没有什么比“MTF曲线”，更懂一颗好镜头

汤仲文

原创：巨人摄影2021-02-10

所属专栏：摄影进阶100节“必修课”

通常在选购镜头时，多数摄影师都会为镜头的成像素质，而查阅大量的资料与测评，但是媒体所给出的最终答案总是各执己见，反而让人捉摸不透。

对此，我们迫切地需要一种能够供光学设计人员和最终用户，都可以轻松查阅并理解的统一参考指标，于是MTF曲线图表它来了。

许多镜头制造商都会发布MTF数据来显示其新发镜头的光学素质，帮助我们在选购时获得准确的参照与对比，并且该数据不会被人的主观意见，拍摄主题，相机功能，后期或其他因素所影响。

因此在《摄影进阶100节“必修课”》系列课程的第十七章节中，我们将系统解释MTF曲线图表，帮助您读懂什么是好镜头。

MTF曲线图表能告诉我们什么？

MTF曲线是一种看上去复杂，但实际非常易于理解的概念。

仅需了解一定的基础知识，就能够做出快速的评估，了解镜头的实际分辨率、对比度、色散色差控制能力等。简而言之，它直观地显示了镜头分辨细节和传递对比的能力。

镜头分辨率的度量与我们对图像分辨率的认知有所不同，分辨率仅描述镜头能够捕获多少细节，而不一定是细节的质量。

上图是由黑白线（“线对”）组成的测试图，当存在超越镜头分辨率的细节，经过相机镜头并记录在相机传感器上时，将难以分辨。

即使是较粗的线也会受影响，随着变得越来越精细，对比度和边缘清晰度都会逐渐变差。图像的表观质量主要取决于当这些线条逐渐变窄时，镜头保持对比度的程度。

但是，为了有参考价值或在镜头之间进行公平的对比，我们需要建立一种量化图像质量损失的方法，而这种方法就是MTF曲线。

当然MTF曲线也不是万能的，对于镜头的畸变、色彩还原、渐晕和抗眩光能力无从得知。

MTF曲线是如何获得的？

众所周知，镜头的中心画质通常会好于边缘画质。

因此，单独对镜头的某一个区域进行测量没有任何参考意义，所以MTF数据是由从中心到边缘的多个测量点组成。

在每个测试点上都设有相同形式的“线对”图案，通常是白色背景上的黑色线。较粗的线对用于测量对比度，通常为10线/mm，而用于测量分辨率的较细的线为30线/mm。

线对在设置策略上是以两个不同角度进行放置的，平行于中心对角线的称之为“矢状线”，垂直于中心对角线的称之为“子午线”。

通过两种线对不同方向的检测，可以轻松识别出具有像差的镜头。

具有出色对比度的高分辨率镜头将在黑白之间显示清晰的分界线，并可以清晰地区分矢状线与子午线的30线/mm线对。

另一方面，具有光学缺陷的低分辨率镜头将显示出从黑色到白色的非常平滑过渡，表明对比度很低，并且会模糊30线/ mm线对，甚至完全变成一个灰色斑点，如图上所示。

如何读懂MTF曲线？

不同制造商在MTF数据的测量与绘制上往往存在一定的差异，但是万变不离其宗，我们先从最简单的MTF布局开始。首先需要了解的是X和Y轴的用途，上面是一张没有数据的MTF图表。

X轴（水平）：显示从画面中心到边缘的距离。0值表示为中心，而5、10、15和20则是之前所提到，在全画幅传感器上测试点到中心的距离（以mm为单位）。

在全画幅传感器中，通常选取距离中心5mm、10mm、15mm和20mm处进行测量。在APS-C尺寸传感器中，通常选取距离中心3mm，6mm，9mm和12mm处进行测量，因为传感器尺寸明显小于全画幅。

但是，由于佳能的APS-C图像传感器略小于其他品牌，所以使用0、 5、10和13进行测量。

Y轴（垂直）：表示镜头光线的透射率，当值为1.0（100%）时，则表示完美的对比度和分辨率的保留，而此值越小则表示失去越来越多的对比度与分辨率，直到0为止。

图表中的每个水平线以0.1（10％）的增量绘制，例如0、0.1、0.2等。

现在我们为图表增加两组测试数据。

分别用红线与蓝线进行区分（不同制造厂商会存在一定差异），其中红线表示镜头的对比度变化（由10线/毫米，线对测试获得），而蓝色线则表示镜头的分辨率变化（由30线/毫米，线对测试获得）。

如上文所述，Y轴代表对比度和分辨率的保留程度，这也成为了我们判定一颗镜头某一区域（测试点）质“好”或“坏”的依据。

通常，对比度高于0.9的数值表示非常出色，介于0.7和0.9之间也有着不错的质量，而0.5到0.7之间是可接受的范围，但低于0.5就相对较差了。

MTF图表中的对比度往往会高于分辨率，所以对于分辨率的评估，这些数值标准显然要低一些。

由于MTF测量同时包括矢状线与子午线，因此典型的图表实际上至少包含四条线。

如以上图所示，我们增加一组虚线代表子午线测量结果，这样将成功地绘制一个完整的MTF图表。通过所显示数据，我们可以对镜头的其他光学性能进行更深入的分析。

在MTF图表中，我们仅查看实线（矢状线）和虚线（子午线）之间的距离，就可以了解镜头是否遭受严重的色散和横向像差。

通常情况下实线和虚线彼此接近，证明该镜头色散或横向像差问题较小或不存在。反之亦然，两条线之间的距离越大，该问题也就越严重。

不同镜头制造商的MTF曲线图 无法直接对比

MTF图表可以让有经验的用户对特定镜头有一个更准确的期望值，特别是两个相同规格镜头的对比，当然还可以针对不同焦距下的光学素质进行单独对比。

但是需要注意，虽然我们可以使用MTF曲线图对来自同一制造商的两颗镜头进行对比，但是不同制造商的MTF曲线图，会因测试条件与制表方式的差异，结果将不存在任何参考意义。

并且不同制造商的MTF图表，所表现的数据往往也不相同，例如个别厂商还会增加一整组光圈在F/8时镜头的光学素质测试，这非常有用，可让我们更加了解镜头的最大潜能，并且对最大光圈下的画质损失有更加充分的了解。

结语：

MTF曲线图用一种更清晰的方式，让我们更好地了解一个或多个镜头的相对光学质量。

尽管最初理解起来有些复杂，但如果你读懂以上的基础知识，那么他将是最直观的方式。