MTF 曲线图应该怎么看?

要看懂MTF图,先解释两个术语,对比度和分辨率,
提到对比度,可能会想到Lightroom里为提高画面对比度的滑块,
提到分辨率,可能会想到相机的的感光元件分辨率或照片的分辨率,像1920x1080等,但在镜头的世界里,它们代表着其他东西。

对比度:代表着镜头表现光线亮和暗的能力(例如黑和白)。
对比度越高高,图片内容越清楚
分辨率:代表着镜头对细节的表现能力。
一个好的镜头,必须能够展现足够多的细节,

MTF图给我们提供了很多有用的信息,具体说,通过MTF图,我们可以知道
  1. 分辨率
  2. 对比度
  3. 色散和横向色差
  4. 像场弯曲
MTF图不是万能的,通过它,我们不能知道
  1. 镜头畸变
  2. 径向色差
  3. 色彩复制
  4. 晕影
  5. 眩光

接下来,先说说MTF是如何测试得到的:

大家应该知道,一个镜头的中心比边缘成像能力要好很多,因此只测试镜头的中心或边缘,是不能代表镜头的好坏的,所以厂家会从中心到边缘,选取多个点进行测试。如上图,尼康的全画幅机器,选取了距离中心5毫米,10mm,15mm,20mm的点测试。如果是APS-C画幅,因为感光元件小,会选取3mm,6mm,9mm,12mm等,不同厂家可能不一样

测试方法简单说就是用一些直线,如下图(一般典型的是白色背景的黑色直线),
粗线用来测试对比度,粗度为 10 lines/mm,粗的。
细线用来测试分辨率,粗度为 30 lines/mm,细的。
粗细各有两组,一组与半径平行,叫做Sagittal,另一组与半径垂直,叫做Meridonial,这样做主要是为了测试色散和色差的。

 
完美的成像镜头应该如下图左边,清晰可见,但实际是不存在的,往右镜头成像就是越来越差。
 
 
现在在来看到底如何读MTF曲线。如下图,
 
横坐标代表了到镜头中心的距离,纵坐标代表了对比度和分辨率的值。
最完美的镜头的曲线应该是下面这样的,一条红线一条蓝线,
红线是通过上文说过的粗线测试得到的,代表对比度
蓝线是通过细线测试得到的,代表分辨率
从镜头中心到边缘,镜头对比度和分辨率都是1,但那是不存在的。
普通的镜头的曲线应该是下面这样的(红线代表对比度,蓝线代表分辨率),在中心点,镜头的对比度和分辨率最好,越往边缘越差。
一般来讲,值大于0.9就代表镜头非常优秀,0.7-0.9是优秀,0.5-0.7就是普通,低于0.5就算差了。
注意到线的中级部位有呈波浪状,这表明了镜头的另一个参数素质:像场弯曲(curvature of field)
像场弯曲就是指因镜片缺陷,使平面上发出的光经过镜头成像后,清晰的最佳实像面不是平面而是一个曲面。
有波浪就代表有像场弯曲,越大就越严重,实际情况一般问题不大。

上面的MTF曲线只有两条线,我们更多看到的应该是下面这样的,

从这张图,我们能得到什么?
  1. 对比度
  2. 分辨率
  3. 色散和色差
  4. 像场弯曲
1. 红线,10lines/mm,也就是上面测试时说的粗线,用来测对比度的,
从镜头中心到边缘,数值逐渐降低,表明镜头的对比度从镜头到边缘,逐渐降低。
2. 分辨率,从中心到边缘逐渐降低
3. 色散和色差
还记得测试时粗细都有两组线吗,一组与半径平行,另一组垂直,用来测试色散和色差,这样就分别得到两条线,与半径平行的一组得到实线,与半径垂直的一组得到虚线。
虚线实线越接近,代表镜头的色散和色差控制的很好,越背离,表示越严重。
一些厂家说两条线越接近,代表焦外成像也就是背景虚化越好,但影响虚化的因素还有很多,例如光圈大小,焦距等,所以不能如此武断的下定论。
4. 可以看到稍微有点波浪,表明有点像场弯曲。


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