如何读懂MTF曲线

对比度和分辨率

在我们谈论MTF之前，最好先熟悉“对比度”和“分辨率”这两个术语，因为这两个术语在本文中已广泛使用。对于大多数摄影师而言，“对比度”一词与Photoshop或Lightroom中的滑块相关联，如某些人所说，该滑块用于增加图像的整体对比度并使图像“弹出”。另一方面，分辨率通常与像素的传感器和图像分辨率相关，例如“ 800 x 600”。虽然这两个术语听起来像彼此无关，但实际上它们在光学上是相互关联的，并且含义不同。在光学领域，分辨率代表镜头能够透射的精细细节（也称为“微对比度”），而对比度代表镜头区分不同光强度（例如黑白色的能力）。当对比度水平显着下降时，黑白线最终会变成灰色且难以区分。

清晰度：分辨率和锐化度

如果我们现在将“主观清晰度”从方程式中剔除，并尝试或多或少地客观地定义该术语，我们将意识到清晰度由两部分组成：分辨率和锐度。分辨率和锐度都同等重要，因此会影响整体的清晰度。如先前所定义，分辨率是镜头能够透射的细节量。镜头会解决所有这些细小的羽毛和头发细节，然后将其传输到成像传感器。另一方面，清晰度并不是解决精细细节，而是解决图像边缘之间的过渡。可以通过许多因素极大地提高清晰度，例如相机内锐化，下采样和在后处理中应用锐化。另一方面，分辨率无法更改–如果镜头无法解析精细的细节，则在拍摄图像后无法添加这些细节。因此，如果一开始的图像非常柔和，则无法通过稍后对其进行锐化来添加缺少的细节。看一下另一个图像样本：

图像顶部的第一个裁切显示低清晰度和高分辨率。镜头能够解决很多细节问题，但是边缘之间的过渡并不是突然的，这使图像显得有些柔和。中间的第二张图像缺乏分辨率，但清晰度很高（边缘过渡），因为应用了过多的锐化使图像看起来更清晰。如您所见，完整的细节无法完全恢复，因此某些功能被严重夸大了。最后一张图像具有很高的清晰度和分辨率，这使我们认为它是三个图像中最清晰，最详细的。此示例表明，我们对清晰度的感知高度依赖于分辨率和锐化度。

现在，您已经了解了对比度，分辨率和锐化度对获得清晰图像的重要性，让我们更进一步，讨论测量和量化镜头性能。

MTF是什么？

由于感知的清晰度始终是主观的，因此仅通过查看图像中的细节就无法量化镜头性能。正如我在上面指出的那样，太多的变量会影响我们的感知。因此，制造商提出了客观的方法来测量受控实验室环境中的镜片性能，或者通过计算机模拟（在下面的模拟MTF数据中更多）来估计镜片的潜在性能，而无需依赖于人类的感知。这种公认的镜头性能度量标准称为MTF，代表“调制传递函数”。由于没有透镜能够完美地透射光，因此MTF在量化对比度和分辨率的损失方面非常有用。锐度不适用于此处，因为我们不是在谈论我们感知到的清晰度，而是严格地讲镜片能够以最大对比度解析大量细节的能力。

MTF的优点之一是，它能够在单个图表中提供大量有用的信息。MTF图表可能会提供以下一些或全部数据：

镜头分辨率（最大和最小光圈的中心到极端角）

镜头对比度（最大和最小光圈的中心到极端角）

散光和横向色差

场曲率

焦点转移

该数据可以揭示有关镜头整体性能的大量信息。同样的数据也可用于比较同一制造商的不同镜头之间的分辨率和对比度。但是，不能在不同品牌之间比较MTF数据，并且MTF图表无法提供其他光学数据，例如：

失真

纵向色差

色彩还原

渐晕

镜头光晕

因此，尽管MTF图表可用于评估某些数据，但它们不能提供镜头光学性能的完整图像。大多数制造商得出的结论是，提供MTF数据已足够，并且上述缺陷从未纳入特定的镜片测试或其他图表中。同样重要的是要注意，通常也不提供变焦镜头在短焦距和长焦距之间的性能。例如，对于70-200mm的镜头，制造商将仅提供70mm和200mm的最短和最长焦距的MTF数据，而在这两者之间没有提供。这就是我们（和许多其他站点）在检查镜头时专注于上述光学问题和数据不足的原因之一。

如何测量MTF数据

现在，我们来谈谈测量MTF数据的实际过程。您可能已经知道，镜头的性能从其中心到极端角落都可能有很大差异。大多数镜头都经过优化，可以在中央表现出色，但是在锐利度方面开始向角落分散。具有“神奇”光学设计的镜头在整个图像框架中可能非常坚固，但这种镜头很少-甚至一些最好，最昂贵的专业级镜头也存在各种光学问题。因此，仅拍摄图像帧的一部分并评估其清晰度将是非常有限的，这就是为什么MTF数据由多个要测量的点组成的原因：从帧的中心到极端的角落。这是尼康提供的图像，显示了评估镜头性能的每个点：

这些红点是细线图案，在距图像帧中心的特定位置或这种情况下的24x36mm全帧FX传感器进行分析。在距传感器中心5mm，10mm，15mm和20mm处进行测量。

镜头性能的评估是通过简单的直线完成的，通常是白色背景上的黑线。较粗的线对用于测量对比度，通常为10线/毫米，而用于测量分辨率的较细的线为30线/毫米。看看尼康提供的以下图表：

如您所见，粗线和细线分别以不同的间隔放置，以分别测量对比度和分辨率。线组在策略上以两个不同的角度放置-一个与框的中心向外成一定角度，平行于镜头的半径并指向中心（也称为“矢状”），另一个朝相反的方向成角度（也称为“矢状”）。被称为“子午线”）。这样做是有原因的–由于镜头像差，某些镜头在分辨指向一个方向的细节方面非常好，但在分辨指向另一个方向的细节方面却不太好。对于MTF测量，同时提供了矢状面和子午面数据，有助于轻松识别出散光的晶状体。

如何阅读MTF图表

既然您知道了线组的放置和测量方式，现在是时候了解如何阅读典型的MTF图表了。请注意，所有制造商在如何显示MTF数据以及实际绘制哪些数据方面都有自己的方法，因此，一个单独的“ howto”指南不足以涵盖所有内容。这就是为什么我由制造商分开这部分。在开始具体说明之前，让我们先了解一下MTF图表的典型布局。

如果我们检查表示镜片对比度的红色曲线，我们会发现镜片在中央具有很高的对比度，然后逐渐降低到镜框中央，然后在中间急剧下降（10mm标记） ），然后在中框和拐角之间拾取，然后再次急剧下降到极端的拐角处。分辨率从中心开始相当强，然后逐渐下降到框架的中间，然后在中间和拐角之间稍微上升，然后在拐角处急剧下降。这一切意味着，在这个特定的光圈下，如果您拍摄了平坦目标的照片，您会看到令人印象深刻的中心性能，该性能逐渐向中间下降，然后在拐角处急剧下降。

您可能想知道垂直Y轴上的哪个数字对于对比度和分辨率都可以视为“好”或“坏”。通常，对比度通常会高于MTF图表中的分辨率，因此，高于0.9的图像表示出色的对比度，介于0.7和0.9之间的图像通常非常好，介于0.5和0.7之间的图像表示平均值，而低于0.5的图像则柔和/差。对于分辨率，这些数字显然要低一些。