在社交群组此起彼伏的键盘声中,在摄影论坛永不停歇的'锐度之争'里,当MTF曲线在评测文章中被简化为'锐度分数卡',在各种平台里被压缩成'蓝线碾压红线'的粗暴结论,这场始于实验室的光学叙事已在传播链上裂变成无数个平行宇宙,MTF曲线图变成悬挂在光学讨论上空的达摩克利斯之剑。这个由若干交织曲线构成的二维坐标系,本是工程师用数学语言精确描述镜头性能的'光学密码本',却在传播过程中逐渐异化为玄学符号——有人将其奉为评判镜头的唯一圭臬,在0.8与0.85的数值差异间锱铢必较;有人视其为厂商营销的障眼法,对着完全相反的解读结论大呼'参数骗局';更多人则在晦涩的术语迷宫中彻底迷失,将这份本应指导选择的重要数据单束之高阁。 我们既渴望用科学标尺丈量光学品质,又在本该作为标尺的坐标轴前陷入了更深的困惑。这种集体认知困境折射出技术民主化进程中的典型矛盾:当专业测量工具下沉至大众消费领域时,信息解码系统的断层正在制造新的认知迷雾。魔王最初写这篇文章,正是要架设一座跨越专业壁垒的认知桥梁——魔王将用手术刀剖开MTF曲线的数学胴体,在纷繁的线型迷阵中梳理出清晰的光学叙事逻辑。当你能在10 lp/mm的空间频率中听出镜头的'声部特征',在弧矢和子午曲线的波动里触到光路的'呼吸韵律',那些曾困扰你的数字迷宫,终将显现为指引选择的星图。这不仅是对技术传播失真的修正,更是对读图时代数据素养的启蒙:当我们能够准确破译这支'镜头基因图谱',关于分辨率、对比度、像场弯曲的抽象争论,终将沉淀为理性选择的坚实基础。 在人类追逐完美光学的史诗中,总悬浮着柏拉图洞穴般的永恒困局——我们渴望将万千散射的光子驯化为绝对忠诚的信使,让每束穿过透镜的光线都如晨星归位般精确抵达银盐或硅晶的应许之地。可当伽利略的望远镜第一次震颤着刺破天体迷雾时,光路中躁动的波粒二象性便已埋下叛乱的种子:透镜系统的各种像差、生产公差、以及空气的衍射总能有一万种办法让桀骜不驯的光子无法汇聚到理想的一点,那些本应聚焦为理想点的星光,总在玻璃曲面与空气界膜间碎裂成朦胧的斑点,散布在周围,如同诸神掷向人间的一把光之骰子,我们叫它“最小模糊圆”。
因为现实的阻拦,最后导致成像往往有各种各样的劣化。所有臭照相的都会关心手上的光学设备成像如何,所以,我们就需要有一种直观量化的方式来描述镜头的光学素质。 由于人类早期的光学系统基本上都是为观测天文现象或者为航海望远而设计的,所以星点法,长期以来是光学系统标准的测试方法,这种方法在评价残余像差时非常灵敏,甚至直到现在还在局部使用。但是星点测试法如同古老的占星术,在量化浪潮中逐渐褪去神性光辉。望远镜筒里闪烁的星芒,终究解不开地面景物交织的光学死结——当航海纪元的星盘被陆上摄影术取代,那些曾用来观测天体运行的精妙装置,在记录人间烟火时却显露出狰狞的光学褶皱。正是在这种理想与现实的撕扯中,人类对成像质量的追问开始从星空转向大地,从诗意观测迈向数学解构。
这场持续四百年的光学圣战,在1835年的格林威治天文台迎来第一个悲怆的音符。乔治·比德尔·艾里爵士(George Biddell Airy)在羊皮纸上推导出的衍射公式,让被后世称为'艾里斑'的光学指纹首次显影。这位皇家天文学家不会想到,他笔下那圈套着同心圆纹样的光斑,既是波动光学的第一声啼哭,也成了困扰后世工程师无限的魔咒——当艾里斑的同心圆纹在摄影底片上裂解为混沌的弥散斑,无法全面的回答所有像差问题,一场重新解码光学基因序列的科学革命,已在暗箱的幽光中悄然孕育。 (George Biddell Airy 1801-1892,拍摄于1891年) 19世纪50年代,当工业革命的蒸汽浸透光学实验室的橡木门时,法国能人莱昂·傅科(Jean-Bernard-Léon Foucault)的镀金刀锋率先划破暗箱的混沌——这位摆弄傅科摆与达盖尔银版的全能巫师,竟以刀口检测法在光锥截面刻下第一道真理刻痕。19世纪70年代,恩斯特·卡尔·阿贝(Ernst Karl Abbe)旋即举起空间频率的大旗,将混沌光斑分解为可被数学驯化的频谱切片,如同将无序星云重组成银河坐标。在哥廷根的晨雾中,布朗斯(Ernst Heinrich Bruns)的光程函数正编织着波前的拓扑诗行;慕尼黑大学的地下实验室里,尤根·冯·隆梅尔(Eugen von Lommel)的非球面波前衍射方程,让每束偏离轴心的光线都吐出颤抖的量子私语;世袭第三代瑞利男爵(Lord Rayleigh)的约翰·威廉·斯特拉特(John William Strutt)挥下四分之一波长(1/4λ)的黄金律令——瑞利准则(Rayleigh criterion),整个光学界骤然屏息——这道镌刻着干涉条纹的圣旨,自此成为评判光波善恶的终极法典;海因茨·斯特列尔(Heinz Strehl)提出了斯特列尔比(Strehl Ratio)的概念如同浮士德契约,将弥散斑的光能强度封印在0到1的数值牢笼中。这些看似和MTF无关的研究给MTF的出现提供了丰富的理论基础。最终康拉迪(Conrady)拿起波动光学像差理论的黄金权杖将这群科学骑士散落的方程熔铸成设计实践的金砖,这标志着波动光学在光学设计领域从理论到实践的飞跃。这场持续半个世纪的波动交响曲:频率的大旗、频谱的矩阵、衍射的涟漪在数学深渊中共振,终在二十世纪的门槛前凝结成MTF这颗光学舍利——它既是十九世纪光学圣战的终章,亦是现代影像认知革命的序曲。 (瑞利男爵:John William Strutt,他提出的瑞利准则即1/4波长理论对光学理论意义重大) 当1936年的阳光斜射进蔡司·伊康实验室的铅玻璃窗,赫尔穆特·弗莱舍尔(Helmut Frieser)他已经明确意识到:粗略轮廓或精细细节都必须足够好,才能达到最佳的光学素质。于是,他首次用正弦波的利刃剖开光学素质量化的子宫——这位在盐银胶片的苦海中的波动先知突然顿悟:唯有周期性的明暗涟漪(正弦波亮度分布)才能穿越像差的束缚,不被光学素质劣化而改变图像模式,将光波畸变转化为可被数学驯服的振幅波动。那些在焦平面颤抖的周期性正弦网格,既是破解光学基因的摩斯密码,亦是后世MTF胚胎最初的神经节。 (Helmut Frieser 1901-1988,一名曾经在西门子、zeiss-ikon、拜耳和Agfa工作,被征兵去苏联的摄影教授) 七年后的1943年,耶拿的上空布满战争的乌云,蔡司工厂的防空洞里却绽放着理性的极光,一切都陷于停滞之中,理论研究却进入了蓬勃发展期。一套用来评价测量镜头光学素质的程序应运而生,这就是MTF。硝烟中诞生的MTF测量体系,恰似从战火熔炉里淬炼出的光学圣典——它用空间频率的手术刀将镜头灵魂剖解切片,让每道像差都暴露在傅里叶变换的审判庭下。这个本为军工淬炼的检测程序,却在和平年代异化为摄影界的十诫石板,所有关于锐度与反差的争论,自此被压缩成坐标轴上跳动的命运曲线。
MTF一经推出,便被大量的摄影杂志、测评报告、广告宣传、厂家镜头说明书或者手册所采用,仿佛成为具备高质量光学素质的背书一样。 及至千禧年的钟声敲响,蔡司民用光学研发扛把子休伯特·纳兹(Hubert H.Nasse)亲自下场撰写了一整篇没几个人看的懂的文章来详细阐述MTF的原理和细节——《How To Read mtf Curves》(传送门见文末)。但真理的火种从不甘于囚禁在学术高墙之内——这场始于战火的光学圣经,由魔王化繁就简,让MTF在每个摄影爱好者的取景器中,完成它跨越世纪的认知救赎。 那么到底什么是MTF?MTF是德文Modulationsübertragungsfunktion的缩写(现在明白为啥要缩写了吧),翻译成英文应该是:Modulation Transfer Function。至于中文是啥,似乎并没有一个非常固定的译法,国内更习惯于翻译为“调制传递函数”或者“调制转换函数”。为了少打几个字,魔王在后面都用MTF来称呼吧。 MTF作为一种性能指标,用于评估和比较光学系统,衡量图像对比度相对于物体对比度的下降程度。随着对比度的下降,“数毛党”在像素的深渊中区分图像中的细微特征变得越来越困难。当然潜伏在焦平面阴影中导致对比度下降的的刺客有很多,例如衍射效应、光学像差、渐晕、当然还有镀膜,只是当年单层镀膜的增透和防反射效果并不理想。 要破译这份波动时代的MTF羊皮卷轴,首先需要正确的了解表现图像性能的两个概念:分辨率是剑锋劈开微观世界的寒光,对比度则是盾面映照明暗真相的银镜。 MTF的测定,是用镜头拍摄黑白相间无限循环的线组。通常是通常以每毫米的线对数(line pairs)来表示(其中一条是黑线,一条是白线),即用lp/mm表示,这就是频率。频率的倒数得出两条分辨线之间的间距(以毫米为单位)。对于所有成像光学系统,在对此类图案进行成像时,完美的线条边缘都会变得模糊到一定程度。 回到分辨率和对比度的概念上: 分辨率,也叫“解像力”,老外叫resolution,是一个测量系统对于细节的最小分辨能力。在成像系统中,就是镜头还原物体细节精细程度的能力。也就是我们通常所说的“细节”、“层次”和“信息量”。在镜头拍摄一组黑白相间条纹的测试图表时,测量的是“可分辨的程度”,也就是高频空间的高反差(微反差)。一般放大图片,查看细节,看的就是分辨率。 分辨率的测量单位有很多种,比如每英寸的点数,也就是常见的dpi;每英寸的像素数,也就是ppi;还有每毫米的线对数,即lp/mm(也有用每毫米线数也就是lines/mm)。我们在评价镜头的分辨率,用MTF去展现的,通常用的是lp/mm。比如解像力达到每毫米240线,则表示镜头的分辨率达到了120lp/mm,或者240lines/mm。镜头分辨率越高,分辨出的细节也就越多。 对比度,也叫“反差”,洋人叫contrast,是一个测量系统区分明暗差异的能力。在成像系统中,是表现镜头刻画物体边缘轮廓的能力。也就是我们通常所说的“锐度”、“反差”。在镜头拍摄一组黑背相间条纹的测试图表时,测量的是“明暗差异程度”,也就是低频空间的极高反差(高反差)。一般缩小图、网络分享、报刊杂志新闻附图、小幅面印刷等,看的是对比度。这也就是为什么在Photoshop、Lightroom或capture one这样的软件中,提高锐度的同时,对比度也会随之提高。 分辨率(解像力)和对比度(反差)往往是此消彼长的关系,很难同时达到较高水平,也就是锐度高的镜头,解像力往往偏低,解像力高的镜头,对比度一般都不高。但随着写真工业的进步,高解像力高反差设计都成为各家追求的方向。
(左中右分别为:理想的完美成像、低分辨率低对比度成像、高分辨率低对比成像)(低分辨率:黑白之间的分割线模糊;低对比度:白不够白,黑不够黑,整体发灰) 在了解了分辨率和对比度之后,我们就可以进一步来了解MTF的图表上,有哪些信息和概念了。不同的厂家或者不同的媒体对于MTF的解读均有偏差,其中的小心思无需魔王多说,大家懂得都懂,因此他们在MTF图表上标注的名词可能均有区别,但是概念却逃不出光学理论,各位看官在自行解读的时候,注意分辨,以免误读。 (以HD PENTAX-D FA 21mm F2.4 ED Limited DC WR的F2.4光圈的MTF图为例) (以HD PENTAX-D FA ★85mm F1.4 ED SDM AW的F1.4光圈的官方MTF图为例) 横轴:有两种表示方式,一种是以距离中心的距离为表示;另一种是以半画角大小为表示(半画角是指镜头视角的一半),两种表达方式本质一样,都是从左到右表示从画面中心到边缘。 以图例为例,DFA21mm F2.4视角为92°,MTF横轴为从0°到半画角46°;DFA★85mm F1.4图例为全画幅像高21.6mm,MTF横轴为画面中心到最边缘。 纵轴:代表从0-1的对比度(亦有表示为0-100%),各位看官们也可以将此看错一个评分,即0-100分; 
实线:MTF图表中的实线,通常用S表示,即为放射方向的数据(Sagittal,这个词源于拉丁语Sagitta,是“箭”的意思);因为镜头是旋转对称的,点扩散光晕的延伸方向,总是平行或垂直于成像圈的半径。那么条纹纵向方向指向圆心的,在光学中称之为放射方向或者矢状方向。放射方向通常都会有比较好的质量。 (Sagittal放射方向的示意图) (Sagittal放射方向边缘数值较低时的效果) 虚线:MTF图表中的虚线,通常用T或者M表示,是和放射方向垂直的条纹,也就是和围绕画面中心圆形形成切线的方向,我们通常称之为切向方向(Tangential)或者子午方向(Meridional),也有厂家或者刊物会称之为径向方向或者同心方向。 (Tangential切向方向边缘数值较低时的效果) 线对:线对,顾名思义是指一对两条线,MTF图表通常通过拍摄黑白相间的一对两条线来表现空间频率,用以还原镜头素质。为什么不用一条线?因为单一的黑线条或者白线条不足以体现镜头的光学素质,如果单一的条纹又黑又大(我在说什么?)就算是很烂的镜头也能测出非常好的素质。 
(线对图) MTF图表中通常会出现3到4种不同统建频率的线对:10线对(10lp/mm)、20线对(20lp/mm)、30线对(30lp/mm)、40线对(40lp/mm)。分别表示1毫米的空间内有10对、20对、30对和40对黑白相间的线条。 其中,10lp/mm表示低频空间,也就是我们前面所说的对比度(锐度),10lp/mm越大,则表示镜头对比度越高,反差越高、清晰度锐度越高; (10 lp/mm,中国话称之为10线对,日本叫10本,每1mm内有10组黑白相间线条) 30lp/mm或40lp/mm表示高频空间,也就是我们前述的分辨率(解像力)。根据1毫米范围内30或40对白色和黑色线条组成的图案测量得出的图表。当用镜头拍摄此图表时,通过测量可以再现的细节程度来判断分辨率。30lp/mm或40lp/mm越高,则表示镜头分辨率(解像力)越高。 (30 lp/mm,也称10线对,日本叫10本,每1mm内有30组黑白相间线条) (以上是徕卡的R35mm F2.0 E55的官方MTF) 顺便提一句,因为装配公差和整体影像系统的配合程度问题,日本影像厂家制定的MTF比较宽松,35mm画幅镜头多数只提供10 lp/mm和30 lp/mm的MTF曲线;而M43阵营因为画幅较小,为了和35mm全画幅进行比较,测量的基准点必须提高,因此M43阵营厂家提供的都是20 lp/mm和60 lp/mm这样2倍曲线的测试数据。 而徕卡,原本自身公差标准就更加严格,放下身段加入MTF大乱斗也不能失了身份,所以多加了一条5 lp/mm的曲线,同时将日本厂家的30 lp/mm标准提高到40 lp/mm,以显示他们更加重视宏观尺度下的主体轮廓和微观尺度下的细节层次这种设计理念。 几何光学MTF和波动光学MTF:几何光学MTF是一种模拟真空环境的MTF,也被称作非衍射环境下的MTF,排除了空气衍射,排除了镜头装配公差等等,纯粹是靠数据计算出来的“理想”的MTF值。现在各厂家公布的MTF都是这种,毕竟看上去更容易高潮。波动光学MTF分两种,一种是实测的MTF值,曾经的徕卡、曾经的蔡司以及《アサヒカメラ》(朝日相机)公布的MTF都属于实测的MTF值,囊括了空气衍射、镜头装配公差等各种影响因素,是最真实的MTF;另一种是模拟衍射环境下的MTF,也就是模拟空气环境的MTF值,加入了空气衍射环境,但排除了镜头装配公差,相对来说比较还原。宾得公布的波动光学MTF就属于此类(目前只有宾得和适马会公布波动光学MTF)。 (宾得官网公布的HD PENTAX-DA★16-50mm F2.8 ED PLM AW的几何光学MTF和波动光学MTF) 镜头厂商发布的数据在“几何MTF”和“波动光学MTF”之间有所不同,所以各位看官在比较不同厂家的镜头时,需要擦亮眼睛,确保MTF图表条件相同。如果拿着两个不同环境的MTF图来对比,基本没多大意义了。 在看单个镜头时,魔王一定是有限认可实测的“波动光学MTF”,毕竟它反映了拍摄时的真实情况。 到这里,一定会有看官老爷有疑问——为什么MTF曲线只公布40lp/mm以下的空间频率数据呢?我们经常看到《アサヒカメラ》公布的镜头实测数据,光圈全开放时极限分辨率能达到120lp/mm甚至180lp/mm,F5.6时极限分辨率能够达到200lp/mm甚至250lp/mm。这里就必须引入成像介质和衍射极限的影响了。 镜头有镜头的MTF空间频率测量数据,也有衍射极限的空间频率数据,同时成像介质比如数码传感器CCD或者CMOS、盐银底片、扫描仪、投影仪甚至是人眼都有自身的成像特点,每种成像介质都有自己的的解析力空间频率。 那么,我们最终的成像MTF其实是一个光学成像链条:镜头MTF→成像介质MTF→最终的MTF。各位看官老爷是否发现,这其实是一个倒金字塔漏斗:镜头MTF上限必须足够高,才能给成像介质足够多的信息,而最终成像的MTF也不会高于成像介质和镜头的MTF。所以可以总结出来一个公式:成像MTF=镜头MTF×成像介质MTF(作为MTF空间频率,是不可能高于1或100%,所以二者乘积一定更小)。 魔王稍微深入一些,可能有些看官就懵逼。所以还是举个例子最好使。 (该图来源于Hubert H. Nasse,《How to Read MTF Curves》,文末可自行下载) 用一枚镜头在彩色胶片上拍摄,光圈在F2.0的情况下,镜头表现较为一般,图中空心点线的MTF即为镜头的MTF。可以看出,镜头的10 lp/mm在90%以上,40 lp/mm大约在50%左右,在160 lp/mm时依然有10%左右。图中黄色线为彩色胶片的MTF,和镜头的MTF表现比较一致,但胶片的MTF极限在100 lp/mm就到头了。黑色实心曲线即为镜头MTF和胶片MTF的乘积,即为最终成像的MTF。(该图来源于Hubert H. Nasse,《How to Read MTF Curves》,文末可自行下载) 当我们把光圈收到F5.6时,镜头表现非常不错,镜头的10 lp/mm依然在90%以上,40 lp/mm超过80%,在160 lp/mm时不低于35%。胶片的MTF不会变就不再做讨论。最终镜头MTF和胶片MTF的乘积,要优于镜头F2.0时的水准。 我们综合可以看出,最终成像的MTF(镜头MTF和胶片MTF的乘积)始终低于镜头MTF和胶片MTF。这是因为镜头MTF和胶片MTF的数值,始终都低于100%,正好反映了一个倒金字塔的漏斗。 根据欧文·普兹(Erwin Puts,魔王多次提到的大名鼎鼎的徕卡研究人员)以及休伯特·纳斯(Hubert H.Nasse)的研究,2400万像素的全画幅或者1500万像素的APS-C传感器,它们的奈奎斯特频率(Nyquist frequency)为90lp/mm,这个理论的分辨率和彩色负片的分辨率差不多,所以35mm格式的成像MTF只需要用到40lp/mm就足够。(奈奎斯特频率是采样率的一半,所以90lp/mm的一半差不多就是40lp/mm,各位看官看不懂没关系,假装懂就好,结论最重要)这也是蔡司的35mm画幅镜头在传统盐银时代最多只提供40lp/mm的MTF曲线数据的原因。 虽然索尼从IMX128到IMX157,再到生命力异常顽强的IMX410,2400万像素的全画幅仍然大量活跃在各主机厂家的清单上,但是4500万像素、4700万像素和6100万像素的传感器早已经占据半壁江山,成像介质的奈奎斯特频率也应有更高的上限。所以,采用比40lp/mm更高的空间频率也是迫在眉睫的事情了。当然,更高空间频率出来势必会让一些价格友好的走量镜头的MTF不够看了,所以厂家在这件事的态度上一定是消极的。各位看官当做一个知识点了解下便可。 10 lp/mm是镜头对宏观世界的忠诚宣誓,30 lp/mm则泄露了微观战场的血腥厮杀;中心区域的平滑弧线吟唱着工业文明的精密颂歌,边缘曲线的震颤褶皱里却奔涌着光波叛乱的跌宕起伏。弧矢与子午曲线的爱恨纠葛,暗藏着散景漩涡的生成密码;离轴频率的衰减斜率,实为边缘画质献祭给像差恶魔的赎罪券。当我们将波动纹样投射到现实拍摄的棱镜中——那些令器材党血脉偾张的'刀锐奶化',不过是MTF星图上振幅涨落的诗意显影。读懂这份光学圣殿的活体标本,便掌握了在参数迷雾中锚定视觉真相的星象罗盘。 MTF曲线并非冰冷的数字罗列,而是波动光学在笛卡尔坐标系中跳动的痕迹:摄影镜头从中心到边缘的成像往往会发生各种各样的变化,焦内和焦外恰似宇宙大爆炸后物质分布的熵增,总有意想不到的惊喜。正是这些变化和未知的惊喜,最让设计师和使用者上头。怎么通过MTF图来判断镜头的成像特点以及优劣,这是所有摄影老爷们都非常关心的问题,毕竟是不是器材党都想证明自己的镜头是好的。我们就以比较经典的蔡司Planar T*50 1.4 classic为例,简单分析下MTF到底包含了哪些信息: 这张Planar T*50 1.4 classic为蔡司官网摘取的MTF图,测试条件为白光(各色光混合就是白光),光圈F1.4,测试距离为无限远。图中显示了10 lp/mm、20 lp/mm和40 lp/mm三组MTF曲线。由此,我们可以在图中获取以下信息: 1.对比度(反差)和分辨率信息:全开光圈时,Planar50mm F1.4中心位置(横轴0mm位置)10 lp/mm超过80%,表明这支镜头的中心对比度(反差)表现良好,成像清晰。而40 lp/mm稍稍低于40%,表明分辨率还是很理想的。中心良好的对比度和中规中矩的分辨率,如果不做大幅面放大,一般不太能看到成像柔化偏软的情况。离开中心区域(横轴10-18mm),10 lp/mm下降到70%左右,表现依然不错。40 lp/mm从中心开始一路平坦,微反差分辨率一直处于中等水平。到了角落(18-21.6mm)位置,对比度(反差)明显下降,到不足40%水平,分辨率也明显下滑至10%位置,表明这支镜头边缘角落明显出现成像偏软、清晰度下降且细节丢失。 2.焦外散景信息:从MTF图表上看,Planar50mm F1.4全开光圈时画面中心位置,三组不同空间频率的S线和T线走势基本相同,几乎重合,即所谓的焦外“一致性”良好,描绘很自然。这意味着画面中心的焦外散景会非常柔和漂亮,即所谓的“焦外奶油般化开”的效果。到了距离画面中心一半距离开始,三组不同空间频率的S线和T线开始逐渐出现趋势分离,而且越往边缘,分离的越明显,即所谓的焦外“一致性”比较差。这意味着焦外焦外二线性比较强,焦外比较杂乱。 3.眩光信息:Planar50mm F1.4全开光圈时,边缘(15-18mm)位置,光线直射进入镜头时开始出现眩光现象——因为10 lp/mm和20 lp/mm相距彼此非常近。到了成像的角落(18mm以外)区域,MTF的数值明显滑落,10 lp/mm、20 lp/mm和40 lp/mm彼此相距非常接近,这意味着光线直射入镜头的时候已经产生很强烈的眩光了。 4.像场弯曲:全开光圈F1.4时,10 lp/mm曲线非常平滑,20 lp/mm和40 lp/mm曲线综合也较为平滑,但在边缘稍有波浪形起伏抬头,但并不明显,说明此时残余像场弯曲极少但非没有,可以忽略。 再来看下Planar T*50 1.4 classic光圈为F5.6时的MTF图的情况,测试条件同为白光,测试距离为无限远。 1.对比度(反差)和分辨率信息:光圈收到F5.6时,Planar50mm F1.4的MTF曲线大幅度提高,10 lp/mm整体超过80%,除角落外整体均在90%以上,对比度(反差)表现优秀,轮廓清晰。而40 lp/mm也大部分超过60%,仅角落下降明显,分辨率也达到优秀水平。角落的对比度(反差)良好,但是分辨率因为像场弯曲原因有非常明显下降,有“边崩”的倾向。 2.焦外散景信息:光圈收到F5.6,三组不同空间频率的S线和T线走势较之F1.4稍有变化,焦外“一致性”比F1.4有所退步,但仍较为柔和。但到角落位置,得益于光圈变小,一致性增强,焦外二线性有所改善。 3.眩光信息:Planar50mm F1.4光圈收缩到F5.6时,边缘(18-20mm)位置,10 lp/mm、20 lp/mm和40 lp/mm彼此相距依然较近,眩光现象依然存在,但相比F1.4有较大改善。 4.像场弯曲:光圈收到F5.6时,10 lp/mm曲线相对平坦,20 lp/mm和40 lp/mm边缘均有波浪形起伏,且比光圈全开时更加明显,说明边缘处残余的像场弯曲还较为明显,同时会造成一定的焦点偏移。 我们要知道,过去在设计镜头的时候,设计师往往会在高解析力和高反差之间做出一个选择,当然也不是非黑即白,更多的是做“平衡”。在这种“两难抉择”中,反倒是展现出不同设计师、不同厂家的不同风格和设计巧思。 但对于有强大的电脑辅助计算甚至是现在AI的介入之后,现代光学设计一款“高反差高解析力”的镜头并非难事,只要有良好的校正和与之匹配的公差控制和装配手段,两者都能实现。 (宾得HD PENTAX-D FA*85mm F1.4 ED SDM AW的官方公布MTF和专利模拟MTF,这支镜头是非常典型的高反差高解析力镜头,即使光圈F1.4全开,反差均在95%的天花板,解析力30 lp/mm也在65%左右,40 lp/mm也非常接近60%) 废话了这么多,魔王来给大家做个总结,我们到底能从MTF曲线里面获得什么信息,这里敲黑板、记笔记: 01.对比度(反差):10 lp/mm曲线越高,对比度(反差)越好(80%+为优秀); 02.分辨率(解析力):30 lp/mm或40 lp/mm曲线越高,分辨率(解析力)越好; 03.焦外散景:S线(放射方向)与T线/M线(同心方向)趋势越趋同,一致性越好,焦外越柔和;S线和T线/M线趋势分离越明显,二线性越强,焦外越杂乱; 04.像场弯曲:各空间频率曲线越平顺,像场弯曲越小,焦点偏移越小;各空间频率曲线起伏越多(波浪形),残余的像场弯曲越多,焦点偏移越明显; 05.眩光:不同空间频率在同一趋势下,部分异常接近越明显,眩光越严重。 几点误区,魔王也要说明下: 01.经常看到有些资料提到MTF曲线也能读取色差(横向色差),这是非常明显的误导信息。目前绝大多数的MTF曲线都是采用白光,白光MTF几乎看不到色彩校正的问题,也就是说白光下的MTF根本无法展现色差(横向色差)问题;只有彩色光或单色光MTF才能看出色差,而且只能看出纵向色差,但魔王相信90%以上的人并没有见过彩色光MTF。 02.很多网站、厂家都会发布MTF曲线图,甚至是现在很多独立测试的机构和键盘也都会模拟出MTF曲线图。那么问题来了,非常多不明就里的朋友、不懂装懂的键盘或纯心使坏的笔杆子会搜集各种MTF来一起对比。当他们对比时,往往忽略了(或是故意忽略)各个厂家、媒体、机构等测试条件差异,这些差异甚至非常大。或者是他们可能忽略了空间频率(10 lp/mm、20 lp/mm、30 lp/mm、40lp/mm)的不同;亦或者是不同的MTF曲线使用的是不同的可见光谱(单色光MTF一定比白光更优先);更有甚者忽略了几何光学与波动光学MTF条件。这些都是无法在同一个平台下对比,出现偏差的原因。 03.如果你看到一个MTF曲线绘制出来10 lp/mm是一组极为接近100%的两条线,甚至是30 lp/mm或40 lp/mm都极为接近天花板,请不要当真,笑一笑就好。因为衍射也是要脸的,95%已经是衍射环境下10 lp/mm的理论极限。 MTF曲线图并不能拿来当做王牌判定一个镜头绝对的好坏,他所反映的光学信息有限,更重要的是我们在观看照片的情况限制。因为观看条件会产生巨大的差异,比如同在25cm距离下观看一张A4幅面的照片或者分辨率测试卡,和在一台32寸、4K的显示器上放大100%数毛,这两者就有非常明显的差别。但是,但是,但是大多数爱好者和臭照相的都从来没有意识到这种差别,因为正常视力的人在观看一张35mm全画幅的照片,他最多也只能分辨出240 lp/mm的图像区别(如果从25cm的距离看A4尺寸的打印分辨率测试卡,会看到图像宽度为60°的角度,这是因为人眼最多可以分辨1600lp/图片高度,对于具有24mm图像高度的35mm画幅,对应的视觉最小距离为66lp/mm。所以人眼重要的空间频率也在40lp/mm的范围内。)
(西门子星Sine Image分辨率测试卡,许多人都用来测试分辨率,35mm全画幅1200万像素相机测试的完整图像包含9颗星)(40 lp/mm已经是相当高的空间频率了,40 lp/mm的空间频率距离中心非常近) 很多魔王熟悉的朋友经常会发现MTF曲线和我们视觉感官不相符,因为我们正目睹着光学认知史上最精妙的认知骗局——我们所看到的MTF曲线图不过是视觉交响乐中孤悬的第一乐章——镜头。MTF曲线图从没有体现影像生成的后续环节,比如成像介质(包括胶片、CCD和CMOS)、投影仪、扫描仪以及人眼视锥细胞的神经解码,每一个传递环节和每一道介质转换都扼住影像的咽喉,因为就像前面魔王所说,他们都有自己单独的一套MTF,这才是最终影响感官MTF的木桶因素。 MTF确是工程师镌刻在玻璃矩阵中的数学祷文,却绝非视觉真理的终极圣典。执着于MTF曲线的像素审判官们,不过是在光学认知中的玩着数值游戏。 所以,MTF曲线学会看就好,看看就好,别当真就好! Tips:
《How To Read mtf Curves》Part 1:https://lenspire./photo/app/uploads/2022/02/technical-article-how-to-read-mtf-curves-01.pdf 《How To Read mtf Curves》Part 2: https://lenspire./photo/app/uploads/2022/02/technical-article-how-to-read-mtf-curves-02.pdf
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