镜头的MTF曲线

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1、（一）成像的清晰度、分辨率和锐度要理解MTF曲线，需要先搞明白这几个词：成像的清晰度，锐度，对比度，和分辨率。摄影里，锐度是指acutance，不是sharpness，尽管两个词翻译成英文都可以叫做锐度。Acute是锋利的意思，比如形容刀口锋利。acutance是acute的一个名词。在摄影上，acutance特指黑白色调的边界的锋利或锐利程度，即黑白边界处的对比度。高acutance照片的黑白边界非常清晰，见下图：因此，锐度（acutance）描述边界处影像信息过渡的快慢；高锐度导致信息的迅速过渡从而使得边界清晰可见。相机和镜头的分辨率（resolution）描述的

2、是对空间细节分辨的能力。如果能把相邻非常近的线条分开，我们就说这个相机或镜头的分辨率高。对比度（contrast）是和acutance相联系的。显然，高对比度对应高acutance，低对比度对应低acutance。对比度和acutance可以互换，我们这里不区别其含义，尽管对比度有更广泛的含义，比如照片的整体对比度。sharpness是resolution和acutance的结合。如果一幅图像即有高的分辨率（resolution）和高的边缘锐度（acutance），那么我们说这幅图像具有高的sharpness。分辨率和边缘对比度任何一个不够高，这幅图画的sharpne

3、ss都不够。所以，摄影里的sharpness指照片的整体清晰度。考虑到这些，摄影里的sharpness可能翻译成“清晰度”更合适，而“锐度”的含义留给acutance。下边我们就这样用：清晰度＝sharpness，锐度＝acutance，分辨率＝resolution，对比度＝contrast。（读国外的镜头测评文章，sharp和sharpness是常见到的词汇，比如说某个镜头verysharp。这个词的含义是确定的，指该镜头的解像力非常高，成像清晰：分辨率高，而且对比度复制准确；这和我们常说的某个镜头成像很锐是不一样的。我们说尼康镜头成像锐度高，是指色调边界的对比度高

4、，清晰；比如树叶的边缘非常清晰。）记住，清晰度＝对比度+分辨率；或者，清晰度＝锐度+分辨率。高的分辨率只能通过恰当使用好的仪器（相机和镜头）实现，后期无法获得。锐度则可以通过后期来增强。还有，不同的镜头厂家生产镜头的侧重点也不一样，比如蔡司和佳能重视分辨率，莱卡和尼康则重视锐度。（二）镜头的MTF曲线镜头的MTF曲线（MTFchart）是对镜头的解像力的一个定量描述，确切地说是对镜头成像的清晰程度（包含分辨率和锐度两个因素）的一个定量描述。MTF的数学含义是调制传递函数（ModulationTransferFunction），这是镜头设计工程师必须考虑的一个镜头特性函

5、数。所谓镜头的解像力，就是镜头如实地再现被摄物体质感（texture）的能力，是镜头成像质量的一个重要指标。用来测试镜头解像能力的被拍对象通常是如图所示的清晰黑白条纹：这个黑白条纹包含了描述影像清晰度的两个基本要素：锐度，即黑白对比度，这里黑条纹和白条纹有清晰的边界；分辨率，即单位长度包含的黑白条纹数目，用“空间频率”（简称频率）来定量描述。在上边的黑白条纹图案里，空间频率是变化的，从左往右，黑白条纹宽度逐渐变窄，间隔逐渐变小；空间频率逐渐升高。左边是低频，右边是高频。如果经过镜头成像之后，影像是跟原物一模一样的黑白明晰条纹（包括分辨率和锐度），这个镜头就有完美的解像

6、力。然而，这样完美的镜头是不存在的，一般的镜头成像效果是这样的： 和原物相比，成像有两个损失：（1）锐度降低了，黑白边界变得模糊，这在一定程度上是由光波衍射造成的；（2）太密集的黑白条纹变得不可分辨，这是由于密集条纹锐度降低导致的结果，所以也跟衍射有关。锐度或对比度的丢失最终导致镜头的有限分辨率。黑白条纹的频率一般用单位长度之内的成对的黑白条纹数目（LP，linepairs）来描述，LP/mm。注意，这是把条纹团映射到胶片和数码传感器上的频率，尺寸比原物小很多，所以单位长度是1毫米。因为数码相机的影像传感器大小不一样，同样尺寸的黑白条纹图案映射到不同大小的传感器上获得

7、的频率是不一样的。 完美的镜头，也受光波衍射现象的限制。太阳下的影子的边缘不是完全清晰，总是有一定的模糊。这是因为光是一种电磁波，电磁波有衍射现象，经过物体的边缘会偏离直线传播的方向。镜头的口径有一定大小，光线经过镜头光圈的边缘也会发生衍射，使得黑白的边界变得模糊。黑白条纹的频率越高，衍射的影响越大，最终导致条纹成像的不可分辨。MTF值代表的是在一定的条纹空间频率下对比度的复制率，这就是MTF的定义。完美镜头（即成像只受光波衍射限制的镜头）的MTF曲线如下图：图A在低频端，镜头的MTF值接近于1（保持完美的对比度）。频率越低，解像越容易，边界的模糊带