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镜头的素质与MTF参数详解

 2016_平凡 2016-08-04


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    镜头的分辨率是指在成像平面上1毫米间距内能分辨开的黑白相间的线条对数,单位是“线对/毫米”(lp/mm,line-pairs/mm)。

  镜头对黑白等宽的测试线对图并不是无限可分辨的。当黑白等宽的测试线对密度不高的时候,成像平面处黑白线条是很清晰的。当黑白等宽的测试线对密度提高时,在成像平面处还是可以分辨出黑白线条,但是白线已不是那么白了,黑线也不是那么黑了,白线黑线的对比度就会下降。当黑白等宽的测试线对密度提高到某一程度,在成像平面处黑白线的对比度非常小,黑白线条都变成了灰的中间色了,这就到了镜头分辨的极限。

  好的镜头和差的镜头的分辨率是有很大不同的。测试镜头分辨率的一种方法是将待测镜头装在一个胶片照相机上,去拍摄黑白条纹图(分辨率图版),然后用高倍放大镜(镜头分辨率检测仪)检测底片上每毫米范围内能清晰分辨的线条对数,能分辨得越多则分辨率越高。按照我国照相机检测标准(JB745-65),一般135照相机的镜头中心视场达到37线对/毫米、边缘视场达到22线对/毫米,就算是一级镜头。


   一般靠拍摄条码线来比较中心与边缘的解像力。比如,徕卡的某些镜头中心分辨率能达到100多条,边缘分辨率能达到80多条。国产海鸥镜头中心分辨率合格标准是40条,边缘是20条。


    镜头的素质包括:锐度、反差、色散、眩光、畸变、暗角、焦外成像、对焦速度、防水防尘、阻尼、手感等。


其中色散、眩光、畸变、暗角、焦外成像可以通过实拍样片来考察,但是就现阶段而言,最重要的两个指标:锐度和反差需要MTF曲线来反映。夸张点说,读懂MTF曲线,足不出户也能知晓镜头的最基本素质。下面我会举些例子来告诉大家一些基本的MTF常识,如果您是大牛,那就算我献丑了。(补充:对于行业中流传的,除了蔡司,其他家要么虚标MTF,要么不愿作假干脆不标,这些不在本文讨论范畴,我相信,对于同一品牌的镜头而言,横比是可信的)

认识MTF曲线:


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,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。MTF值的单位是“%”


MTF有一个重要的概念:线对/mm,指一毫米之内填充的黑白线对的对数。如“10线对/mm”指在标板上每毫米填充10对黑白相间的线条(共20条)。


浅显地来讲,纵坐标表示成像和实际图像反差的吻合程度,100(即100%)表示完全相同,属于理论值的极限;0表示成像为单一灰色,完全无法分辨黑白条纹,也是理论极限值。因此曲线的纵坐标位置越高越好。横坐标从0到10则表示从画面中心到边缘的位置。所以横坐标的0.0附近的一段曲线表示了镜头在图像中心的表现,而10附近则反映边缘成像的情况。

上图所示为该镜头在7mm处的测试(相对于135相机的14mm),中心分辨率和反差相当优异,但是对于广角镜头来说,边缘成像差在所难免,因此曲线在右端出现陡降。


再说红色和蓝色曲线。(注意:由于画幅原因,4/3系统的20线对,等效于135画幅的10线对)上图中红色表示测试图为20lp/mm(线对)时的成像情况,蓝色则表示为60lp/mm(线对)时的成像。毫无疑问,镜头在对付20线对测试图像的表现一定会好过60线对时的测试。这就是为什么红色曲线位置高于蓝色曲线的原因。

20线对以下:多数镜头都会表现很好,现多用于反映镜头的反差,曲线越高越平越好

40线对以上:反映镜头的最大分辨率,曲线越高越平越好


实线和虚线则分别表示径向和切向方向的测试结果。因此实线和虚线靠得越紧越好。


由于数码相机感光元件分辨率的不断提高,对镜头素质提出了越来越苛刻的要求,传统镜头已经很难达到未来数码相机的分辨率。因此对于原先顶级镜头或者定焦大光圈镜头才拥有的分辨率指标,被现在新型的DC镜头轻松超过。


现在我教给大家用MTF曲线简单判断镜头是否牛头(一般情况下指最佳光圈的表现):

1、20lp/mm中心>85%,边缘>50%

2、40lp/mm中心>70%,边缘>25%


其他标志:

3、曲线平直

4、虚实两线接近


对于上图这个镜头在7mm处的评价就是:分辨率高、反差高(中心位置20线对时达到93%!40线对达到80%),缺点:边缘成像不佳、焦外boken不美。



分辨率(Resolution)又称分辨力、鉴别率、鉴别力、分析力、解像力和分辨本领,是指摄影镜头清晰地再现被摄景物纤微细节的能力。显然分辨率越高的镜头,所拍摄的影像 越清晰细腻。它的单位是“线对/毫米”。它的优点是可以量化,用数据表示,使结果更直观、更科学、更严密。 

  明锐度(Acutance)又称鲜锐度、锐度,是摄影镜头鲜明地再现摄景物中间层次、暗部 层次、低反差影纹细节、微弱亮度对比和微妙色彩变化的能力。明锐度高的镜头,所成影像轮廓鲜明、边缘锐利、反差正常、层次丰富、纹理细腻、影调明朗、质感强烈、色彩过渡柔合、彩色还原真实、自然。显然以上这些特性是优质摄影镜头不可缺少的素质。然而摄影镜头的明锐度,很难简单地用数据表示,也很难用普通的仪器测试出来。人们通常是只凭主观感觉,定性地进行评述。


  分辨率和明锐度的综合表现,被称为清晰度(Clarity)。很明显,分辨率和明锐度是全面评价一只摄影镜头成像质量的两大重要因素。分辨率高而明锐低的镜头,所成影像轮廓不鲜明,边缘不锐利,反差灰暗、影调平淡,给人的视觉感受反而不清晰。一些中档日本镜头、很多俄罗斯镜头和多数国产镜头就是如此。而某些德国镜头,虽然分辨率并不高, 但其明锐度相当高,仍不失为一只优秀的镜头。当然,如果明锐度和分辨率都很高,才真正是一只理想的摄影镜头。然而这种镜头非常难得,只有经过严格检验并反复挑选的德国名牌定焦摄影镜头和极少数日本名牌摄影镜头,才能兼有这两种素质。

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