1、什么是 MTF 曲线随着大家对摄影爱好的热情不断升温，对摄影技术和摄影技巧也有了更高的追求，越来的越来越多地接触到 MTF 值的概念，而一些镜头的广告和说明书中也直接列出 MTF 值图表。那么什么是 MTF 曲线呢？在细节显示、解像力分析部分，目前做得的最好，而且同时是最多人采用的就是以MTF(ModulationTransferFunction)为基础的测试程序；MTF=模量传递函数而 MTF 测试是目前最精确和科学的镜头测试方法.瑞典权威的摄影杂志对它的解释是：“MTF 测试使用的是黑白逐渐过渡的线条标板，通过镜头进行投影.被测量的结果是反差的还原情况。如果所得影像的反差和测试标板完全一样
2、，其 MTF 值为 100%。这是理想中的最佳镜头，实际上是不存在的。如果反差为一半，则 MTF 值为 50%。0 值代表反差完全丧失，黑白线条被还原为单一的灰色。当数值超过 80%(20lp/mm 下)则已极佳。而数值低于 30%则即使在 4X6 英寸扩印片下影像质量仍较差。测试分径向和切向两种方向。如果两者相差较大，说明镜头遭受较严重的像散。较高的空间频率值(即 lp/mm 值，可理解为分辨率)如 30lp/mm 与 20lp/mm 相比，其 MTF 值通常较低。”（注：这里的反差表现在画面中的表现相当于我们所说的“明锐度”。）从而我们可以得知，MTF 是使用反差对比的概念来检定镜头解像力
3、，所谓的反差对比就是 1mm 的宽度中，正弦浓度变化反复有几次的意思（请想象空间频率如同海浪一样的波型变化）；原本充足的反差可以很容易辨识出两条线来，而当空间频率加大时，也就是线条越紧密时，反差也逐渐缩小，终于反差衰减到全部变成灰色，再也分辨不出黑白条纹来，就表示镜头的解像力已到极限，因此，藉由拍摄 MTF 测试图，可以得到两种数据：对比和锐利度，而藉由计算线条密度和 MTF 之间的关系，大概会呈现 MTF 随着空间线条的增加而减少的情形；通常 MTF 曲线的趋势，若斜率越大，代表镜头分辨率越糟，另外代表的意义是镜头所能表现的细节有限，而 MTF 的曲线所包围的区域越大，相对斜率也较小，镜头分
4、辨率也越好，数字摄影技术会针对镜头的 MTF 曲线设计算法则，使影像的细节呈显出来。2、MTF 曲线原理MTF 特性图是 ModulationTransferFunction，是一种测试镜头反差对比度及锐利度的评估方法。由35mm 中心区至边界位置，划出与对角线平行的幼细线条，这些线条称为弧线，在 MTF 图中则简称”S”；而另外一些和弧状线成直角的是子午线，或称”M”。这些重复而幼细的并行线以每毫米 30 条排列，可用来评估镜头记录细节的精细度(或称解像度)；而对某些光学设计艺术者更为重要的是镜头反差对比性能，可藉由另一组以每毫米 10 条排列的较粗线条量度。一支好的镜头无论在拍摄与对菲林平
5、面对角线平行的弧状线或是与之垂直的子午线都应有相同的准确性。但世界上并没有完美的镜头，尤其在子午线向，你会发现影像边缘区比中心区域较难得到精细的还原度。换句话说，几乎所有的镜头在中央部分的明锐度是明显比边缘部份为佳。MTF 特性图反映出镜头由中心区到边缘位置的画质表现。图表的水平轴，由 0 至 20，代表从 35mm影像中心点沿着对角线到画幅角位的距离，大约是 21.5 毫米。图表的垂直轴，代表镜头在记录这两种不同方向、不同粗幼线条时所显示的精确度。特性图中的实线及虚线，分别对应弧状线及子午线。理论上，一支完美的镜头将会在 MTF 特性图顶部划出一条笔直的水平线，代表镜头从中心部份到边缘位置都
6、具有100%的精确还原度。当然事实上并不存在这样完美的镜头，因此一般的 MTF 特性图中的线是呈曲线，由左至右移动(追踪镜头由中心到边缘的质素变化)时，曲线趋向下滑。 从 MTF 特性图中，可以观察到两种光圈下的得分结果：光圈全开及 f/8.0 光圈，对焦方式则设为无限远对焦。虽然 MTF 特性图并不包括另外一些选择镜头时的重要考虑因素，例如尺吋、价格、处理、最近对焦距离、自动对焦速度、像差、明亮均衡度以及是具备可提高影像质素的影像稳定器等，它不失为一个技术性的参考，从中得知个别镜头的光学特性。如果是拍摄一件单色的衣服，例如绿色，衣服会因为皱折起伏而产生不同的色调变化，如深线、浅线等，这时反差
7、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来得丰富。在这里必须建立一个观念：锐利感并不等于高解析力，高反差的镜头可以使人产生锐利感也可以在 MTF 图上得到很好的测试结题。但是，对于色调变化的记录能力，在 MTF 图上是表现不出的，这是 MTF 的盲点。一个好的镜头，应该是呈像柔和，而色调与细节都能表现丰富。3、如何解译 MTF 值:往简单了说,MTF 曲线记住以下三点就可以了：1、MTF 曲线越高越好；2、MTF曲线越平越好；3、虚线与实线越靠拢越好。3.1 反差/明锐度:5(或 10)lp/mm 的读数反映镜头的反差表现.即使微小的差别(2.5%！)也能在画面中体现出来！你可以把它
8、看作一种最基本的“锐度”。一枚好的镜头在光圈收小后应该在 5lp/mm 下径向和切向同时高于 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。3.2 锐度:10 至 40(或更高)lp/mm 表明一枚镜头的锐度即再现细节的能力。40lp/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 胶卷的片幅，如果要得到质量非常理想的 7 英寸的照片，镜头 20lp/mm 下的 MTF 值必
9、须大于 50%。而要想在 16 英寸下仍有非常理想的画面质量，其 70lp/mm 下的MTF 值竟须超过 63%！几乎没有镜头可以达到这样好的表现！3.3 锐度和反差实例说明:锐度和反差均极佳|锐度不佳，但反差颇佳|颇锐利但反差不佳|锐度和反差俱差|反差尽失锐度无从谈起3.4 辨别好镜头的简易法则(收小两档光圈)：40lp/mm 曲线(红色)须位于边缘20%(图形右侧)中心65%(图形左侧)20lp/mm 曲线(紫色)须位于:边缘45%中心80%10lp/mm 曲线(绿色)须十分接近 5lp/mm 曲线5lp/mm 曲线(蓝色)须于整个 X 轴上95%以上的 MTF 曲线评价方法参考自德国的彩
10、色摄影杂志。其它杂志或机构的评价标准可能会不同。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苛求。大多数情况下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）时相对表现较差！它们的值不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。MTF：Modulation(or Modulated? not sure) Transfer Function. 中文译作 调制传递函数。 MTF 表现了一个镜头对所摄物体对比度(contrast)的再现能力。 光学中对于正弦条纹对比度的定
11、义是 V = (Imax - Imin) / (Imax + Imin)， (这儿人们用矩形条纹，也一样)。那么 MTF 就是成像前后此对比度的比: MTF = Vo / Vi MTF 值和条纹密度 (空间频率，lp/mm)的关系是：条纹越密，MTF 越低。条纹密到一定程度时，镜头的分辨能力达到极限，MTF 值趋近于零。这一极限情况到达得越晚，表明镜头的分辨力越高。 实际地，怎样从 MTF 值看一个镜头的特性呢？ (1) 在较低条纹密度(40lp/mm) 时，MTF 值则主要体现镜头分辨能力的大小。 (对比度也有影响，但此时不是主要因素)。 看看 photodo 的例子： (1)Nikkor
12、35mm/1.4ais: Weighted MTF 10 lp/mm: 0,89 Weighted MTF 20 lp/mm: 0,76 Weighted MTF 40 lp/mm: 0,52 (2)Canon 35mm/1.4L USM: Weighted MTF 10 lp/mm: 0,89 Weighted MTF 20 lp/mm: 0,78 Weighted MTF 40 lp/mm: 0,59 看来 Nikon 头的分辨力较 Canon 稍低，但在低一些分辨力的情况下在 10 lp/mm 时 MTF 值却与 canon持平，所以 Nikon 头的对比度的表现力要稍高于 Canon,
13、 也就是“硬” 一些。据说这是对无穷远的测试结果，我总觉得再对中距离做做测试才能对镜头有更全面的了解。 总之 MTF 是镜头分辨力和对比度的综合体现，在不同线密度的情况下二者对 MTF 值的影响不同。这是为什么 MTF 曲线都要对几种不同线密度测试的原因。看图识镜头 从 MTF 曲线看镜头的成像质量（1）1998 年，我在摄影与摄像第 3 期上发表了怎样阅读摄影镜头的模量传递函数曲线一文，引起一些关心摄影镜头光学质量的影友的浓厚兴趣。8 年过去了，现在，在这个信息高度发达的社会里，报刊、杂志上关于 MTF 曲线的文章、资料越来越多了，当然关心的影友也越来越多了。很多摄影专业网站都提供了大量的资
14、料和图片；很多专业照相机相关企业和镜头相关企业，也逐渐公布了他们本公司产品的MTF 曲线，这就更加令人关注，也更加令人信服了。这几年，我逐渐收集了来自各个方面的资料，通过更加系统地整理，我发现了一些以前一直没有搞清楚的很有规律性的东西。现在，我手中已经积累了佳能和尼康绝大部分镜头的 MTF 曲线资料；徕卡、蔡司 135 镜头的曲线；120 照相机用蔡司镜头的绝大部分镜头的 MTF 曲线资料，罗敦斯得和施耐德大画幅镜头的部分资料；适马镜头的绝大部分镜头的 MTF 曲线资料和腾龙镜头的部分资料。近日，我从一本佳能镜头的英文资料中，发现了佳能目前仍然在生产的 60 余只镜头的全部 MTF 曲线资料，
15、使得我的资料库更加丰富了。现在，我想把我通过 MTF 曲线总结出来的一些照相机摄影镜头的成像质量规律，通过几个比较典型的例子呈现给大家。我们知道，MTF 曲线是综合评价一只摄影镜头的最科学、最客观、最公正的方法。即使是利用不同厂家的测试结果进行横向对比，仍然有一定的参考价值。但是由于不同单位对于测试技术的理解和掌握，对于测试仪器的调试方法，以及对于测试标准的制定都可能存在一些微小的区别，对于测试结果的公布方法也可能不同（例如中心还是边缘；最佳光圈还是最大光圈；公布多少线对/毫米的结果等等） ，所以我们今天总结的规律，主要是利用同一家单位的测试结果进行纵向对比，利用不同厂家的测试结果进行横向对比
16、的规律，仅供读者参考。我们现在所展示给大家的 MTF 曲线，都是横轴代表照相机镜头像场半径，而纵轴代表 MTF 值的曲线。用这种曲线评价一个镜头，虽然看不出一只镜头的最高分辨率，但却是全面评价一只镜头的分辨率和明锐度的综合指标。综合指标高的镜头，其最佳分辨率也一定不会很低。那么为了把对复杂的 MTF 曲线的理解简单化，我告诉大家一个非常简单，但却非常准确的方法，那就是通过 MTF 曲线与横轴、纵轴以及右侧边线所包围的面积来评价一只镜头的优劣。下面我们把这个面积简称为“线下面积” 。如图 1 是某一只佳能镜头（镜头 A）与另一只佳能镜头（镜头 B）的 MTF 曲线；而图 2 的蓝色部分就是这两只
17、镜头的线下面积。我选择的是最大光圈在 30lp/mm 时的弧矢方向 MTF 曲线的线下面积，我们可以清楚地看到镜头 A 比镜头 B 的线下面积大，这就表明：在最大光圈时镜头 A 的成像质量总体上比镜头 B 好（当然是在相同的焦距、相同的光圈、相同的线对/毫米数的条件下） 。有了这个方法我们就可以很简单地判断一只镜头的好坏。为了给大家一个评价镜头质量的更具体的方法，我们把线下面积数量化，就是直接用它横轴的毫米数乘以纵轴的比值数，也就是线下面积的积分。为了便于理解，我们就不再带有任何单位了。例如镜头A 的线下面积是：17.3（由于测量的难度我们只能把精度计算到小数点后一位） ；镜头 B 的线下面积
18、是12.9。所以镜头 A 在最大光圈时的成像质量明显比镜头 B 好。而且无论是 135 镜头、120 镜头还是 APS-C 尺寸的数码镜头，我们都统一用这个标准。但是我们不能用 135 镜头与 120 镜头比，也不能用 135 镜头与 APS-C 尺寸的数码镜头比，因为它们的像场面积不同，当然像场半径也不同，因此数据没有可比性。另外，我们只计算我们所收集到的镜头的 MTF 曲线中的最高分辨率的线下面积（并在括号里注明它的最高线对/毫米数） ，同时我们只公布实线的线下面积，即弧矢方向（沿着半径的方向，图 3）的 MTF 曲线的线下面积，子午方向的线下面积就不公布了，只是有个别镜头顺便说明一下。否
19、则头绪太多读者反而不好理解。当我拿到佳能镜头的全部 MTF 曲线资料以后，的确有一种如获至宝的感觉，我把它挂在墙上，足足欣赏了一个星期，又铺在桌上对比其他镜头的 MTF 曲线琢磨了一个多月，发现了很多我以前一直在寻找的规律，也找到了很多我以前百思不得其解的问题的答案。现在对于 MTF 曲线的测试，来自民间的或专门测试机构的很少，在国外也很少，所以多数测试都是照相机厂家或镜头厂家提供的。我不知道佳能公司公布的镜头的测试结果，是仅限于测试一两只镜头，还是从大量镜头中寻找到的典型，或者就是他的设计结果，但既然是佳能公司自己公布的数据和图线，那么就一定有其科学性和普遍性，至少用它来分析佳能公司自己的镜
20、头，应该有相当的参考价值。而且我从不同来源的佳能资料中，获得的数据和曲线都印证了佳能公司曲线数据的稳定性（很可能都是根据佳能公司提供的原始资料整理的） 。在镜头测试中，对于 MTF 曲线的测量，是比分辨率的测量更科学的，不同批次的测量结果应该非常接近。实际上，MTF 曲线是在设计时就可以决定的，根据日本著名光学公司在产品质量上的稳定性，我们完全可以相信：佳能公司和其他公司公布的结果是严格、科学的。因为在所有这些公司公布的曲线测试结果中，也的确有一些数据是比较低的。在仔细阅读了所有佳能镜头的 MTF 曲线资料以后，我发现了一只质量出奇好的镜头，那就是 EF 300mm/2.8 L IS USM。
21、这只标价 37000 元的镜头，是我见到过的 MTF 曲线 中 ， 线 下 面 积 最 大 的 。 它 在 最 佳光 圈 处 10lp/mm 和 30lp/mm 时的弧矢方向 MTF 曲线几乎紧贴着 1.0 的水平线；在最大光圈处 10lp/mm 时的弧矢方向 MTF 曲线也是紧贴着 1.0 的水平线；只是在最大光圈处 30lp/mm 时，到了边缘像场才开始降下来。它在最佳光圈 F8 处，在 30lp/mm 时的 MTF 曲线的线下面积达到了 21.6（135 照相机和全画幅数码相机的极限值是 21.63） ，在最大光圈 F2.8 处，在 30lp/mm 时的弧矢方向线下面积仍然达到了：20.3（图 4） 。以前我也见到过这个图，但是由于没有与其他更多镜头的 MTF 曲线图放在一起对比，所以我没有轻易相信这个结果。现在把 118 张佳能公司自己公布的曲线图放在一起，我确信了这只镜头是所有佳能镜头中成像质量最好的。而在这之前生产的没有防抖功能的 300mm 定焦镜头 EF 300mm/2.8 L USM，成像质量就明显不如它了，最佳光圈 F8 在 30lp/mm 时的线下面积是 19.3。我仔细辨认了几张我收集到的体育记者和新闻记者拍的照片，在他们使用的“大白头”中，竟然多数是这两只镜头。其他则是 200mm、400mm 和600mm 的定焦镜头。
