镜头的MTF值在分析判断一个镜头的成像质量上的作用,已经被于琪林等人在不同的杂志报纸上给
予了详尽的阐述。但是,由于其图表复杂,每个镜头在不同光圈和不同焦距处都有一个曲线图,因此,对于一般读者而言,常感到无所适从。不象对于分辨率指标那
样,简单明了,一眼就可看出某镜头在中心分辨率是××线对/毫米,在边缘是××线对/毫米。但是,分辨率数据在不同的实验条件下是不可比较的,并且所测结
果的离散率很大。因此就出现了“英国数据”、“美国大众摄影数据”、“德国测评”、中国的“钱元凯数据”、“于琪林数据”等,令读者眼花缭乱。某一镜头在
这个数据中表现非凡,位列前茅,而在另一个数据中则表现平平,评价一般,令欲购买者无所适从。好在瑞典哈苏实验室从1991年开始,使用MTF专用测试设
备,固定专职检验员,八年来已经测试了400多款35mm相机镜头,分别给出了客观公正的评价,为使用者和制造商提供了指导性数据。

浅谈MTF值的含义  

MTF值(模量传递函数)是对镜头的锐度,反差和分辨率进行综合评价的数值。对于一个平面
黑(白)色物体,它的线对频率是0。此时,任何一个最简易的镜头都可以完整的体现出这一反差。即MTF值等于1。而对于纯黑和纯白相间的线条(反差为
100%)来说,随着线对频率的提高,通过镜头表现的反差就相应减少(反差小于100%)。当线频达到一个很高的数值时(例如1000线对/毫米),则任
何镜头也只能把它们记录成一片灰色。这时镜头的MTF值就接近于0。因此,MTF值是一个界于0到1之间的数值。这个数值越大(越接近1),说明这个镜头
还原真实的能力越强。例如在35mm底片上,10线对/毫米的线对频率时,优质镜头的MTF值为95%左右,而业余镜头的MTF值也在90%左右,这样在
普通5寸片上的差别就几乎看不出来。而对于40线对/毫米的线频时,优质镜头的最高MTF值可达70%以上,而业余镜头此时的最高MTF值却只有40%左
右。将底片放大到24寸时,被摄体的细节表现差别就充分反映出来。对于分辨率高而明锐度低的镜头,虽然能把一个黑发白肤女郎的眉毛(反差较大)拍的清晰可
辩,而对于一个德国北部(灰发白皮肤)或印度(黑发棕皮肤)的女郎而言,由于体现不出来反差,其眉毛也只能是模糊一团了。举一个灰发女郎在白背景前的散发
为例(假定反差为0.45):通过优质镜头后其反差仍然为0.45×70%=0.315,而通过业余镜头后反差则降低为0.45×40%=0.18。我们
知道,在白纸上印刷灰字时,两者的反差小于0.2时读者就很难辨认了,更何况此时的发丝只有0.18的反差呢。  

如何判读镜头的MTF值  

图中给出了Carl Zeiss T※ 28~85/3.3~4镜头分别在28mm、50
mm和85
mm焦距段,分别对最大光圈和光圈值为8时的MTF值线图。每个图上有三对曲线。最上面一对是10线对/毫米对应的MTF值,中间一对对应于20线对/毫
米,下边一对对应于40线对/毫米。每对曲线中实线代表从图面中心向四周辐射方向的MTF值(径向),虚线代表围绕图面中心的圆的切线方向的MTF值(切
向)。两者是同等重要的。横坐标代表从被测点到图象中心的距离,0mm处即为图象中心位置,21mm处代表胶片四角端点的位置。纵坐标则是该点的MTF
值。

  

让我们来看左边的两个图。此时镜头焦距是28mm。在光圈值为f3.3,线频为10线对/毫米
时,在胶片中心处径向的MTF值是0.96,切向的MTF值也是0.96;在距中心15mm处,径向的MTF值是0.91,切向的MTF值是0.84。在
线频为20线对/毫米时,在胶片中心处径向的MTF值是0.87,切向的MTF值也是0.87;在距中心15mm处,径向的MTF值是0.76,切向的
MTF值是0.62。在线频为40线对/毫米时,在胶片中心处径向的MTF值是0.69,切向的MTF值也是0.69;在距中心15mm处,径向的MTF
值是0.47,切向的MTF值只有0.34。  

再看在光圈值为f8时,各线频下的径,切向曲线数据都有明显提高,说明在光圈f8时,该镜头的光学成像大大好于光圈值为f3.3时的水平。  

用同样的方法,就可以读出该镜头在50mm,85mm时两种光圈值下的MTF值。  

在MTF曲线图上,还可以看出镜头的焦外成像质量。当径向和切向两根曲线越接近,镜头的焦外成像就越柔和。可以看出,该镜头在28mm焦距时,镜头的焦外成像要比85mm焦距时的焦外成像差很多。

利用MTF值对镜头统计分析及排列  

哈苏实验室在测定了各镜头的MTF值曲线后,制定了MTF侧重平均值的计算方法,首先对预
定焦距,分别对镜头的f4和f8时的MTF值,分别乘以0.4和0.6的侧重系数,相加得到某一线频下的MTF值,然后再取10线对/毫米的平均值乘以侧
重系数0.57,20线对/毫米的平均值乘以侧重系数0.29,40线对/毫米的平均值乘以侧重系数0.14,将三个数字相加,就得到该镜头的MTF侧重
平均值。根据这些数值对镜头打分。分数从0到5,使各种镜头的分值明显化,不象有些测试结果,给人的印象都很好,却失去了指导意义。

1. 顶级镜头
全世界生产的数百种35mm相机镜头中,能够纳入顶级头的只有19款(得分4.5以上即MTF侧重平均值在0.86以上)。这些镜头全部是定焦头。其中标
准镜头有8款(两款带微距),75~85mm焦距头有4款,90~135mm焦距头有6款(三款带微距),得分最高的为佳能的200mm/1.8镜头
(4.8分,MTF侧重平均值0.89)。按照厂家划分,徕卡镜头占了六款(M系列:50/2,75/1.4,90/2.8;R系列:50/2,90
/2.8,100/2.8
Macro),康太时四款(50/1.7,50/1.4,85/1.4,45/2G),佳能三款(EF85/1.2,EF135/2,EF
200/1.8),宾得三款(50/1.4,50/2.8Macro,85/1.4),美能达两款(AF 50/2.8Macro,AF
100/2.8Macro),图丽一款(MF AT-X 90/2.5Macro)。实力雄厚的尼康竟然没有一款镜头入围。  

如果仅考虑40线对/毫米的MTF侧重平均值(着眼于24寸照片的放大),在f8时成像素
质最佳的为康太时的50/1.7和45/2G系列标头。他们在40线对/毫米的MTF侧重平均值分别达到0.73和0.72。这意味着用这两款镜头,采取
必要的防震措施,在f8时可以拍出35mm相机所能拍出的可放大到24寸照片的最佳影象。在最大光圈时,最佳镜头可授予徕卡M50/2标头,其MTF侧重
平均值达到0.50。  

在所有大光圈人像头中,宾得的手动调焦85/1.4镜头以微弱优势占据上风。这是因为其在
最大光圈时的MTF侧重平均值达到0.43,已达到业余变焦镜头f8时的MTF侧重平均值。在f8时的MTF侧重平均值虽略低于佳能EF85/1.2和康
太时85/1.4,考虑到人像摄影多用大光圈,故位列第一应是问心无愧的。

2. 专业级镜头 在常用专业级标准变焦镜头中,康太时28~85/3.3-4居首,适马AF28~70/2.8居末。具体排列如下:  

镜头品牌规格

得分

MTF侧重平均值

Contax 28~85/3.3-4

4.0

0.81

Canon EF 28~70/2.8 L

3.9

0.81

Nikon AF 35~70/2.8

3.8

0.79

Minolta AF 28~70/2.8

3.7

0.78

Sigma AF 28~70/2.8 EX Asp

3.5

0.77

Leica 28~70/3.5-4.5

3.2

0.75

Tokina AF 28~70/2.6-2.8 Pro

3.1

0.73

Sigma AF 28~70/2.8

3.0

0.73

腾龙最新推出的AF 28~105/2.8LD专业镜头,得分只有2.4分,MTF值为0.67。尼康新推出的AF-S 28~70/2.8 ED的MTF值尚未测试。

    在常用专业级中远变焦镜头中,徕卡80~200/4镜头最好。各镜头位次排列如下:  

镜头品牌规格

得分

MTF侧重平均值

Leica 80~200/4

4.2

0.83

Nikon AF-S 80~200/2.8 IF-ED D

4.1

0.82

Canon EF 70~200/2.8 L

4.1

0.82

Sigma AF 70~200/2.8 Apo EX

3.9

0.81

Minolta AF 80~200/2.8 Apo

3.9

0.81

Nikon AF 80~200/2.8 D ED

3.9

0.80

Contax 80~200/4

3.8

0.79

Tokina AF 80~200/2.8

3.4

0.76

Leica 70~210/4

3.3

0.75

Pentax FA 80~200/2.8

3.2

0.74

佳能颇有影响的EF 35~350/3.5-5.6
L镜头,在35~200毫米段表现颇佳,但在远摄端表现平平,只有业余头的水平。该镜头整体得分为3.3分,MTF侧重平均值为0.76。图丽的AF
100~300/4 Pro镜头得分为3.1分,MTF侧重平均值为0.74。

3. 业余级镜头 在流行业余标准变焦镜头中,以佳能和宾得的两款头得分最高。详见下表:

镜头品牌规格

得分

MTF侧重平均值

Canon EF 28~105/3.5-4.5 U

3.3

0.75

Pentax FA 28~70/4 AL

3.3

0.75

Canon EF 28~80/3.5-5.6 U

3.2

0.74

Canon EF 28~80/3.5-5.6 II U

3.1

0.73

Ricoh P 35~70/3.4-4.5

3.1

0.73

Nikon AF 28~80/3.5-5.6 D

3.0

0.72

Tamron AF 28~80/3.5-5.6 Asp

3.0

0.72

Nikon AF 28~85/3.5-4.5

2.9

0.72

Minolta MD 28~70/3.5-4.8

2.9

0.71

Contax 28~70/3.5-4.5

2.8

0.71

Nikon AF 28~70/3.5-4.5 D

2.8

 

Sigma AF 28~80/3.5-5.6 Macro

2.7

0.70

Minolta AF 28~80/3.5-5.6

2.7

0.70

Ricoh 35~70/3.5-4.8

2.6

0.69

Pentax FA 28~80/3.5-4.7

2.3

0.66

Pentax FA 28~80/3.5-5.6

2.0

0.64

Vivitar AF 28~80/3.5-5.6

1.8

0.62

    在流行业余远摄变焦镜头中,美能达AF 100~300/4.5-5.6得分最高。详见下表:

镜头品牌规格

得分

MTF侧重平均值

Minolta AF 100~300/4.5-5.6 APO

3.2

0.74

Canon EF 70~210/3.5-4.5 U

3.1

0.74

Vivitar 70~210/2.8-4 Series 1

3.0

0.73

Sigma  70~210/4-5.6

2.9

0.72

Pentax FA 70~200/4-5.6

2.9

0.72

Minolta AF 70~210/3.5-4.5

2.9

0.72

Nikon AF 70~210/4-5.6 D

2.8

0.71

Minolta AF 70~210/4.5-5.6

2.7

0.69

Yashica AF 70~210/4.5

2.7

0.69

Ricoh P 70~210/4.5-5.6

2.6

0.69

Minolta AF 80~200/4.5-5.6

2.6

0.69

Canon EF 100~300/4.5-5.6 U

2.4

0.67

Pentax FA 100~300/4.5-5.6

2.4

0.67

4. 超广角变焦镜头(不分专业业余):

镜头品牌规格

得分

MTF侧重平均值

Tamron SP AF 20~40/2.7-3.5

3.7

0.78

Nikon AF 20~35/2.8 D IF

3.6

0.78

Canon EF 20~35/2.8 L

3.5

0.77

Sigma AF 21~35/3.5-4.2

3.5

0.77

Canon EF 20~35/3.5-4.5 U

3.4

0.76

Pentax FA 20~35/4 AL

3.4

0.76

Minolta AF 17~35/2.8 G

3.3

0.75

Tokina AF 20~35/3.5-4.5

3.3

0.75

Canon 20~35/3.5 L

3.3

0.75

Canon EF 17~35/2.8 L

3.2

0.74

Sigma AF 17~35/2.8-4 EX

3.1

0.73

Vivitar AF 19~35/3.5-4.5

2.9

0.72

Minolta AF 20~35/3.5-4.5

2.8

0.71

Pentax Fisheye 17~28/3.5-4.5

2.7

0.70

Tokina AF 20~35/2.8 Pro

2.5

0.68

Sigma 21~35/3.5-4.2 MF

2.4

0.67

5. 特殊变焦镜头
市场上流行的一些有名的特殊变焦头分值并不高,如尼康24~120/3.5-5.6 D IF只有2.3分,MTF侧重平均值只有0.66,腾龙AF
28~200/3.8-5.6 LD(Asp Super)得分为2.7分,MTF侧重平均值为0.70。倒是佳能新推出的防抖镜头EF
28~135/3.5~5.6 IS U得分达到3.5分,MTF侧重平均值达到0.77,进入专业级成像行列。

6. 传言的证实
通过一些比较,还证实了摄影界通过实际经验作出的一些结论。德国镜头确实素质不凡,19款顶级镜头中徕卡占了6款,康太时(德日合作)占了四款。但也并不
比其他专业级镜头有很大优势,表现出性能价格比较低。又如传说尼康手动聚焦镜头好于自动聚焦镜头。经检验尼康F35~135/3.5-4.5和
F35~70/3.5-4.5镜头得分都达到3.3分,MTF侧重平均值为0.75,而AF35~135/3.5-4.5和AF35~70
/3.5-4.5镜头的得分都只有2.6,MTF侧重平均值只有0.69,成像素质确实降低不少。传说宾得镜头素质在美能达之上,现在看来宾得的手动镜头
确实不错,还放了几个卫星,但自动镜头却表现一般。如售价高达1.4万元的80~200/2.8专业头,得分只有3.2分,低于售价仅有5100元的图丽
80~200/2.8。其业余级的标准和远摄变焦镜头都排在同级别镜头的最后几位,这也是宾得镜头声望越来越小的原因。适马镜头近几年异军突
起,28~70/2.8EX镜头比原同级别镜头高出0.5分。70~200/2.8 Apo
EX镜头已与尼康,美能达同级镜头并驾齐驱,远高于昔日的竞争对手图丽。

当然,镜头的MTF值并不是万能的,它没有表现镜头的畸变和眩光,因此不能说明镜头的一切。但
它确实是现阶段表现镜头光学能力最科学,最全面的指标。掌握了镜头的MTF曲线图,即可以买到最好性能价格比的镜头,又可以根据镜头曲线的指示,在摄影中
尽可能扬自己镜头所长,避自己镜头之短,在较好的MTF值段拍摄,充分做到物尽其用。

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少将,关注Web全栈开发、项目管理,持续不断的学习、努力成为一个更棒的开发,做最好的自己,让世界因你不同。

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