我們大多數攝影愛好者往往對鏡頭沒有任何抵抗力,經常沉迷于花費大量的時間浏覽各種器材網站或查看鏡頭評測視頻。在浏覽這些内容時我們常常會看到MTF圖表。乍一看,它們似乎相當複雜,可是一旦您深入了解了各種元素的含義,想要衡量和比較特定鏡頭的潛在性能就變得非常簡單了。
MTF(調制傳遞函數)曲線,顯示了一個鏡頭在其光圈範圍内的潛在光學性能和特性,對于一個熱衷于器材的攝影玩家,可以說是一門必修課。但是您千萬不要被它吓到,其實它并沒有想的那麼複雜,在今天的這篇文章中,我們就深入的探讨探讨,如何去“讀懂”MTF曲線。
了解MTF曲線
要了解MTF曲線圖表在鏡頭質量方面的表現,首先我們需要了解圖表本身以及軸的含義。
X軸
x軸(水平軸)表示從圖像中心到邊緣的距離。所有全畫幅鏡頭的水平軸都是相同的,因為所有制造商都使用24mm x 36mm傳感器。雖然APS-C傳感器有所不同,尼康使用1.5倍裁切傳感器,而佳能則使用1.6倍。上圖表示全畫幅感器通過使用構圖定理,我們知道從傳感器中心到角落的距離是21.6mm。因此,全畫幅鏡頭的MTF圖表标記為0、5、10、15和20,X軸後方略微超過20部分記做21.6。
一些制造商制造的鏡頭僅可用于APS-C尺寸傳感器,例如佳能EF-S鏡頭。裁切傳感器鏡頭的MTF圖表在x軸上具有不同的比例,這取決于制造商。佳能目前的1.6x裁切APS-C傳感器,從22.4mm x 15mm的傳感器尺寸産生13.5mm的測量值,而尼康(和其他制造商的)1.5x裁切傳感器,使我們從23.7mm x 15.6mm的傳感器尺寸測量到14.2mm的測量值。您可以通過x軸刻度上的數字快速分辨APS-C MTF圖表。尼康的将有0、3、6、9和12,而佳能将有0、5、10和13。
Y軸
在我們深入研究Y軸的含義之前,我們需要對對比度,分辨率以及它如何影響我們的圖像有一些基本的了解。我們傾向于用非常簡單的術語來思考鏡頭,比如它們是否銳利。現實情況是,我們對銳度的感知受到對比度和分辨率的影響,并且良好的鏡頭需要同時具有兩者才能使其看起來清晰。
- 對比度:指的是顔色之間的對比程度,對比度越大,各顔色之間的分别越明顯,特别是黑與白之間對比越明顯。
- 分辨率:重現精細細節的能
低對比度高分辨率的鏡頭和高對比度低分辨率的鏡頭都不是我們想要的。對于制造商來說,在這兩個标準之間取得平衡是最重要的。這是光學設計中最大的挑戰之一,因為在其中的任何一個要素的增長,往往會導緻另一個的下降!
以上面這張狗狗的照片為例。為了演示,我在Photoshop中手動降低了圖像的對比度。這導緻張照片似乎看起來沒有那麼清晰,但它實際上用的是佳能300mm f/2.8 L IS II拍攝的,這是目前我能找到最清晰的鏡頭!我們看到圖像中雖然保留了精細的細節,但是我們仍然需要對比度和分辨率的配合來達到我們想要的“銳度”。
MTF圖表的偉大之處在于,它向我們展示了這兩件事!
測量對比度和分辨率
MTF圖表基本上可以表示整個圖像中鏡頭對比度和分辨率,有時圖表也會顯示兩個不同光圈的結果。但既然我們知道這兩件事都很重要,那麼它們是如何衡量的呢?
光學軟件或物理測試台測量鏡頭拍攝正弦光栅再現重複黑白線(稱為線對)的圖像的能力。空間頻率由它們的間距,一毫米中有多少條線對來定義。一般情況下,鏡頭制造商測試的模式是10線對/毫米和30線對/毫米,你可能會看到這些被标記為10lpm和30lpm。
較低的10線對/毫米測試對比度,較高的30線對/毫米是分辨率的測試,想象一下在1毫米的空間中有30條線!這是一些很好的細節!
所以将測試中拍攝的圖像與正弦光栅進行比較。MTF分數是鏡頭能夠很好再現的百分比分數。100分将是一個完美的分數,這個分數給了我們在MTF圖上繪制曲線的值。測試是分兩組進行的,放置在距鏡頭中心不同距離的地方,現在沒那麼複雜了吧?
MTF圖表的Y軸通常用從0到1的小數進行注釋,但實際上這些數字代表0%到100%的百分比。數據點越接近1,越接近完美的分辨率和對比度。完美的MTF圖表将從圖像中心到角落具有完美的對比度和分辨率。
弧矢曲線和子午曲線
鏡頭實際上會以不同的量再現細節和對比度,這也取決于測試正弦光栅的方向。對于所有鏡頭制造商,測試圖案都以兩種不同的方向,記錄和繪制這些結果。在圖表中分别被稱為弧矢曲線,标為S(Sagittal),以及子午曲線,标為M(Meridional),這意味着鏡頭制造商的MTF圖表上至少有四個數據:
- 10線/ mm Sagittal
- 10線/ mm Meridional
- 30線/ mm Sagittal
- 30線/ mm Meridional
弧矢曲線結果總是高于子午曲線結果,應該注意的是,方向非常具體。弧矢曲線意味着測試圖案線平行于從圖像中心到拐角的線,并且子午曲線垂直于該對角線。這會産生最佳和最壞兩種情況的結果,因此它為我們提供了對任何變化的最準确的概述。
上圖很好地總結了測試過程,顯示了執行哪些測試,以及在哪裡。
就是這樣!通過對比度和分辨率測試的組合,我們可以很好地了解鏡頭在感知清晰度方面的表現。不同的制造商在如何展示他們的圖表方面做的事情略有不同,因此下一部分将針對最受歡迎的品牌進行讨論。
不同品牌,MTF圖表上的線條是什麼意思?我們發現佳能的圖表與其他廠商有明顯不同,因為它展示了更多的數據。
事實上,這些多出來的線代表了兩種不同的光圈值,而且隻有在我們談論佳能的圖表時才會出現這種情況!佳能選擇顯示一個鏡頭在兩個不同光圈的測試結果,而尼康和其他一些制造商隻顯示最大光圈性能,在這裡我們僅将佳能與尼康的MTF圖進行簡要了解。
如何閱讀佳能MTF圖表:
黑線代表鏡頭在其最大光圈處的結果,藍線代表光圈為f/8時的結果。我想您可能會問為什麼是f/8?
因為在圖像清晰度方面,這通常是鏡頭的“最佳點”。
正如你所看到的,它不僅僅是黑色和藍色。每種顔色中有四種線條變化:厚和薄,實心和虛線。
實線表示子午方向測試的結果,而虛線表示弧矢方向結果,如本文前面所述:
- 黑線:在最大光圈下
- 藍線:f/8下
- 實線:子午方向
- 虛線:弧矢方向
- 粗線:10線/毫米
- 細線 :30線/ 毫米
如何閱讀尼康MTF圖表:
尼康MTF圖表僅顯示最大光圈的結果。就個人而言,我發現缺少第二組光圈結果是一種損失。鏡頭質量的一個重要指标是鏡片表現出的最大光圈與它在最佳光圈時的全部潛力相比。
- 紅線:10線/毫米
- 藍線:30線/毫米
- 實線:弧矢方向
- 虛線:子午方向
MTF圖表可以快速浏覽一下鏡頭清晰度的第一印象,但是這并不完全代表鏡頭的質量。
鏡頭的質量沒有特定的定義或測量單位。它不僅僅是銳度和漸暈以及色像差和失真所能概括的。鏡頭是否适合您,不應僅僅是您在MTF圖表上看到的結果。重要的是要考慮其他因素的組合。
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