如何解读MTF曲线图

MTF是Modulation Transfer Function(调制传递函数)的缩写,用于描述镜头性能(对比度和分辨率)。MTF曲线图可用于在选择镜头时的判断依据。MTF曲线图分为两种:MTF-Frequency曲线 / MTF-Distance曲线。平时在比较镜头时主要用到后者,下文MTF曲线所指MTF-Distance曲线。

A. 如何解读MTF曲线图

01.MTF曲线图的坐标轴解读

如右图所示,MTF曲线图有横轴及纵轴:

MTF曲线图的横轴 表示像高(单位:mm毫米),表示CMOS上任意一点到成像中心的距离。(对于全画幅传感器而言,像高范围为:0-21.63mm,从中心到边缘)。

MTF曲线图的纵轴 表示纵轴表示光线信息经过镜头后的对比度的保留能力(百分比,数值为0-1)。

P01. MTF曲线图示例

02.MTF曲线图的曲线解读:颜色

如图P01所示:MTF曲线带有不同的颜色,通过曲线图下方表格(P03)可知,不同颜色分别代表不同的Spatial Frequencies(空间频率):10lp/mm(红线)及30lp/mm(蓝线)。

空间频率表示光线信息的精细程度,单位是 lp/mm 或 line/mm,即每毫米多少组线对,1组线对由一黑一白两条线组成。(10lp/mm为每毫米有10组黑白线条, 30lp/mm为每毫米有30组黑白线条。)较为直观的如图P02所示

每毫米的线对数越高,则表示空间频率越高。低的空间频率代表对比度(整体轮廓),高的空间频率代表分辨率(细节,锐度)。因此:

1.10lp/mm(红线:表示低空间频率光线信息,即成像的整体轮廓
2.30lp/mm(蓝线:表示高空间频率光线信息,即成像的局部细节锐度

原本黑白分明的光线在经过镜头后,黑白的边界转向模糊,黑白的对比度范围也随之降低(如图P04),这个光线通过镜头最终成像的过程,光线的信息也随之减少,能够保留多少原本光线信息的能力,就是镜头的解析力(通过对比度,即信息保留能力呈现)。

P02. MTF黑白线条块示意图
P03. MTF曲线类型说明表
P04. MTF曲线对比度数值由来

03.MTF曲线图的曲线解读:线形

如图P02所示,MTF曲线不仅在颜色上有所区分,在线形上也有所区别:实线 及 虚线。

从CMOS成像中心到其上任意一点的线段,与之平行的黑白线条块称为Sagittal(S),中文矢状,一般用实线表示。而与之垂直的黑白线条块称为Meridional (M),中文子午,一般用虚线表示。如图P04所示。S线与M线分的越开就说明像差越大,表现出来的也就是说不够锐利。

P05. Sagittal 与 Meridional
P06. S线与M线的位置的几种典型情况

B. 解读MTF曲线图 注意事项

01. 画面不够锐利是一种表现,而其原因则有很多种。
02. 不同的镜头制造商之间的MTF曲线图是不能直接拿来比较的
03. 在相同的镜头制造商的不同镜头之间进行MTF曲线图的比较,也需要满足以下条件:

C. MTF曲线图 解读示例

01. Nikon Z 35mm f/1.8 S

中心区:
⭕红线(10lp/mm)在0.95左右,对比度非常好。
⭕蓝线(30lp/mm)在0.75左右,锐度比较好。
⭕实虚线重合,基本无像差。

边缘区:
⭕红线(10lp/mm)降至0.85左右,对比度依然优秀。
⭕蓝线(30lp/mm)降至0.48-0.55左右,锐度偏低。
⭕实虚线有分离,程度不大,像差较小。

总结:在f1.8的光圈下,整体对比度极佳,中心锐度优秀,边缘锐度尚可。

Nikon Z 35mm f/1.8 S – MTF

02.Nikon Z 35mm f/1.4

中心区:
⭕红线(10lp/mm)在0.92左右,对比度非常好。
⭕蓝线(30lp/mm)在0.70左右,锐度一般。
⭕红线实虚重合,蓝线实虚轻微分离,可能存在轻微的像差。

边缘区:
⭕红线(10lp/mm)降至0.55左右,对比度较差。
⭕蓝线(30lp/mm)降至0.38左右,锐度较低。
⭕红色实虚线有较大分离,边缘可能发灰。
总结:中心锐度和对比度较好,边缘画质下降非常明显。

Nikon Z 35mm f/1.4 – MTF

03. Nikon Z 35mm f/1.2 S

中心区:
⭕红线(10lp/mm)在0.97左右,对比度极好。
⭕蓝线(30lp/mm)在0.85左右,锐度极好。
⭕红蓝线实虚重合,基本没有像差。

边缘区:
⭕红线(10lp/mm)降至0.87左右,对比度优秀。
⭕蓝线(30lp/mm)降至0.6左右,锐度一般。
⭕实虚线分离较小,存在相差但控制较好。
总结:对比度全程保持极高水平,锐度优秀,像差控制优秀。

Nikon Z 35mm f/1.2 S – MTF
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