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0.4570%=0.315，而通過業餘鏡頭後反差則降低爲0.4540%=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Carl Zeiss T 2885/3.34鏡頭分別在28mm、50 mm和85 mm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數0.57，20線對/毫米的平均值乘以側重係數0.29，40線對/毫米的平均值乘以側重係數0.14，將三個數位相加，就得到該鏡頭的MTF側重平均值。根據這些數值對鏡頭打分。分數從0到5，使各種鏡頭的分值明顯化，不象有些測試結果，給人的印象都很好，卻失去了指導意義。 1. 頂級鏡頭 全世界生産的數百種35mm相機鏡頭中，能夠納入頂級頭的只有19款（得分4.5以上即MTF側重平均值在0.86以上）。這些鏡頭全部是定焦頭。其中標準鏡頭有8款（兩款帶微距），7585mm焦距頭有4款，90135mm焦距頭有6款（三款帶微距），得分最高的爲佳能的200mm/1.8鏡頭（4.8分，MTF側重平均值0.89）。按照廠家劃分，徠卡鏡頭占了六款（M系列：50/2，75/1.4，90/2.8；R系列：50/2，90/2.8，100/2.8 Macro），康太時四款（50/1.7，50/1.4，85/1.4，45/2G），佳能三款（EF85/1.2，EF135/2，EF 200/1.8），賓得三款（50/1.4，50/2.8Macro，85/1.4），美能達兩款（AF 50/2.8Macro，AF 100/2.8Macro），圖麗一款（MF AT-X 90/2.5Macro）。實力雄厚的尼康竟然沒有一款鏡頭入圍。 如果僅考慮40線對/毫米的MTF側重平均值(著眼於24寸照片的放大)，在f8時成像素質最佳的爲康太時的50/1.7和45/2G系列標頭。他們在40線對/毫米的MTF側重平均值分別達到0.73和0.72。這意味著用這兩款鏡頭，採取必要的防震措施，在f8時可以拍出35mm相機所能拍出的可放大到24寸照片的最佳影像。在最大光圈時，最佳鏡頭可授予徠卡M50/2標頭，其MTF側重平均值達到0.50。 在所有大光圈人像頭中，賓得的手動調焦85/1.4鏡頭以微弱優勢佔據上風。這是因爲其在最大光圈時的MTF側重平均值達到0.43，已達到業餘變焦鏡頭f8時的MTF側重平均值。在f8時的MTF側重平均值雖略低於佳能EF85/1.2和康太時85/1.4，考慮到人像攝影多用大光圈，故位列第一應是問心無愧的。 2. 專業級鏡頭 在常用專業級標準變焦鏡頭中，康太時2885/3.3-4居首，適馬AF2870/2.8居末。具體排列如下： 鏡頭品牌規格 得分 MTF側重平均值 Contax 2885/3.3-4 4.0 0.81 Canon EF 2870/2.8 L 3.9 0.81 Nikon AF 3570/2.8 3.8 0.79 Minolta AF 2870/2.8 3.7 0.78 Sigma AF 2870/2.8 EX Asp 3.5 0.77 Leica 2870/3.5-4.5 3.2 0.75 Tokina AF 2870/2.6-2.8 Pro 3.1 0.73 Sigma AF 2870/2.8 3.0 0.73 騰龍最新推出的AF 28105/2.8LD專業鏡頭，得分只有2.4分，MTF值爲0.67。尼康新推出的AF-S 2870/2.8 ED的MTF值尚未測試。 在常用專業級中遠變焦鏡頭中，徠卡80200/4鏡頭最好。各鏡頭位次排列如下： 鏡頭品牌規格 得分 MTF側重平均值 Leica 80200/4 4.2 0.83 Nikon AF-S 80200/2.8 IF-ED D 4.1 0.82 Canon EF 70200/2.8 L 4.1 0.82 Sigma AF 70200/2.8 Apo EX 3.9 0.81 Minolta AF 80200/2.8 Apo 3.9 0.81 Nikon AF 80200/2.8 D ED 3.9 0.80 Contax 80200/4 3.8 0.79 Tokina AF 80200/2.8 3.4 0.76 Leica 70210/4 3.3 0.75 Pentax FA 80200/2.8 3.2 0.74 佳能頗有影響的EF 35350/3.5-5.6 L鏡頭，在35200毫米段表現頗佳，但在遠攝端表現平平，只有業餘頭的水平。該鏡頭整體得分爲3.3分，MTF側重平均值爲0.76。圖麗的AF 100300/4 Pro鏡頭得分爲3.1分，MTF側重平均值爲0.74。 3. 業餘級鏡頭 在流行業餘標準變焦鏡頭中，以佳能和賓得的兩款頭得分最高。詳見下表： 鏡頭品牌規格 得分 MTF側重平均值 Canon EF 28105/3.5-4.5 U 3.3 0.75 Pentax FA 2870/4 AL 3.3 0.75 Canon EF 2880/3.5-5.6 U 3.2 0.74 Canon EF 2880/3.5-5.6 II U 3.1 0.73 Ricoh P 3570/3.4-4.5 3.1 0.73 Nikon AF 2880/3.5-5.6 D 3.0 0.72 Tamron AF 2880/3.5-5.6 Asp 3.0 0.72 Nikon AF 2885/3.5-4.5 2.9 0.72 Minolta MD 2870/3.5-4.8 2.9 0.71 Contax 2870/3.5-4.5 2.8 0.71 Nikon AF 2870/3.5-4.5 D 2.8 Sigma AF 2880/3.5-5.6 Macro 2.7 0.70 Minolta AF 2880/3.5-5.6 2.7 0.70 Ricoh 3570/3.5-4.8 2.6 0.69 Pentax FA 2880/3.5-4.7 2.3 0.66 Pentax FA 2880/3.5-5.6 2.0 0.64 Vivitar AF 2880/3.5-5.6 1.8 0.62 在流行業餘遠攝變焦鏡頭中，美能達AF 100300/4.5-5.6得分最高。詳見下表： 鏡頭品牌規格 得分 MTF側重平均值 Minolta AF 100300/4.5-5.6 APO 3.2 0.74 Canon EF 70210/3.5-4.5 U 3.1 0.74 Vivitar 70210/2.8-4 Series 1 3.0 0.73 Sigma 70210/4-5.6 2.9 0.72 Pentax FA 70200/4-5.6 2.9 0.72 Minolta AF 70210/3.5-4.5 2.9 0.72 Nikon AF 70210/4-5.6 D 2.8 0.71 Minolta AF 70210/4.5-5.6 2.7 0.69 Yashica AF 70210/4.5 2.7 0.69 Ricoh P 70210/4.5-5.6 2.6 0.69 Minolta AF 80200/4.5-5.6 2.6 0.69 Canon EF 100300/4.5-5.6 U 2.4 0.67 Pentax FA 100300/4.5-5.6 2.4 0.67 4. 超廣角變焦鏡頭（不分專業業餘）： 鏡頭品牌規格 得分 MTF側重平均值 Tamron SP AF 2040/2.7-3.5 3.7 0.78 Nikon AF 2035/2.8 D IF 3.6 0.78 Canon EF 2035/2.8 L 3.5 0.77 Sigma AF 2135/3.5-4.2 3.5 0.77 Canon EF 2035/3.5-4.5 U 3.4 0.76 Pentax FA 2035/4 AL 3.4 0.76 Minolta AF 1735/2.8 G 3.3 0.75 Tokina AF 2035/3.5-4.5 3.3 0.75 Canon 2035/3.5 L 3.3 0.75 Canon EF 1735/2.8 L 3.2 0.74 Sigma AF 1735/2.8-4 EX 3.1 0.73 Vivitar AF 1935/3.5-4.5 2.9 0.72 Minolta AF 2035/3.5-4.5 2.8 0.71 Pentax Fisheye 1728/3.5-4.5 2.7 0.70 Tokina AF 2035/2.8 Pro 2.5 0.68 Sigma 2135/3.5-4.2 MF 2.4 0.67 5. 特殊變焦鏡頭 市場上流行的一些有名的特殊變焦頭分值並不高，如尼康24120/3.5-5.6 D IF只有2.3分，MTF側重平均值只有0.66，騰龍AF 28200/3.8-5.6 LD（Asp Super）得分爲2.7分，MTF側重平均值爲0.70。倒是佳能新推出的防抖鏡頭EF 28135/3.55.6 IS U得分達到3.5分，MTF側重平均值達到0.77，進入專業級成像行列。 6. 傳言的證實 通過一些比較，還證實了攝影界通過實際經驗作出的