镜头的MTF曲线图


40lp/mm曲线(红色)位于边缘并大于20%(图形右侧)中心点应大于65%(图形左侧)

20lp/mm曲线(紫色)位于边缘并大于45%中心点应大于80%

10lp/mm曲线(绿色)应非常接近5lp/mm曲线

5lp/mm曲线(蓝色)应位于整个X轴上并大于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会有所不同比如目前日本的绝大多数镜头仅以10p/mm和30p/mm作为判读值。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过于的苛刻

 大多数情况下镜头的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)时相对表现都比较差它们的值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档后开始明显好转目前镜头的最佳光学质量在MTF曲线图上均以光圈f/8为基准(最佳光圈),而当光圈值超过f/16后,通常便会发生衍射现象

 以上这些解读看似比较复杂,但能真正读懂并理解,作为摄影人是必懂的摄影知识。本文就写到这里,下一篇就这一话题再续《照相机镜头MTF曲线简易解读法》。

 

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