MTF曲线的重要性和相机巨头的猫腻（新增空间频率详细说明）

MTF曲线的重要性和相机巨头的猫腻（新增空间频率详细说明）

如何判断一个镜头素质的好坏？一百个人有一百种说法，有的人通过实拍样片来判断，有的人看评测来对比。 确实有许许多多种测试方法，但MTF曲线是最基础也是最重要的一项，可以反应镜头的锐度和反差。         可以说，一个牛头的MTF曲线必定是不错的，而一个MTF曲线很差的镜头，成为牛头的可能性非常小，几乎为0。 但是这么说的前提条件是按照严格的标准测试，因为不少厂商会作弊（比如松下）         先来一张最近热门的MZD17mm F1.8全开的MTF曲线图 MTF曲线图的横坐标是距离传感器中心（镜头像场中心）的距离， 总长度为传感器对角线的一半（镜头有效像场半径） 全幅镜头像场直径为43.2mm，因此横坐标为像场直径的一半，也就是21.6mm 而佳能APS-C对角线长度26.8mm，MTF图横坐标为13.4mm 尼康DX对角线长度为28.2mm，MTF图横坐标为14.1mm 43&M43对角线长度为21.6mm，MTF图横坐标为10.8mm 横坐标的0代表镜头的中心，越往右，就越靠近镜头边缘 MTF曲线图的纵坐标是反差，其计算方法为 反差 =（ 照度的最大值-照度的最小值） /（ 照度的最大值 + 照度的最小值） 理想镜头的反差等于1，但由于各种像差和光的衍射影响，理想镜头是不存在的 相机型号： 曝光时间： 光 圈： 曝光补偿：EV 曝光模式：自动 白 平 衡：自动 ISO感光度： 焦距：0mm 拍摄时间： 分 辨 率：552*727 现实的镜头，测试是在一定的光照条件下对着黑白线对拍摄，反差都介于0到1之间，越高越好，当然也得有考核标准 PS：部分厂商的纵坐标是百分数（原点是0，最高是100），上图仅说明不同反差的区别，数值并不严格标准，另外实际镜头的反差下降往往是线对混叠在一起分辨不清 最重要的考核条件出现了，那就是空间频率 什么是空间频率呢？ 厂商用黑白交替的线对，也就是亮度按周期变化的线对来表示空间频率，其疏密程度就是空间频率 相机型号： 曝光时间： 光 圈： 曝光补偿：EV 曝光模式：自动 白 平 衡：自动 ISO感光度： 焦距：0mm 拍摄时间： 分 辨 率：680*575 如上图所示，这个是在镜头在传感器上成像的线对空间频率，一条黑线和一条白线组成一组线对，也就是LP（line pairs） 对于全幅来说，10lp/mm是低频，20lp/mm是中频，30mm/mm是高频，一般MTF曲线只测10和30 ※空间频率的意思，并不是去拍摄空间频率为每毫米10线对的标版，而是镜头最终在CMOS上成像的线对的空间频率为每毫米10线对 以全幅为例，10lp/mm的空间频率，整块传感器图高（24mm）能拍下的总线数为240线对，30lp/mm则为720线对 也就是说，其拍摄的标版，低频的线对宽度为整块标版高度的1/240，高频则为1/720 （图为某测试标版） 举个例子，如果标版的高度为720mm，那么低频一对线宽为3mm，高频一对线宽为1mm， 不同镜头在测试的时候，都必须刚好将整个标版高度拍满画面高度，也就是说放大倍率必须相同，都是1：30 这也注定了不同视角的镜头，拍标版的对焦距离不同，实际上测MTF50的时候情况也完全相同 换成M43的话，全幅一半的图高上（如果按照3：2画幅，应该用12mm，刚好是全幅的一半，实际上M43是13mm，所以MTF50测试是占便宜的） 要拍下240线对和720线对，则传感器上空间频率会加倍，也就是提高到20lp/mm和60lp/mm 而目前尼康佳能半幅头也是用10和30测的，那么它们只需要拍下160线对和480线对，难度下降，曲线自然会上升 因此对于非全幅来说，测试镜头的空间频率，要在全幅的基础上乘以转换系数，如果空间频率过低，最终的曲线就算再高也没有意义 一条曲线只能表示在一个焦距和光圈值下面的反差值，而且实线和曲线是代表着两个不同方向的反差 实线是平行于直径方向的线对反差，也就是径向（弧矢），标为S （Sagittal） 虚线是和直径的切线方向平行的线对反差，也就是切向（子午），标为M（Meridional） 现在就很清晰了，如果一个镜头它基本中心对称的话， 根据MTF曲线，可以看出像场任意一点上的径向反差和切向反差，两条曲线越高越好，越贴近越好 下面是奥林巴斯MZD40-150mm 光学老厂还是非常严谨的，用20测低频，60测高频   再看看松下的G45-150mm 用20测低频，40测高频，水份巨大，所以MTF曲线可以说把上面奥巴的“秒”了，但实际上两个镜头售价差距不大，画质自然也不可能是“秒”与“被秒”的关系 前面也提到，尼康、佳能等厂商的半幅镜头MTF曲线，仍然是以10和30测试，水份大大的 一张尼康金广角17-35/F2.8和DX镜皇17-55/F2.8的MTF曲线对比就很能说明问题 两个头测试空间频率相同，都是用10测低频，30测高频，就算考虑到横坐标的区别，17-55的曲线也高很多 就是因为17-35画幅更大，高频拍下720线对，而17-55却只拍下480线对，低了三分之一，占了不小的便宜 就像松下应该用60，而用40测一样，也是偏低三分之一 尼康佳能只是提示了用户应该注意MTF曲线横坐标的区别，而自身却忽视了不同像场要测试相同的总线对，实在是有失光学大厂的严谨 （图为佳能官网对MTF曲线图的说明） 另外还有一个很普遍的问题，那就是半幅机身用全幅镜头 全幅的牛头应对10和30的空间频率自然没问题 但到了半幅，挑战变大了，空间频率变为15和45 整个镜头像场全幅图高上需要分辨的总线对一下子增加了50%，低频增加到360线对，高频增加到1080线对，系统解析度自然下降（并不是镜头解析度下降，而是CMOS利用的镜头像场面积太小导致系统解析度下降）     如此不厚道很大程度上是为了成本最小化，利润最大化，因为目前单反机身销售是半幅机身为主，真正的半幅镜头却很少。   全幅头虽然威力巨大，但在半幅机身既损失视角，又损失解析度，消费者买之前并不知道，用了之后才发现如此，再去升级全幅机身，厂商能增加利润的同时还省去单独设计半幅头的成本。 总结一下MTF曲线的优缺点： 优点：1.一条曲线就能看出整个像场上所有点的径向反差和切向反差            2.如果按照严格标准测试，很容易看出镜头的基本素质如何 缺点：1.一组曲线（一实线一虚线）只能表示一个光圈值和一个焦距下的反差情况，很多厂商只标出最大光圈和F8下的曲线，               松下和奥林巴斯甚至只标出了全开的曲线，焦距一般也只有广角端和长焦端            2.不同厂商的测试标准不同，比如光源条件，空间频率等，因此不同厂家的官方MTF放在一起比较意义很小               尤其是半幅头都采用全幅的空间频率标准，使得实用性大大降低 其实松下也并不是一直不厚道，比如DC上的LX7就是严格按标准测试的，其物理焦距为4.7-17.7mm，等效焦距为24-90mm，转换系数为5X 下面看一下官方的MTF曲线图   分别按照50lp/mm，100lp/mm，150lp/mm在最大光圈下测试，可以看出广角端画质很棒，长焦端稍软，但边角非常好，也只有1/1.7像场才能做出如此高素质的超大光圈的变焦 但也说明M43没必要跟着全幅的路子出镜头，应该发挥小像场的优势部分