MTF 曲線圖應該怎麼看?

很多同好在比較鏡頭性能時會提及 MTF 曲線,但是何為好,何為不好,卻沒有多少同好能說得清。請各位指教一下。


這個問題最好可以配圖來解釋……這裡先放幾條原理,然後後附一個網址樓主再對照圖片就明白了

1. MTF值越接近1越好,即MTF線越高越好
2.粗線越高,說明鏡頭的反差表現越好
3.細線越高,說明鏡頭的解析度越好
4. MTF曲線越平坦,說明邊緣和中心的成像差距越小
5.實線和虛線越接近,說明鏡頭的焦外成像越好
6.藍線說明鏡頭f/8時的成像水平,近似於鏡頭的最佳成像水平
7.黑線說明鏡頭最大光圈時的成像水平,大光圈的價值所在

參考網址:
http://bbs.fengniao.com/forum/722915.html


某匿名用戶。
有分色測試的。

其實現在鏡頭廠家提供的MTF,默認都是「白光下糾正焦點偏移「的測試結果。
1、廠家不會,也沒有必要分別提供RGB的MTF,那個不好看。如下圖:

這可是Zeiss Planar 85/1.4,光圈全開的MTF。
當然這個MTF同一般人慣常看到的不同,中間豎線是焦平面。
是同消費者解釋」各家鏡頭都會有點點分離的啦,不要在意!「還是乾脆不和他們廢話來的好?

2、焦點偏移,由於球差的關係,光圈不同時,」最銳利「對焦點並不總是在底片位置,要得到最佳MTF,需要對其進行修正。

這圖包含兩種信息(1)F4的時候焦點偏移了0點不少,大約0.5mm,相對於膠片厚度很可觀了
(2)用MTF的峰值往下做線,同圓點曲線相交,然後再右側物距上讀數,就是物距方向的焦點偏移
(3)X和+是切線/法線方向的預想對焦點,在右側物距上讀數.(假定光圈全開時對焦到3m,現在按照(2)求解可看出實際最佳對焦點偏移了約25cm)

所以廠家也不會給你看這種MTF圖的。
因為也不怎麼好看…

總之這也是MTF~


推薦色影無忌老頑童的文章 http://www2.xitek.com/info/showarticle.php?page=1id=2787
之前的回答太過簡單,這個是根據老頑童的文章修正後的回答,我相信這個會更清楚一些:

首先,大家都明白MTF值(或者說MTF圖)是個好東西,它是表述鏡頭素質的一個值. 那麼為什麼MTF可以表述鏡頭素質? 我們先來看看MTF這幾個字母到底是什麼意思.

MTF是Modulation Transfer Function(調製傳遞函數)的縮寫. 看起來很高深,但其實就一句話:MTF是個函數(公式). 如果還要理解深入點,MTF是一個將某數值轉換成另外一個數值的函數. 那麼它將什麼數值轉換了? 轉換成什麼了? 更重要的是,為什麼這個轉換函數可以說明鏡頭素質?

要理解這個,先要將攝影這個"系統"抽象一下.
攝影的時候,實質上是將物體的光影經過鏡頭投射到底片(感光區域)上. 用數學的眼光來看,其實就是:一個數值(物體的光影),經過某種運算(鏡頭),得到另外一個數值(拍到的照片). 這個函數(鏡頭)在兩個數值可以測量的情況下,是可以確定的.
如果將上面說的物體光影的值設為M,將拍到的照片的值設為M",那麼MTF就=M"/M.

所以MTF實質反應了鏡頭對拍攝對象的還原能力,是個比值.

至於如何將M和M"量化,死理性派想到了一個妙招,用黑白漸變的條紋來量化.(談到這一點說點題外話,大學物理做光的干涉實驗的時候也是數黑白條紋...對這些實驗有陰影...)
實際測MTF值時怎麼做我搞不清楚,但是據我理解應該類似這個辦法: 在鏡頭前放上一張充滿黑白相間條紋的紙,然後通過鏡頭,成像在視場(也就是感光區域). 鏡頭越能在視場還原這些黑白條紋,就說明鏡頭越好. 如果視場的黑白條紋全部都可以清晰分辨出來,那這個時候的MTF值就是1(100%). 反之就是0.

了解MTF怎麼測之後,再解釋MTF圖中的幾個參數是什麼意思,就大概清楚MTF怎麼看了.

1. 圖中的縱坐標上的值就是代表MTF值,從0~1.
2. MTF的橫坐標表示的是距離. 這個距離指視場中點到邊緣的距離. 用毫米表示. 為什麼這樣測? 因為鏡頭是圓的,離鏡頭半徑相等的地方的成像一定是一樣的,不然這個鏡頭就有問題了...

通過1,2兩點應該清楚為什麼MTF圖是個曲線圖了吧? 因為它代表的是鏡頭中心到邊緣的圖像還原能力值,是由無數個點(MTF值)拼接起來的.

那為什麼有4條線? 還分顏色和粗細? 請看:
3. 關於線的粗細: 粗線表示測試用的紙上邊的條紋相對粗一些. 它一般是指在1mm的距離內有10條黑白相間的條紋. 相對的,細線的話就代表測試用的紙上邊的條紋相對細一些,一般是指1mm的距離內有30條條紋.
4. 關於線的顏色: 相同顏色代表測試時鏡頭的光圈是一樣的. 所以一般MTF圖都會有至少兩種顏色的線. 一般一種顏色代表光圈全開(最大光圈), 另一種代表最佳光圈(通常是f/8).
5. 關於線的虛實: 虛線說明測試的時候,黑白線條的方向是和鏡頭半徑的方向平行的. 對應的,實線則表示黑白線條的方向和鏡頭半徑的方向相切(垂直). 兩者分別嘛,相切的代表分辨能力,平行的代表對比能力.

好了,解釋完畢. 在看的時候還有點小提示哦~
不知道你發現MTF圖上面所有概念中缺了一個什麼東西沒?
對了,焦距. 一張MTF圖對應一個固定焦距. 所以變焦鏡頭的話,一般有幾張MTF圖供你參考. 通常是最遠焦距和最近焦距.


測試輸入是黑白條紋,那麼為什麼不用rgb條紋呢?這樣在頻譜上decomposition後是不是能解耦鏡頭的色散對成像的影響?


要看懂MTF圖,先解釋兩個術語,對比度和解析度,
提到對比度,可能會想到Lightroom里為提高畫面對比度的滑塊,
提到解析度,可能會想到相機的的感光元件解析度或照片的解析度,像1920x1080等,但在鏡頭的世界裡,它們代表著其他東西。

對比度:代表著鏡頭表現光線亮和暗的能力(例如黑和白)。
對比度越高高,圖片內容越清楚
解析度:代表著鏡頭對細節的表現能力。
一個好的鏡頭,必須能夠展現足夠多的細節,

MTF圖給我們提供了很多有用的信息,具體說,通過MTF圖,我們可以知道

  1. 解析度
  2. 對比度
  3. 色散和橫向色差
  4. 像場彎曲

MTF圖不是萬能的,通過它,我們不能知道

  1. 鏡頭畸變
  2. 徑向色差
  3. 色彩複製
  4. 暈影
  5. 眩光

接下來,先說說MTF是如何測試得到的

大家應該知道,一個鏡頭的中心比邊緣成像能力要好很多,因此只測試鏡頭的中心或邊緣,是不能代表鏡頭的好壞的,所以廠家會從中心到邊緣,選取多個點進行測試。如上圖,尼康的全畫幅機器,選取了距離中心5毫米,10mm,15mm,20mm的點測試。如果是APS-C畫幅,因為感光元件小,會選取3mm,6mm,9mm,12mm等,不同廠家可能不一樣。測試方法簡單說就是用一些直線,如下圖(一般典型的是白色背景的黑色直線),
粗線用來測試對比度,粗度為 10 lines/mm,粗的。
細線用來測試解析度,粗度為 30 lines/mm,細的。
粗細各有兩組,一組與半徑平行,叫做Sagittal,另一組與半徑垂直,叫做Meridonial,這樣做主要是為了測試色散和色差的。

完美的成像鏡頭應該如下圖左邊,清晰可見,但實際是不存在的,往右鏡頭成像就是越來越差。

現在在來看到底如何讀MTF曲線。如下圖,
橫坐標代表了到鏡頭中心的距離,縱坐標代表了對比度和解析度的值。

最完美的鏡頭的曲線應該是下面這樣的,一條紅線一條藍線,
紅線是通過上文說過的粗線測試得到的,代表對比度
藍線是通過細線測試得到的,代表解析度
從鏡頭中心到邊緣,鏡頭對比度和解析度都是1,但那是不存在的。

普通的鏡頭的曲線應該是下面這樣的(紅線代表對比度,藍線代表解析度),在中心點,鏡頭的對比度和解析度最好,越往邊緣越差。
一般來講,值大於0.9就代表鏡頭非常優秀,0.7-0.9是優秀,0.5-0.7就是普通,低於0.5就算差了。
注意到線的中級部位有呈波浪狀,這表明了鏡頭的另一個參數素質:像場彎曲(curvature of field)
像場彎曲就是指因鏡片缺陷,使平面上發出的光經過鏡頭成像後,清晰的最佳實像面不是平面而是一個曲面。
有波浪就代表有像場彎曲,越大就越嚴重,實際情況一般問題不大。

上面的MTF曲線只有兩條線,我們更多看到的應該是下面這樣的,

從這張圖,我們能得到什麼?

  1. 對比度
  2. 解析度
  3. 色散和色差
  4. 像場彎曲

1. 紅線,10lines/mm,也就是上面測試時說的粗線,用來測對比度的,
從鏡頭中心到邊緣,數值逐漸降低,表明鏡頭的對比度從鏡頭到邊緣,逐漸降低。
2. 解析度,從中心到邊緣逐漸降低
3. 色散和色差
還記得測試時粗細都有兩組線嗎,一組與半徑平行,另一組垂直,用來測試色散和色差,這樣就分別得到兩條線,與半徑平行的一組得到實線,與半徑垂直的一組得到虛線。
虛線實線越接近,代表鏡頭的色散和色差控制的很好,越背離,表示越嚴重。
一些廠家說兩條線越接近,代表焦外成像也就是背景虛化越好,但影響虛化的因素還有很多,例如光圈大小,焦距等,所以不能如此武斷的下定論。
4. 可以看到稍微有點波浪,表明有點像場彎曲。


解讀MTF曲線圖 - 佳能(中國)


補充下:線條的高度可以看出一個鏡頭的銳度好壞,而線條下降的速度可以看出此頭解析度的好壞。


關於線的虛實: 虛線說明測試的時候,黑白線條的方向是和鏡頭半徑的方向平行的. 對應的,實線則表示黑白線條的方向和鏡頭半徑的方向相切(垂直). 兩者分別嘛,相切的代表分辨能力,平行的代表對比能力.「 這段話我有異議, 關於線的虛實代表的應該是 :鏡頭焦內焦外成像水準吧?實線是代表的是S線(弧失),虛線是M線(子午),如果SM線相接近,就表示鏡頭的焦外成像越真實。就是焦外像奶油,很油潤。如果SM曲線很遠,就是焦外成像二線性很明顯。而您說的虛線、實線分別代表著分標力和對比度(反差)的問題好像是 線的粗細 該乾的事兒。粗線(10線/毫米)代表對比度(反差);細線(30線/毫米)代表著分辨力。這二者越接近「1」 越好。這兩天一直在研究MTF線,頭都大了,也不知道對不對。我是參照著佳能官網和FOTOMEN網站給出的解釋解答的 下面是原文鏈接:佳能(中國)-佳能(中國);&>器材黨的個人修養,教你看懂MTF曲線圖


mtf曲線,嚴格來說,是一個製圖規範,不是一個數據規範,所以每家的內容、甚至顏色,都不太一樣。
比如,有些廠商會給最大光圈,F8光圈,各畫一份,比如佳能:
佳能(中國)-佳能(中國) - EF鏡頭 - EF鏡頭的基礎知識 - 解讀MTF曲線圖
也有隻給最大光圈畫一份的,比如適馬:
Lenses | Sigma Corporation of America

大部分情況下,mtf都會包含對比度曲線和銳度曲線(10 line/mm 30 line/mm)兩種線,有的用顏色區分,有的用粗細區分(比如佳能,顏色用來區分光圈了,這個就用粗細區分)。對比度曲線和銳度曲線又分別有兩種,對應的是測試板上的兩類圖形,用虛實線表示。具體的可以自己了解一下,就不贅述了。
因為這兩家的鏡頭我有,書籤里存了,所以直接貼出來,大法尼康什麼的實在懶得找。自己用google搜一下吧。


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