2.3 MTF曲线

2.3.1 分辨率与反差

分辨率的单位是lp/mm，相邻的黑白两条线可以称为一个线对，每毫米能够分辨出的线对数就是分辨率。镜头厂商通常利用拍摄正弦光栅（测试标板中黑白相间的栅格）的方法测试镜头的分辨率和反差。正弦光栅是亮度按正弦变化的周期图形，其疏密程度被称为“空间频率”（Spatial Frequency）。空间频率的单位为lp/mm（线对/毫米），标识单位长度（每毫米）的亮度按照正弦变化的图形的周期数。

由于镜头分辨率的测试具有一定的主观因素并且容易受到其他因素的影响，所以通过MTF曲线来了解镜头的光学性能更具实际意义。

2.3.2 什么是MTF

镜头成像的调制度随空间频率变化的函数称为调制度传递函数MTF（Modulation Transfer Function），是广泛用于评判镜头性能的一个通用手段。MTF曲线呈现的是镜头从中心到边缘的反差对比度。

在MTF曲线图中，x轴（水平轴横坐标）表示从影像中心到边缘的距离，最左端为零（镜头中心），最右为像场半径最边缘（视镜头像场大小而定），以mm为单位。y轴（垂直轴纵坐标）为成像与理论值的百分比，最大值是1（即100%，理论上的理想最大值）。

当空间频率很低时，MTF曲线趋于1，这时的MTF值可以反映镜头的反差。当空间频率提高，也就是正弦光栅的密度提高时，MTF值逐渐下降，这时的MTF曲线可以反映镜头的分辨率。由于人眼的分辨能力有限，一般取MTF值为0.03时的空间频率作为镜头的目视分辨率极限。

通常用低频（10lp/mm）曲线代表镜头的反差特性，用高频（30lp/mm）曲线代表镜头的分辨率特性。MTF值的测试需要拍摄按照上述规格制作的测试图，然后对拍摄结果进行测量分析并根据数据绘制出MTF曲线。如果是变焦镜头，要分别测量广角端和长焦端的MTF值。

2.3.3 如何分析MTF曲线

根据MTF的定义可知，MTF曲线与横轴、纵轴所围成的面积越大越好；MTF曲线越平直越好，平直性说明镜头边缘和中心部分的成像均匀性。

对于全画幅（包括135胶片）来说，由于成像面积为36mm×24mm，有效成像直径是3∶2尺寸的斜边，成像横坐标最大到21.6mm，超出此范围的曲线变化则与成像品质无关。同理，对于APS-C画幅，主要观察曲线在0～14.4mm范围内的变化。

在偏离像场中心的位置，由沿切线方向的线条与沿径向方向的线条的正弦光栅所测得的MTF值是不同的。平行于直径的线条产生的MTF曲线称为弧矢S曲线，平行于切线的线条产生的MTF曲线称为子午M曲线。S曲线与M曲线越接近越好。

不同焦距段、不同档次、不同规格（全幅、APS-C画幅）以及定焦和变焦等不同镜头的MTF曲线图不具有可比性，因为它们的特性受设计规格、光学特性、像差等因素影响。只有同档次、同规格镜头的MTF曲线图才具有比较意义。

不同厂家的镜头的MTF曲线图是在各自的测试环境下测量所得，由于测试环境存在差异，因此不能直接进行对比。

可以从MTF曲线了解到的镜头的另一个光学特性是“焦外成像”。焦外成像是用于描述镜头在失焦区域成像质量的术语，不同镜头的焦外成像效果不仅受所用透镜元件的质量影响，同时也受镜头设计中的光圈叶片的数量影响（叶片越多，形成的圆越规则，“焦外成像”效果越好）。在MTF曲线图中，某镜头的实线与虚线的距离越近，“焦外成像”效果越好。

需要特别提示的是，MTF曲线并非万能，从中只能获取关于镜头反差和分辨率的部分特性，诸如抗眩光、畸变、色彩还原等光学特性则需要通过其他测试方法进行判断。