分辨率 反差 MTF值

分辨率，反差，MTF值

拉尔斯・耶尔博格著、江少军译

提高照片锐度的方法有很多种。一种是使用大型胶片拍摄，另一种就是选

用锐利的镜头。本文将介绍什麽是镜头的MTF值（模量传递函数）以及锐度和

反差的区别。还将介绍如何理解镜头的MTF值的测试曲线图。

锐度、分辨率、反差、明度和MTF值这些术语一般并不是很容易区别开的。

锐度和反差的区别在哪里呢？乍一看来，这似乎是一个很初级的问题，锐度就是

相片拍摄后清楚与否，而反差就是相片最亮和最暗处的差异表现。如果再往深处

想一想，这种回答并不完善。这取决于你想说明什麽，锐度和分辨率是表述同一

事物的两种方式，而明度却被用在很多地方，其含义也都不完全相同。MTF值

即模量传递函数将在本文给于详细说明。

被摄体

拍摄一个全黑或全白的物体是很容易的。用酒瓶底当镜头来拍摄，拍出的

照片也是黑色或白色。锐度很好，反差也可接近100%。但是如果要拍摄一个比

较复杂的物体，细节再现就变得比较困难了。如果被摄体是一块白背景上有黑色

线条的平板，我们希望黑线条反映在底片上的宽度为1/2毫米，也就是说底片上

每毫米的宽度上有一黑一白两道线，就叫做线频为1线对/毫米（1拍

摄这种被摄体，使用简易镜头已经足够锐利。但是如何来评判反差呢？反差就是

在底片上体现的黑白线条的明暗差别与实际黑白线条明暗差别的比值。如果被摄

体的黑白线条越来越细（即线频越来越高），用镜头来以锐利并旦适当的反差来

再现他们就会越来越难。

人行横道

如果我们在较近的位置拍摄一个画有黑（金属包覆）白线带的人行横道，

使得黑白线带在底片上的宽度为2亳米。此时，黑白线带间的反差在底片上表现

很高，这是因为即使很差的镜头也能清晰的再现这一细节。但是如果要用镜头去

完全再现白线带内极细微的裂纹，就变得不那麽容易了。紧贴裂纹的白色与黑色

混在一起，黑白之间的反差明显降低，这是因为低档的镜头无法处理这一细节。

在我们讨论这些黑白线条的反差的时候，也很容易理解我们同时涉及到了

锐度。简易镜头对黑白线条的较低再现同时可被理解为锐度较低。

因此我们可以得出结论，锐度和反差其实是一回事，其不同之处仅在于，

当被摄体的细节粗大简练时（线频低），我们常用反差一词，而当被摄体的细节

精细至微时（线频高），我们就用锐度或分辨率来表达。

模量传递函数

简单的说，MTF值可用来评估不同线频时的黑白线条的反差，并给出一个

镜头性能的客观评价。当黑白线条通过镜头成像以后，MTF值可以反映出成像

后黑白条的反差。对于某一特定的线频，如果镜头的MTF值为0.85,就意味着

成像后的剩余反差是被摄体原始反差的85%.这种反差的降低不仅仅影响着黑白

色表面，也以同样比例影响着不同灰度的表面。一般说来，所有镜头，无论昂贵

的还是便宜的，在线频很低时的MTF值都几乎可达100%,也就是说，都可以

再现简洁粗大的被摄体表面。而在线频非常高时，它们的MTF值都几乎是()，

世界上还没有镜头可以成功的再现1000线对/毫米的例子。这样可以看出，镜头

的MTF值是在100%和0%之间。镜头的性能可以如下图所示以一条曲线来表示:

图中X轴代表线频，从0点向右延伸，就意味着线频越来越附。Y轴代表

镜头的MTF值，从()到100%。从()点向上，说明镜头再现被摄体反差的能力

越来越强。如果能够把被摄体的两个暗部表面的差别完全反映到底片上，则MTF

值就是1()0%。这种情况实际上很鲜见，大部分情况反差都会降低。测量一下底

片上黑度与实际黑度的差别，我们就得到了该镜头的MTF值。

本图实际上并不是本网站向大家提供的镜头的MTF值曲线图。从本图中只

能反映底片上某一点处的MTF值(如底片中央)，而且给出的是在该点处所有线

频下的MTF值。本网站提供给大家的是对应于三种线频，从底片中心(X轴的

最左边)到底片的端角处(X轴的最右边)的MTF值曲线图。

分辨率与反差

经常听到有人评论：“这个镜头很锐，但反差不好J或者说“那个镜头反

差高，但是不锐。”实际上，他们的话的真正含义是什麽并不清楚。这实际上是

一个关于镜头的多层镀膜的问题。镀膜较差的镜头在特定光线下(如直射光)再

现的反差较低，但不会降低分辨率。但它们通常并不谈及多层镀膜。为了追求一

个锐利的镜头，好像不必刻意去追求高的反差。实际上，重要的事情是，必须要

对细节再现到一个可容忍的反差程度。人们在读白纸黑字时，要求的最低反差是

20%。低于20%读起来就吃力了。从MTF值曲线图上检验细节的精细度，细节

越精细，分辨率就越高。

对于一个高反差的镜头，在低线频时表现出来的MTF值就高。这种镜头有

可能在50线对7亳米时MTF值就降到了0,但在比前却有较高的MTF值。这种

镜头追求的是高反差，但分辨率却小一定好。

图中实线代表低线频时反差高的镜头一一不妨称之为“反差型镜头”。虚线

代表高分辨率镜头。

衍射

衍射是一种与光波特性有关的现象。当一束光通过一个锐利的边缘时，会发生轻

微的散射。当光线通过镜头时，受到了光圈直径的限制。光圈形成了一个锐利的

边缘，造成光线的轻微散射。换句话说，光圈边缘造成了一定程度的成像模糊，

这就是所谓的衍射现象。

由于衍射现象只发生在靠近光圈边缘通过的光线处，“模糊光”的比例随着

增大光圈而减少。无论光圈制作的多麽精细，也不论镜头有多麽昂贵，都无法解

决衍射的问题。

图中实线代表光圈值为5.6时的衍射影响限，虚线代表光圈值为22时的衍

射影响限。

如果只考虑衍射的影响，当使用小光圈时MTF值会自动降低，在高线频时

MTF值受到的影响最大。而实际上，可以影响MTF值的因素很多，制造大光圈

的镜头要比制造小光圈的镜头难得多，镜头口径越大，设计和加工的难度也就越

人。实际上，在使用人光圈镜头摄影时，是以牺牲MTF值为代价的。

从MTF值的角度上考虑，制造镜头的目标要尽量接近衍射的影响限。一般

的来说，最大光圈的MTF值都在衍射限曲线以下，而小光圈的MTF值几乎与

衍射限相同。

大光圈意味着衍射的影响最小，但光学系统的制造误差最大。小光圈则正

好相反。一般说来，镜头锐度最好处一般都在光圈值为8和11的时候。

图中的虚线为施耐德Symmar150f5.6镜头，使用光圈为fl1的MTF值。

实线为同一镜头，使用光圈f22的MTF值。从图中可以看出，此时的MTF值是

这就不被视作一个主要问题了。

畸变

在实践中，畸变意味着再现被摄体后尺度的变形。一条直线通过镜头后就

不再是一条直线，它会向内或向外弯曲。向外弯曲其畸变值就是负的，也叫做桶

型畸变。正的畸变也被称作枕型畸变。

中画幅相机和35毫米相机

我们采用相同的办法给不同画幅的相机镜头打分。尽管6*6的负片不必放

大到35亳米负片那样大，在评判它们时还是采用了同样的方法。35亳米负片被

放大到6*6负片的1.75倍还多。为了获得同样的分辨率，6*6镜头采用的用于比

较MTF值的空间频率只有35毫米相机镜头的57%o

但是，由于人们明显期望通过使用6*6底片获得更好的分辨率，我们对这些镜头

也是按同样的要求去做的。

摄影镜头的质量对数字相机成像质量的影响

在使用胶片相机时，人们对镜头质量的关注远远超过了正常的水平。不少人

不惜代价购买昂贵的专业镜头，却很少在其它影响影像质量的方面下功夫。

进入数字化时代后一切似乎都反过来了。人们全心关注的只是感光元件的像

素数，大大降低了对镜头质量的热情。原因是许多看上去不起眼的小镜头在数字

相机上却能产生高质量的影像。似乎镜头的性能远高于感光元件的分辨力，在近

期不必对镜头的质量过于关心，只有当感光元件的分辨力达到某一水平之后，镜

头的制约性才会表现出来。

佳能10D相机的感光元件水平方向大约只有24mm,分辨率只有64线对Anm,

对于多数摄影镜头来说，这都是小意思。专业镜头在胶片上的分辨力都可以达到

120线对/叽比较菜的业余镜头达到80线对/mm也不是什么难事。而感光元件

的MTF（模量传递函数）曲线通常高于胶片，镜头对影像质量的影响应该不会太明

显。

先不要想当然，我们来看一下实测的结果。在这次测试中，我们使用了佳能

70-200/F2.8L专业镜头,佳能50/FL8标准镜头,佳能70-210/F3.5-4.5三只

镜头做对比,其中，70-200/F2.8L是新购买的，而70-200/F3.5-4.5是从旧货

店随便借的一只。结果如下

令我们大吃一惊的是，被人们通常认为最肉的一只镜头70-210/F3.5-4.5不

仅线条反差相当好，其分辨能力也最高。在图中1000PPI处的线条反差它与

50/F1.8的镜头相当，而那只专业镜头却差得多。为了防止操作误差造成错误的

结论，我们反复拍摄了许多张，最后的结果是一致的，即在75mm端，这只看起

来不怎么样的业余镜头的表现比专业镜头好得多。

为了找出它在理论上的依据，我们调出了怡泓网站上PHOTODO关于这几只镜头的

MTF曲线。

我们看所有镜头光圈为F8的一行，显然那只被人们认为最“肉”的镜头的

在这个焦距段和这个光圈下成像质量是最好的。而那只专业镜头最好的部分却在

10D的感光元件范围之外，从横坐标看，12mm（0为镜头光心通过的点）之内恰

好是这只镜头最差的部分。

这次测试向我们说明，数字相机影像质量由镜头的MTF函数和感光元件的

MTF函数叠加而成，尽管镜头在胶片上的分辨率远在感光元件的集成度之上，镜

头对光学信号模量的衰减仍会影响影像的分辨率。

我们还要注意的一件事是，当我们为一台感光元件面积小于胶片的数字相机

选购镜头时，一定要注意这只镜头在感光元件范围之内的表现如何。许多业余镜

头中心部位的质量很不错，而对那些感光元件较小的数字相机恰好适合。这些业

余镜头对于这类数字相机就很“专业”。

我们这次测试并没有证明70-210/F3.5-4.5镜头比70-200/F2.8L专业镜头

好。因为我们只是分析和测试了镜头的70端，而它们在135端和200端那只

70-200/F2.8L的专业镜头的MTF曲线却好得多。尽管因场地的因素我们没法对

它们进行对比，但结果我们可能已经能猜到，一定是那只MTF曲线更好的镜头胜

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光影魔术手人像美容教程

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7.逐部位选取需要美化的的地方，重复刚才的步骤。一次效果不理想，可

多次操作

8.使用“柔光镜”再次柔肤

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人像美容

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