我们大多数摄影爱好者往往对镜头没有任何抵抗力,经常沉迷于花费大量的时间浏览各种器材网站或查看镜头评测视频。在浏览这些内容时我们常常会看到MTF图表。乍一看,它们似乎相当复杂,可是一旦您深入了解了各种元素的含义,想要衡量和比较特定镜头的潜在性能就变得非常简单了。
MTF(调制传递函数)曲线,显示了一个镜头在其光圈范围内的潜在光学性能和特性,对于一个热衷于器材的摄影玩家,可以说是一门必修课。但是您千万不要被它吓到,其实它并没有想的那么复杂,在今天的这篇文章中,我们就深入的探讨探讨,如何去“读懂”MTF曲线。
了解MTF曲线
要了解MTF曲线图表在镜头质量方面的表现,首先我们需要了解图表本身以及轴的含义。
X轴
x轴(水平轴)表示从图像中心到边缘的距离。所有全画幅镜头的水平轴都是相同的,因为所有制造商都使用24mm x 36mm传感器。虽然APS-C传感器有所不同,尼康使用1.5倍裁切传感器,而佳能则使用1.6倍。上图表示全画幅感器通过使用构图定理,我们知道从传感器中心到角落的距离是21.6mm。因此,全画幅镜头的MTF图表标记为0、5、10、15和20,X轴后方略微超过20部分记做21.6。
一些制造商制造的镜头仅可用于APS-C尺寸传感器,例如佳能EF-S镜头。裁切传感器镜头的MTF图表在x轴上具有不同的比例,这取决于制造商。佳能目前的1.6x裁切APS-C传感器,从22.4mm x 15mm的传感器尺寸产生13.5mm的测量值,而尼康(和其他制造商的)1.5x裁切传感器,使我们从23.7mm x 15.6mm的传感器尺寸测量到14.2mm的测量值。您可以通过x轴刻度上的数字快速分辨APS-C MTF图表。尼康的将有0、3、6、9和12,而佳能将有0、5、10和13。
Y轴
在我们深入研究Y轴的含义之前,我们需要对对比度,分辨率以及它如何影响我们的图像有一些基本的了解。我们倾向于用非常简单的术语来思考镜头,比如它们是否锐利。现实情况是,我们对锐度的感知受到对比度和分辨率的影响,并且良好的镜头需要同时具有两者才能使其看起来清晰。
对比度:指的是颜色之间的对比程度,对比度越大,各颜色之间的分别越明显,特别是黑与白之间对比越明显。分辨率:重现精细细节的能
低对比度高分辨率的镜头和高对比度低分辨率的镜头都不是我们想要的。对于制造商来说,在这两个标准之间取得平衡是最重要的。这是光学设计中最大的挑战之一,因为在其中的任何一个要素的增长,往往会导致另一个的下降!
以上面这张狗狗的照片为例。为了演示,我在Photoshop中手动降低了图像的对比度。这导致张照片似乎看起来没有那么清晰,但它实际上用的是佳能300mm f/2.8 L IS II拍摄的,这是目前我能找到最清晰的镜头!我们看到图像中虽然保留了精细的细节,但是我们仍然需要对比度和分辨率的配合来达到我们想要的“锐度”。
MTF图表的伟大之处在于,它向我们展示了这两件事!
测量对比度和分辨率
MTF图表基本上可以表示整个图像中镜头对比度和分辨率,有时图表也会显示两个不同光圈的结果。但既然我们知道这两件事都很重要,那么它们是如何衡量的呢?
光学软件或物理测试台测量镜头拍摄正弦光栅再现重复黑白线(称为线对)的图像的能力。空间频率由它们的间距,一毫米中有多少条线对来定义。一般情况下,镜头制造商测试的模式是10线对/毫米和30线对/毫米,你可能会看到这些被标记为10lpm和30lpm。
较低的10线对/毫米测试对比度,较高的30线对/毫米是分辨率的测试,想象一下在1毫米的空间中有30条线!这是一些很好的细节!
所以将测试中拍摄的图像与正弦光栅进行比较。MTF分数是镜头能够很好再现的百分比分数。100分将是一个完美的分数,这个分数给了我们在MTF图上绘制曲线的值。测试是分两组进行的,放置在距镜头中心不同距离的地方,现在没那么复杂了吧?
MTF图表的Y轴通常用从0到1的小数进行注释,但实际上这些数字代表0%到100%的百分比。数据点越接近1,越接近完美的分辨率和对比度。完美的MTF图表将从图像中心到角落具有完美的对比度和分辨率。
弧矢曲线和子午曲线
镜头实际上会以不同的量再现细节和对比度,这也取决于测试正弦光栅的方向。对于所有镜头制造商,测试图案都以两种不同的方向,记录和绘制这些结果。在图表中分别被称为弧矢曲线,标为S(Sagittal),以及子午曲线,标为M(Meridional),这意味着镜头制造商的MTF图表上至少有四个数据:
10线/ mm Sagittal10线/ mm Meridional30线/ mm Sagittal30线/ mm Meridional
弧矢曲线结果总是高于子午曲线结果,应该注意的是,方向非常具体。弧矢曲线意味着测试图案线平行于从图像中心到拐角的线,并且子午曲线垂直于该对角线。这会产生最佳和最坏两种情况的结果,因此它为我们提供了对任何变化的最准确的概述。
上图很好地总结了测试过程,显示了执行哪些测试,以及在哪里。
就是这样!通过对比度和分辨率测试的组合,我们可以很好地了解镜头在感知清晰度方面的表现。不同的制造商在如何展示他们的图表方面做的事情略有不同,因此下一部分将针对最受欢迎的品牌进行讨论。
不同品牌,MTF图表上的线条是什么意思?
我们发现佳能的图表与其他厂商有明显不同,因为它展示了更多的数据。
事实上,这些多出来的线代表了两种不同的光圈值,而且只有在我们谈论佳能的图表时才会出现这种情况!佳能选择显示一个镜头在两个不同光圈的测试结果,而尼康和其他一些制造商只显示最大光圈性能,在这里我们仅将佳能与尼康的MTF图进行简要了解。
如何阅读佳能MTF图表:
黑线代表镜头在其最大光圈处的结果,蓝线代表光圈为f/8时的结果。我想您可能会问为什么是f/8?
因为在图像清晰度方面,这通常是镜头的“最佳点”。
正如你所看到的,它不仅仅是黑色和蓝色。每种颜色中有四种线条变化:厚和薄,实心和虚线。
实线表示子午方向测试的结果,而虚线表示弧矢方向结果,如本文前面所述:
黑线:在最大光圈下蓝线:f/8下实线:子午方向虚线:弧矢方向粗线:10线/毫米细线 :30线/ 毫米
如何阅读尼康MTF图表:
尼康MTF图表仅显示最大光圈的结果。就个人而言,我发现缺少第二组光圈结果是一种损失。镜头质量的一个重要指标是镜片表现出的最大光圈与它在最佳光圈时的全部潜力相比。
红线:10线/毫米蓝线:30线/毫米实线:弧矢方向虚线:子午方向结语
MTF图表可以快速浏览一下镜头清晰度的第一印象,但是这并不完全代表镜头的质量。
镜头的质量没有特定的定义或测量单位。它不仅仅是锐度和渐晕以及色像差和失真所能概括的。镜头是否适合您,不应仅仅是您在MTF图表上看到的结果。重要的是要考虑其他因素的组合。
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