浅说镜头的MTF值.doc

淺說鏡頭的MTF值
及其對市場流行鏡頭的實際指導意義
作者：江少軍

鏡頭的MTF值在分析判斷一個鏡頭的成像質量上的作用，已經被于琪林等人在不同的雜誌報紙上給予了詳盡的闡述。但是，由於其圖表複雜，每個鏡頭在不同光圈和不同焦距處都有一個曲線圖，因此，對於一般讀者而言，常感到無所適從。不象對於解析度指標那樣，簡單明瞭，一眼就可看出某鏡頭在中心解析度是××線對/毫米，在邊緣是××線對/毫米。但是，解析度資料在不同的實驗條件下是不可比較的，並且所測結果的離散率很大。因此就出現了“英國資料”、“美國大衆攝影資料”、“德國測評”、中國的“錢元凱資料”、“于琪林資料”等，令讀者眼花繚亂。某一鏡頭在這個資料中表現非凡，位元列前茅，而在另一個資料中則表現平平，評價一般，令欲購買者無所適從。好在瑞典哈蘇實驗室從1991年開始，使用MTF專用測試設備，固定專職檢驗員，八年來已經測試了400多款35mm相機鏡頭，分別給出了客觀公正的評價，爲使用者和製造商提供了指導性資料。
淺談MTF值的含義
MTF值（模量傳遞函數）是對鏡頭的銳度，反差和解析度進行綜合評價的數值。對於一個平面黑（白）色物體，它的線對頻率是0。此時，任何一個最簡易的鏡頭都可以完整的體現出這一反差。即MTF值等於1。而對於純黑和純白相間的線條（反差爲100%）來說，隨著線對頻率的提高，通過鏡頭表現的反差就相應減少（反差小於100%）。當線頻達到一個很高的數值時（例如1000線對/毫米），則任何鏡頭也只能把它們記錄成一片灰色。這時鏡頭的MTF值就接近於0。因此，MTF值是一個界於0到1之間的數值。這個數值越大（越接近1），說明這個鏡頭還原真實的能力越強。例如在35mm底片上，10線對/毫米的線對頻率時，優質鏡頭的MTF值爲95%左右，而業餘鏡頭的MTF值也在90%左右，這樣在普通5寸片上的差別就幾乎看不出來。而對於40線對/毫米的線頻時，優質鏡頭的最高MTF值可達70%以上，而業餘鏡頭此時的最高MTF值卻只有40%左右。將底片放大到24寸時，被攝體的細節表現差別就充分反映出來。對於解析度高而明銳度低的鏡頭，雖然能把一個黑髮白膚女郎的眉毛（反差較大）拍的清晰可辯，而對於一個德國北部（灰發白皮膚）或印度（黑髮棕皮膚）的女郎而言，由於體現不出來反差，其眉毛也只能是模糊一團了。舉一個灰發女郎在白背景前的散發爲例（假定反差爲0.45）：通過優質鏡頭後其反差仍然爲0.45×70%=0.315，而通過業餘鏡頭後反差則降低爲0.45×40%=0.18。我們知道，在白紙上印刷灰字時，兩者的反差小於0.2時讀者就很難辨認了，更何況此時的發絲只有0.18的反差呢。

如何判讀鏡頭的MTF值
圖中給出了CarlZeissT※28～85/3.3～4鏡頭分別在28mm、50mm和85mm焦距段，分別對最大光圈和光圈值爲8時的MTF值線圖。每個圖上有三對曲線。最上面一對是10線對/毫米對應的MTF值，中間一對對應於20線對/毫米，下邊一對對應於40線對/毫米。每對曲線中實線代表從圖面中心向四周輻射方向的MTF值（徑向），虛線代表圍繞圖面中心的圓的切線方向的MTF值(切向)。兩者是同等重要的。橫坐標代表從被測點到圖像中心的距離，0mm處即爲圖像中心位置，21mm處代表膠片四角端點的位置。縱坐標則是該點的MTF值。

讓我們來看左邊的兩個圖。此時鏡頭焦距是28mm。在光圈值爲f3.3，線頻爲10線對/毫米時，在膠片中心處徑向的MTF值是0.96，切向的MTF值也是0.96；在距中心15mm處，徑向的MTF值是0.91，切向的MTF值是0.84。在線頻爲20線對/毫米時，在膠片中心處徑向的MTF值是0.87，切向的MTF值也是0.87；在距中心15mm處，徑向的MTF值是0.76，切向的MTF值是0.62。在線頻爲40線對/毫米時，在膠片中心處徑向的MTF值是0.69，切向的MTF值也是0.69；在距中心15mm處，徑向的MTF值是0.47，切向的MTF值只有0.34。
再看在光圈值爲f8時，各線頻下的徑，切向曲線資料都有明顯提高，說明在光圈f8時，該鏡頭的光學成像大大好於光圈值爲f3.3時的水平。
用同樣的方法，就可以讀出該鏡頭在50mm，85mm時兩種光圈值下的MTF值。
在MTF曲線圖上，還可以看出鏡頭的焦外成像質量。當徑向和切向兩根曲線越接近，鏡頭的焦外成像就越柔和。可以看出，該鏡頭在28mm焦距時，鏡頭的焦外成像要比85mm焦距時的焦外成像差很多。

利用MTF值對鏡頭統計分析及排列
哈蘇實驗室在測定了各鏡頭的MTF值曲線後，制定了MTF側重平均值的計算方法，首先對預定焦距，分別對鏡頭的f4和f8時的MTF值，分別乘以0.4和0.6的側重係數，相加得到某一線頻下的MTF值，然後再取10線對/毫米的平均值乘以側重係