淺說鏡頭的MTF值

及其對(duì)市場(chǎng)流行鏡頭的實(shí)際指導(dǎo)意義

作者：江少軍

鏡頭的MTF值在分析判斷一個(gè)鏡頭的成像質(zhì)量上的作用，已經(jīng)被于琪林等人在不同的雜志報(bào)紙上給予了詳盡的闡述。但是，由于其圖表復(fù)雜，每個(gè)鏡頭在不同光圈和不同焦距處都有一個(gè)曲線圖，因此，對(duì)于一般讀者而言，常感到無所適從。不象對(duì)于分辨率指標(biāo)那樣，簡(jiǎn)單明了，一眼就可看出某鏡頭在中心分辨率是××線對(duì)/毫米，在邊緣是××線對(duì)/毫米。但是，分辨率數(shù)據(jù)在不同的實(shí)驗(yàn)條件下是不可比較的，并且所測(cè)結(jié)果的離散率很大。因此就出現(xiàn)了“英國(guó)數(shù)據(jù)”、“美國(guó)大眾攝影數(shù)據(jù)”、“德國(guó)測(cè)評(píng)”、中國(guó)的“錢元?jiǎng)P數(shù)據(jù)”、“于琪林?jǐn)?shù)據(jù)”等，令讀者眼花繚亂。某一鏡頭在這個(gè)數(shù)據(jù)中表現(xiàn)非凡，位列前茅，而在另一個(gè)數(shù)據(jù)中則表現(xiàn)平平，評(píng)價(jià)一般，令欲購(gòu)買者無所適從。好在瑞典哈蘇實(shí)驗(yàn)室從1991年開始，使用MTF專用測(cè)試設(shè)備，固定專職檢驗(yàn)員，八年來已經(jīng)測(cè)試了400多款35mm相機(jī)鏡頭，分別給出了客觀公正的評(píng)價(jià)，為使用者和制造商提供了指導(dǎo)性數(shù)據(jù)。

淺談MTF值的含義

MTF值（模量傳遞函數(shù)）是對(duì)鏡頭的銳度，反差和分辨率進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的數(shù)值。對(duì)于一個(gè)平面黑（白）色物體，它的線對(duì)頻率是0。此時(shí)，任何一個(gè)最簡(jiǎn)易的鏡頭都可以完整的體現(xiàn)出這一反差。即MTF值等于1。而對(duì)于純黑和純白相間的線條（反差為100%）來說，隨著線對(duì)頻率的提高，通過鏡頭表現(xiàn)的反差就相應(yīng)減少（反差小于100%）。當(dāng)線頻達(dá)到一個(gè)很高的數(shù)值時(shí)（例如1000線對(duì)/毫米），則任何鏡頭也只能把它們記錄成一片灰色。這時(shí)鏡頭的MTF值就接近于0。因此，MTF值是一個(gè)界于0到1之間的數(shù)值。這個(gè)數(shù)值越大（越接近1），說明這個(gè)鏡頭還原真實(shí)的能力越強(qiáng)。例如在35mm底片上，10線對(duì)/毫米的線對(duì)頻率時(shí)，優(yōu)質(zhì)鏡頭的MTF值為95%左右，而業(yè)余鏡頭的MTF值也在90%左右，這樣在普通5寸片上的差別就幾乎看不出來。而對(duì)于40線對(duì)/毫米的線頻時(shí)，優(yōu)質(zhì)鏡頭的最高M(jìn)TF值可達(dá)70%以上，而業(yè)余鏡頭此時(shí)的最高M(jìn)TF值卻只有40%左右。將底片放大到24寸時(shí)，被攝體的細(xì)節(jié)表現(xiàn)差別就充分反映出來。對(duì)于分辨率高而明銳度低的鏡頭，雖然能把一個(gè)黑發(fā)白膚女郎的眉毛（反差較大）拍的清晰可辯，而對(duì)于一個(gè)德國(guó)北部（灰發(fā)白皮膚）或印度（黑發(fā)棕皮膚）的女郎而言，由于體現(xiàn)不出來反差，其眉毛也只能是模糊一團(tuán)了。舉一個(gè)灰發(fā)女郎在白背景前的散發(fā)為例（假定反差為0.45）：通過優(yōu)質(zhì)鏡頭后其反差仍然為0.45×70%=0.315，而通過業(yè)余鏡頭后反差則降低為0.45×40%=0.18。我們知道，在白紙上印刷灰字時(shí)，兩者的反差小于0.2時(shí)讀者就很難辨認(rèn)了，更何況此時(shí)的發(fā)絲只有0.18的反差呢。

如何判讀鏡頭的MTF值

圖中給出了Carl Zeiss T※ 28～85/3.3～4鏡頭分別在28mm、50 mm和85 mm焦距段，分別對(duì)最大光圈和光圈值為8時(shí)的MTF值線圖。每個(gè)圖上有三對(duì)曲線。最上面一對(duì)是10線對(duì)/毫米對(duì)應(yīng)的MTF值，中間一對(duì)對(duì)應(yīng)于20線對(duì)/毫米，下邊一對(duì)對(duì)應(yīng)于40線對(duì)/毫米。每對(duì)曲線中實(shí)線代表從圖面中心向四周輻射方向的MTF值（徑向），虛線代表圍繞圖面中心的圓的切線方向的MTF值(切向)。兩者是同等重要的。橫坐標(biāo)代表從被測(cè)點(diǎn)到圖象中心的距離，0mm處即為圖象中心位置，21mm處代表膠片四角端點(diǎn)的位置。縱坐標(biāo)則是該點(diǎn)的MTF值。

讓我們來看左邊的兩個(gè)圖。此時(shí)鏡頭焦距是28mm。在光圈值為f3.3，線頻為10線對(duì)/毫米時(shí)，在膠片中心處徑向的MTF值是0.96，切向的MTF值也是0.96；在距中心15mm處，徑向的MTF值是0.91，切向的MTF值是0.84。在線頻為20線對(duì)/毫米時(shí)，在膠片中心處徑向的MTF值是0.87，切向的MTF值也是0.87；在距中心15mm處，徑向的MTF值是0.76，切向的MTF值是0.62。在線頻為40線對(duì)/毫米時(shí)，在膠片中心處徑向的MTF值是0.69，切向的MTF值也是0.69；在距中心15mm處，徑向的MTF值是0.47，切向的MTF值只有0.34。

再看在光圈值為f8時(shí)，各線頻下的徑，切向曲線數(shù)據(jù)都有明顯提高，說明在光圈f8時(shí)，該鏡頭的光學(xué)成像大大好于光圈值為f3.3時(shí)的水平。

用同樣的方法，就可以讀出該鏡頭在50mm，85mm時(shí)兩種光圈值下的MTF值。

在MTF曲線圖上，還可以看出鏡頭的焦外成像質(zhì)量。當(dāng)徑向和切向兩根曲線越接近，鏡頭的焦外成像就越柔和?？梢钥闯觯撶R頭在28mm焦距時(shí)，鏡頭的焦外成像要比85mm焦距時(shí)的焦外成像差很多。

利用MTF值對(duì)鏡頭統(tǒng)計(jì)分析及排列

哈蘇實(shí)驗(yàn)室在測(cè)定了各鏡頭的MTF值曲線后，制定了MTF側(cè)重平均值的計(jì)算方法，首先對(duì)預(yù)定焦距，分別對(duì)鏡頭的f4和f8時(shí)的MTF值，分別乘以0.4和0.6的側(cè)重系數(shù)，相加得到某一線頻下的MTF值，然后再取10線對(duì)/毫米的平均值乘以側(cè)重系數(shù)0.57，20線對(duì)/毫米的平均值乘以側(cè)重系數(shù)0.29，40線對(duì)/毫米的平均值乘以側(cè)重系數(shù)0.14，將三個(gè)數(shù)字相加，就得到該鏡頭的MTF側(cè)重平均值。根據(jù)這些數(shù)值對(duì)鏡頭打分。分?jǐn)?shù)從0到5，使各種鏡頭的分值明顯化，不象有些測(cè)試結(jié)果，給人的印象都很好，卻失去了指導(dǎo)意義。

1. 頂級(jí)鏡頭 全世界生產(chǎn)的數(shù)百種35mm相機(jī)鏡頭中，能夠納入頂級(jí)頭的只有19款（得分4.5以上即MTF側(cè)重平均值在0.86以上）。這些鏡頭全部是定焦頭。其中標(biāo)準(zhǔn)鏡頭有8款（兩款帶微距），75～85mm焦距頭有4款，90～135mm焦距頭有6款（三款帶微距），得分最高的為佳能的200mm/1.8鏡頭（4.8分，MTF側(cè)重平均值0.89）。按照廠家劃分，徠卡鏡頭占了六款（M系列：50/2，75/1.4，90/2.8；R系列：50/2，90/2.8，100/2.8 Macro），康太時(shí)四款（50/1.7，50/1.4，85/1.4，45/2G），佳能三款（EF85/1.2，EF135/2，EF 200/1.8），賓得三款（50/1.4，50/2.8Macro，85/1.4），美能達(dá)兩款（AF 50/2.8Macro，AF 100/2.8Macro），圖麗一款（MF AT-X 90/2.5Macro）。實(shí)力雄厚的尼康竟然沒有一款鏡頭入圍。

如果僅考慮40線對(duì)/毫米的MTF側(cè)重平均值(著眼于24寸照片的放大)，在f8時(shí)成像素質(zhì)最佳的為康太時(shí)的50/1.7和45/2G系列標(biāo)頭。他們?cè)?0線對(duì)/毫米的MTF側(cè)重平均值分別達(dá)到0.73和0.72。這意味著用這兩款鏡頭，采取必要的防震措施，在f8時(shí)可以拍出35mm相機(jī)所能拍出的可放大到24寸照片的最佳影象。在最大光圈時(shí)，最佳鏡頭可授予徠卡M50/2標(biāo)頭，其MTF側(cè)重平均值達(dá)到0.50。

在所有大光圈人像頭中，賓得的手動(dòng)調(diào)焦85/1.4鏡頭以微弱優(yōu)勢(shì)占據(jù)上風(fēng)。這是因?yàn)槠湓谧畲蠊馊r(shí)的MTF側(cè)重平均值達(dá)到0.43，已達(dá)到業(yè)余變焦鏡頭f8時(shí)的MTF側(cè)重平均值。在f8時(shí)的MTF側(cè)重平均值雖略低于佳能EF85/1.2和康太時(shí)85/1.4，考慮到人像攝影多用大光圈，故位列第一應(yīng)是問心無愧的。

2. 專業(yè)級(jí)鏡頭 在常用專業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)變焦鏡頭中，康太時(shí)28～85/3.3-4居首，適馬AF28～70/2.8居末。具體排列如下：

騰龍最新推出的AF 28～105/2.8LD專業(yè)鏡頭，得分只有2.4分，MTF值為0.67。尼康新推出的AF-S 28～70/2.8 ED的MTF值尚未測(cè)試。

在常用專業(yè)級(jí)中遠(yuǎn)變焦鏡頭中，徠卡80～200/4鏡頭最好。各鏡頭位次排列如下：

  佳能頗有影響的EF 35～350/3.5-5.6 L鏡頭，在35～200毫米段表現(xiàn)頗佳，但在遠(yuǎn)攝端表現(xiàn)平平，只有業(yè)余頭的水平。該鏡頭整體得分為3.3分，MTF側(cè)重平均值為0.76。圖麗的AF 100～300/4 Pro鏡頭得分為3.1分，MTF側(cè)重平均值為0.74。

    3. 業(yè)余級(jí)鏡頭 在流行業(yè)余標(biāo)準(zhǔn)變焦鏡頭中，以佳能和賓得的兩款頭得分最高。詳見下表：

6. 傳言的證實(shí) 通過一些比較，還證實(shí)了攝影界通過實(shí)際經(jīng)驗(yàn)作出的一些結(jié)論。德國(guó)鏡頭確實(shí)素質(zhì)不凡，19款頂級(jí)鏡頭中徠卡占了6款，康太時(shí)（德日合作）占了四款。但也并不比其他專業(yè)級(jí)鏡頭有很大優(yōu)勢(shì)，表現(xiàn)出性能價(jià)格比較低。又如傳說尼康手動(dòng)聚焦鏡頭好于自動(dòng)聚焦鏡頭。經(jīng)檢驗(yàn)?zāi)峥礔35～135/3.5-4.5和F35～70/3.5-4.5鏡頭得分都達(dá)到3.3分，MTF側(cè)重平均值為0.75，而AF35～135/3.5-4.5和AF35～70/3.5-4.5鏡頭的得分都只有2.6，MTF側(cè)重平均值只有0.69，成像素質(zhì)確實(shí)降低不少。傳說賓得鏡頭素質(zhì)在美能達(dá)之上，現(xiàn)在看來賓得的手動(dòng)鏡頭確實(shí)不錯(cuò)，還放了幾個(gè)衛(wèi)星，但自動(dòng)鏡頭卻表現(xiàn)一般。如售價(jià)高達(dá)1.4萬元的80～200/2.8專業(yè)頭，得分只有3.2分，低于售價(jià)僅有5100元的圖麗80～200/2.8。其業(yè)余級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)和遠(yuǎn)攝變焦鏡頭都排在同級(jí)別鏡頭的最后幾位，這也是賓得鏡頭聲望越來越小的原因。適馬鏡頭近幾年異軍突起，28～70/2.8EX鏡頭比原同級(jí)別鏡頭高出0.5分。70～200/2.8 Apo EX鏡頭已與尼康，美能達(dá)同級(jí)鏡頭并駕齊驅(qū)，遠(yuǎn)高于昔日的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手圖麗。

當(dāng)然，鏡頭的MTF值并不是萬能的，它沒有表現(xiàn)鏡頭的畸變和眩光，因此不能說明鏡頭的一切。但它確實(shí)是現(xiàn)階段表現(xiàn)鏡頭光學(xué)能力最科學(xué)，最全面的指標(biāo)。掌握了鏡頭的MTF曲線圖，即可以買到最好性能價(jià)格比的鏡頭，又可以根據(jù)鏡頭曲線的指示，在攝影中盡可能揚(yáng)自己鏡頭所長(zhǎng)，避自己鏡頭之短，在較好的MTF值段拍攝，充分做到物盡其用。