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看圖識(shí)鏡頭——從MTF曲線看鏡頭的成像質(zhì)量（1）

色友摯友（轉(zhuǎn)載區(qū)） 2009-02-17 21:32:56 閱讀36 評論0   字號(hào)：大中小 訂閱

1998年，我在《攝影與攝像》第3期上發(fā)表了《怎樣閱讀攝影鏡頭的模量傳遞函數(shù)曲線》一文，引起一些關(guān)心攝影鏡頭光學(xué)質(zhì)量的影友的濃厚興趣。8年過去了，現(xiàn)在，在這個(gè)信息高度發(fā)達(dá)的社會(huì)里，報(bào)刊、雜志上關(guān)于MTF曲線的文章、資料越來越多了，當(dāng)然關(guān)心的影友也越來越多了。很多攝影專業(yè)網(wǎng)站都提供了大量的資料和圖片；很多專業(yè)照相機(jī)相關(guān)企業(yè)和鏡頭相關(guān)企業(yè)，也逐漸公布了他們本公司產(chǎn)品的MTF曲線，這就更加令人關(guān)注，也更加令人信服了。

這幾年，我逐漸收集了來自各個(gè)方面的資料，通過更加系統(tǒng)地整理，我發(fā)現(xiàn)了一些以前一直沒有搞清楚的很有規(guī)律性的東西。現(xiàn)在，我手中已經(jīng)積累了佳能和尼康絕大部分鏡頭的MTF曲線資料；徠卡、蔡司135鏡頭的曲線；120照相機(jī)用蔡司鏡頭的絕大部分鏡頭的MTF曲線資料，羅敦斯得和施耐德大畫幅鏡頭的部分資料；適馬鏡頭的絕大部分鏡頭的MTF曲線資料和騰龍鏡頭的部分資料。近日，我從一本佳能鏡頭的英文資料中，發(fā)現(xiàn)了佳能目前仍然在生產(chǎn)的60余只鏡頭的全部MTF曲線資料，使得我的資料庫更加豐富了。

現(xiàn)在，我想把我通過MTF曲線總結(jié)出來的一些照相機(jī)攝影鏡頭的成像質(zhì)量規(guī)律，通過幾個(gè)比較典型的例子呈現(xiàn)給大家。

通過MTF曲線評價(jià)鏡頭的最簡單的方法

我們知道，MTF曲線是綜合評價(jià)一只攝影鏡頭的最科學(xué)、最客觀、最公正的方法。

即使是利用不同廠家的測試結(jié)果進(jìn)行橫向?qū)Ρ?，仍然有一定的參考價(jià)值。但是由于不同單位對于測試技術(shù)的理解和掌握，對于測試儀器的調(diào)試方法，以及對于測試標(biāo)準(zhǔn)的制定都可能存在一些微小的區(qū)別，對于測試結(jié)果的公布方法也可能不同（例如中心還是邊緣；最佳光圈還是最大光圈；公布多少線對/毫米的結(jié)果等等），所以我們今天總結(jié)的規(guī)律，主要是利用同一家單位的測試結(jié)果進(jìn)行縱向?qū)Ρ?，利用不同廠家的測試結(jié)果進(jìn)行橫向?qū)Ρ鹊囊?guī)律，僅供讀者參考。

我們現(xiàn)在所展示給大家的MTF曲線，都是橫軸代表照相機(jī)鏡頭像場半徑，而縱軸代表MTF值的曲線。用這種曲線評價(jià)一個(gè)鏡頭，雖然看不出一只鏡頭的最高分辨率，但卻是全面評價(jià)一只鏡頭的分辨率和明銳度的綜合指標(biāo)。綜合指標(biāo)高的鏡頭，其最佳分辨率也一定不會(huì)很低。那么為了把對復(fù)雜的MTF曲線的理解簡單化，我告訴大家一個(gè)非常簡單，但卻非常準(zhǔn)確的方法，那就是通過MTF曲線與橫軸、縱軸以及右側(cè)邊線所包圍的面積來評價(jià)一只鏡頭的優(yōu)劣。下面我們把這個(gè)面積簡稱為“線下面積”。

如圖1是某一只佳能鏡頭（鏡頭A）與另一只佳能鏡頭（鏡頭B）的MTF曲線；而圖2的藍(lán)色部分就是這兩只鏡頭的線下面積。我選擇的是最大光圈在30lp/mm時(shí)的弧矢方向MTF曲線的線下面積，我們可以清楚地看到鏡頭A比鏡頭B的線下面積大，這就表明：在最大光圈時(shí)鏡頭A的成像質(zhì)量總體上比鏡頭B好（當(dāng)然是在相同的焦距、相同的光圈、相同的線對/毫米數(shù)的條件下）。有了這個(gè)方法我們就可以很簡單地判斷一只鏡頭的好壞。

為了給大家一個(gè)評價(jià)鏡頭質(zhì)量的更具體的方法，我們把線下面積數(shù)量化，就是直接用它橫軸的毫米數(shù)乘以縱軸的比值數(shù)，也就是線下面積的積分。為了便于理解，我們就不再帶有任何單位了。例如鏡頭A的線下面積是：17.3（由于測量的難度我們只能把精度計(jì)算到小數(shù)點(diǎn)后一位）；鏡頭b的線下面積是12.9。所以鏡頭A在最大光圈時(shí)的成像質(zhì)量明顯比鏡頭B好。

而且無論是135鏡頭、120鏡頭還是APS-C尺寸的數(shù)碼鏡頭，我們都統(tǒng)一用這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。但是我們不能用135鏡頭與120鏡頭比，也不能用135鏡頭與APS-C尺寸的數(shù)碼鏡頭比，因?yàn)樗鼈兊南駡雒娣e不同，當(dāng)然像場半徑也不同，因此數(shù)據(jù)沒有可比性。另外，我們只計(jì)算我們所收集到的鏡頭的MTF曲線中的最高分辨率的線下面積（并在括號(hào)里注明它的最高線對/毫米數(shù)），同時(shí)我們只公布實(shí)線的線下面積，即弧矢方向（沿著半徑的方向，圖3）的MTF曲線的線下面積，子午方向的線下面積就不公布了，只是有個(gè)別鏡頭順便說明一下。否則頭緒太多讀者反而不好理解。

佳能鏡頭中哪款最好

當(dāng)我拿到佳能鏡頭的全部MTF曲線資料以后，的確有一種如獲至寶的感覺，我把它掛在墻上，足足欣賞了一個(gè)星期，又鋪在桌上對比其他鏡頭的MTF曲線琢磨了一個(gè)多月，發(fā)現(xiàn)了很多我以前一直在尋找的規(guī)律，也找到了很多我以前百思不得其解的問題的答案。

現(xiàn)在對于MTF曲線的測試，來自民間的或?qū)ｉT測試機(jī)構(gòu)的很少，在國外也很少，所以多數(shù)測試都是照相機(jī)廠家或鏡頭廠家提供的。

我不知道佳能公司公布的鏡頭的測試結(jié)果，是僅限于測試一兩只鏡頭，還是從大量鏡頭中尋找到的典型，或者就是他的設(shè)計(jì)結(jié)果，但既然是佳能公司自己公布的數(shù)據(jù)和圖線，那么就一定有其科學(xué)性和普遍性，至少用它來分析佳能公司自己的鏡頭，應(yīng)該有相當(dāng)?shù)膮⒖純r(jià)值。而且我從不同來源的佳能資料中，獲得的數(shù)據(jù)和曲線都印證了佳能公司曲線數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性（很可能都是根據(jù)佳能公司提供的原始資料整理的）。在鏡頭測試中，對于MTF曲線的測量，是比分辨率的測量更科學(xué)的，不同批次的測量結(jié)果應(yīng)該非常接近。實(shí)際上，MTF曲線是在設(shè)計(jì)時(shí)就可以決定的，根據(jù)日本著名光學(xué)公司在產(chǎn)品質(zhì)量上的穩(wěn)定性，我們完全可以相信：佳能公司和其他公司公布的結(jié)果是嚴(yán)格、科學(xué)的。因?yàn)樵谒羞@些公司公布的曲線測試結(jié)果中，也的確有一些數(shù)據(jù)是比較低的。

在仔細(xì)閱讀了所有佳能鏡頭的MTF曲線資料以后，我發(fā)現(xiàn)了一只質(zhì)量出奇好的鏡頭，那就是EF 300mm/2.8 L IS USM。這只標(biāo)價(jià)37000元的鏡頭，是我見到過的MTF曲線中，線下面積最大的。它在最佳光圈處10lp/mm和30lp/mm時(shí)的弧矢方向MTF曲線幾乎緊貼著1.0的水平線；在最大光圈處10lp/mm時(shí)的弧矢方向MTF曲線也是緊貼著1.0的水平線；只是在最大光圈處30lp/mm時(shí)，到了邊緣像場才開始降下來。它在最佳光圈F8處，在30lp/mm時(shí)的MTF曲線的線下面積達(dá)到了21.6（135照相機(jī)和全畫幅數(shù)碼相機(jī)的極限值是21.63），在最大光圈F2.8處，在30lp/mm時(shí)的弧矢方向線下面積仍然達(dá)到了：20.3（圖4）。

適馬鏡頭中哪幾只比較好

在變焦鏡頭中，適馬最好的鏡頭還是3只70～200mm的鏡頭，就是它的金圈APO 70～200mm/2.8 EX HSM、APO 70～200mm/2.8 EX DG 和APO 70～200mm/2.8 EX DG MACRO。

APO70～200mm/2.8 EX HSM鏡頭在攝影界內(nèi)廣泛地被稱為“小黑”，就是針對佳能的“小白”取的愛稱；而適馬公司之后推出的APO70～200mm/2.8 EX DG 和APO 70～200mm/2.8 EX DG MACRO兩款鏡頭被稱為新小黑及微距小黑，兩者都是專門針對數(shù)碼照相機(jī)的圖像傳感器設(shè)計(jì)的，但是仍然可以用到傳統(tǒng)135照相機(jī)上。用在數(shù)碼照相機(jī)上，可以更好地消除傳感器的表面反光帶來的影響，同時(shí)減小橫向色差。而對應(yīng)的尼康AF-S VR 70～200mm/2.8G IF-ED，現(xiàn)在被影友們稱為“小黑VR”或“小黑五“。

如果按照各自公布的MTF曲線來看，佳能的“小白IS”、“小白”和“小小白”都超過了尼康的“小黑五”而適馬的”小黑“和”新小黑“則稍微差一些。3只鏡頭在70mm焦距端的成像質(zhì)量不相上下，我們就不進(jìn)行比較了；它們的共同特點(diǎn)都是在200mm端表現(xiàn)非常突出。在200mm端各自在最佳光圈，在30lp/mm時(shí)的線下面積分別是（小白IS、小黑VR、新小黑、小黑）：21.1、19.0、15.8、14.5。圖1是“小黑五”、“小白”、“新小黑”的外形。

在變焦鏡頭中，適馬的”大黑“是不能不提的，它就是金圈APO 100～300mm/4EX DG 和APO 100～300mm/4 EX DG HSM。這顯然又是針對佳能的”大白“（ EF 100～400mm/4～5.6 L IS USM）而起的外號(hào)。如果從MTF曲線特性進(jìn)行分析，它的線下面積超過了很多佳能70～300mm、75～300mm和100～300mm的鏡頭，而且與”大白“的線下面積已經(jīng)非常接近了。在適馬公司公布的MTF曲線上，它在100mm和300mm焦距端的線下面積分別是17.2和18.0。而佳能”大白“：EF 100～400mm/4.5～5.6L IS USM呢，它在100mm和400mm焦距端的線下面積分別是17.6和19.6。只是這兩只鏡頭的體積都比較大，價(jià)格也同樣較貴。適馬長226.5mm，重1440克；而佳能長189mm，重1380克。目前在市場上，適馬與佳能兩款鏡頭的價(jià)格分別是10000元和11000元左右。適馬在長焦端大了一級光圈，而佳能的長焦端長了100mm焦距。

在適馬400mm以下的長焦定焦鏡頭中，只有兩款鏡頭：APO 300mm/2.8 EX DG（或APO 300mm/2.8 EX DG HSM）和APO 180mm/3.5APO EX DG微距（或APO 180mm/3.5APO EX DG HSM微距）。由于都是APO鏡頭，所以它們的成像質(zhì)量表現(xiàn)都相當(dāng)不俗，線下面積（仍然是最佳光圈30lp/mm時(shí)，以后如果不特殊聲明都是這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)）分別達(dá)到了19.8和18.9。

值得一提的，是適馬的一只70～300mm的變焦微距鏡頭：APO 70～300mm/4～5.6DG。在這個(gè)焦距段還有一只變焦微距鏡頭70～300mm/4～5.6DG，兩款鏡頭都不是EX專業(yè)鏡頭，但是前面的一只APO70～300mm的鏡頭成像質(zhì)量相當(dāng)好，在70mm端的線下面積達(dá)到了14.8；而300mm端的線下面積達(dá)到了16.1。無論是70mm端還是300mm端的線下面積，居然都超過了它的“新小黑”（70mm端14.6；300mm端15.8），這又是一個(gè)令我感到費(fèi)解的問題。但是這只鏡頭在內(nèi)部機(jī)械質(zhì)量上肯定不如”小黑“和”新小黑“。而另一款非APO的70～300mm鏡頭成像質(zhì)量可就差很遠(yuǎn)了，在70mm端和300mm端的線下面積分別是13.9和13.6（70mm端比300mm端線下面積稍大）。

注：帶有↓的代表它的子午方向的線下面積明顯變小。

為了使大家看得更清楚，我們還是把包括焦距200mm～300mm和焦距在200mm附近的佳能、尼康和適馬鏡頭列一個(gè)表供大家參考（表1）。同時(shí)還要再強(qiáng)調(diào)一下，雖然我們列舉了很多鏡頭的數(shù)據(jù)和圖線，但是不同廠家的標(biāo)準(zhǔn)和方法可能存在差別，我們可以進(jìn)行同一品牌的縱向比較，而不同品牌的橫向比較，只是一個(gè)參考。

表1中多了兩只鏡頭，一只是佳能EF 28～300mm/3.5～5.6 L IS USM，一只是尼康的AF180mm/2.8D IF-ED。尼康這只鏡頭是尼康很早就生產(chǎn)的一只老鏡頭，現(xiàn)在又改進(jìn)了，作為與尼康AF-S VR 200mm/2IF-ED的對比。

由于我們現(xiàn)在談?wù)摰亩际浅上褓|(zhì)量最好的鏡頭，所以就省略了廣角鏡頭、標(biāo)準(zhǔn)鏡頭、廣角變焦鏡頭和標(biāo)準(zhǔn)變焦鏡頭。無論是佳能、尼康還是適馬，它們的區(qū)別都不大。

佳能鏡頭中加上增焦鏡以后哪一只最好

增焦鏡并不是適用于所有鏡頭的，尤其是2倍的增焦鏡，用在焦距比較短的定焦和變焦鏡頭上效果并不好；用在標(biāo)準(zhǔn)變焦鏡頭上效果也不好；使用在廣角變焦鏡頭上效果就更差了。但是使用在長焦鏡頭上效果就非常好，使用原廠的增焦鏡，使用1.4倍的增焦鏡，效果就更好。由于佳能公司專門公布了在加用了EF1.4II和EF2II增焦鏡以后的MTF曲線，所以我可以更加認(rèn)真負(fù)責(zé)地進(jìn)行對比。

在佳能鏡頭中，除了400mm、500mm和600mm的長焦定焦鏡頭以外，使用了增焦鏡以后效果最好的鏡頭，居然還是以上的3只鏡頭。因?yàn)樗鼈兊奶攸c(diǎn)都是在長焦距端成像質(zhì)量優(yōu)秀的變焦鏡頭。