原來 MTF 曲線是這麼回事!教你判斷鏡頭品質的小工具
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大家好,我是布萊克。許多朋友在挑選鏡頭的時候,都會有不同的煩惱。有些人想買用途廣泛的鏡頭,有些人則是價錢考量,更有些人是希望買到畫質銳利的鏡頭,畢竟錢都花了最希望拍出來的相片是最清晰的。那怎麼知道一顆鏡頭的銳利程度呢?其中一個指標就是 MTF 曲線,看完這篇文章你就會知道如何看這個圖表了。



身為攝影師應該讀懂鏡頭的 MTF 曲線/出自 Pexels

 
 
 

什麼是 MTF 曲線?

MTF 的全名是 Modulation Transfer Function,中文翻譯為「調製轉換函數」。

一顆鏡頭的 MTF 曲線可能長得像是這樣,上面可能有多條線條。但不管線條有幾條,這都是單一焦距與光圈測得的,先有這個概念。



MTF 曲線的例子

 

MTF 曲線的軸向定義:

  • 水平 X 軸是「與畫面中心距離」,通常最遠是 21.6mm,下面會說怎麼計算的。
  • 垂直 Y 軸是「對比度」。關於 Y 軸的定義,每間廠商的定義可能不同,像是 Sony 專指「對比度」;而像是 Canon 就是「百分比」,他們會用不同的測試方式得到該鏡頭的對比度解析能力,後面會提到。
     

我們知道全片幅的感光元件尺寸是 36mm x 24mm。那距離畫面中央最遠的點就是

√[(36/2)^2 + (24/2)^2] = 21.6mm (約略值)



MFT 曲線 X 軸計算方式

 

因此,我們就可以用 MTF 曲線將鏡頭的表現能力記錄下來。它的紀錄方式很像下圖這樣。



MFT 曲線是評估鏡頭性能的指標之一

 

最理想的完美鏡頭應該就是不管中央畫面還是邊緣畫面,畫質與對比度應該都要是最高的 100%,表示鏡頭還原能力越高,但事實當然沒有那麼好,光學鏡片做得再怎麼完美都還是會有點損傷到畫質,只是程度上的問題而已。


完美鏡頭的 MTF 曲線

市面上鏡頭的 MTF 曲線

 

雖然 MTF 曲線可以評估鏡頭性能,包含了鏡頭的對比度與解析能力,但並不是分析鏡頭好壞的唯一標準。舉例來說,外觀材質、對焦速度、邊緣暗角、變形、紫邊...等等都需要額外的測量,無法從 MTF 曲線圖表中判斷出來。

布萊克認為,在沒有任何拍攝樣張的前提下,MTF 曲線還是能提供基本的判斷,至少你能確定同廠牌鏡頭的品質差異。

因此,在購買一顆鏡頭之前,除了鏡頭的清晰程度之外,請再多注意其他面向的評測,或許會影響購買鏡頭的意願喔!
 
 
 

MTF 曲線怎麼測量對比度的?

我們都知道不管哪顆鏡頭,最中央的畫質一定是最細膩的、最清晰的,隨著畫面越邊緣,模糊的感覺就出現了。



中央畫質比邊緣畫質好

 

閱讀到這裡,你可能會好奇「究竟鏡頭怎麼測量對比度或是解析能力的?」

鏡頭廠商會拍攝數對黑白的線條來測試該鏡頭對比度或是解析能力,只要黑白線拍得越清楚,這表示該鏡頭的對比度或是解析能力越好

一般會用每 mm 10 組黑白線來測量對比度,每 mm 30 組黑白線來測量解析能力 (有些廠商是 40 組),圖表表達的時候則寫成 lp,表示 Line Pair (線對) 的意思。



黑白線線對示意圖

 

除了黑白線的數量不同之外,測量時還會旋轉方向,目的是檢測鏡頭的散景能力。

  • 與鏡頭直徑平行的黑白線測得數值稱為「半徑值 (Radial/Sagittal)」,常用實線表示。
  • 與鏡頭直徑垂直的黑白線測得數值稱為「切線值 (Tangential/Meridional)」,常用虛線表示。



兩種方向的黑白線線對

 

鏡頭廠商都會有一套標準來檢視清晰度,當拍得越清楚,鏡頭的得分就會越高。在相同黑白線數量的情況下,當實線與虛線表現越相近時,表示該鏡頭散景能力較為突出。

 

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如何解讀 MTF 曲線?

有了前面的基礎概念,那你就會知道水平 X 軸越接近 0 的位置,表示越接近畫面中心。通常來說也是每顆鏡頭畫質最優異的位置了,所以對應的垂直 Y 軸也會越接近 100%。



解讀 MTF 曲線

 

一顆鏡頭的 MTF 曲線基本可以用垂直 Y 軸的數值來區分好壞。當然這只是參考,可能同顆鏡頭距離畫面中央越遠,對比度瞬間降到低於 60% 的位置,但畫面中央可能在 80% 的位置。

  • 超過 90% 是極致優異的鏡頭
  • 70% ~ 90% 是優良鏡頭
  • 60% ~ 70% 是普通鏡頭
  • 低於 60% 是品質不佳的鏡頭

 
 

每張圖表為單一光圈單一焦距

前面看到的每張 MTF 曲線都是在相同的光圈與焦距測試出來的,因此即便某顆鏡頭的表現優異,也不一定能代表全部的光圈或是焦距都有相同的水準。

舉 Sony 的經典小三元 16-35mm 的蔡司鏡頭來說,在 16mm 的光圈 f/8 (右上圖) 已經有優異的對比度了,但切換到 35mm 的全開光圈 (左下圖) 邊緣畫質的清晰度也是降到低點 (最低 20%)。



Sony Vario-Tessar T* FE 16-35 mm f/4 ZA OSS 鏡頭表現/出自 臺灣 Sony 官方網站

 

當然全開光圈的畫質本來就不是最佳的,影響畫質優異的因素也非常多,並不是看一張 MTF 曲線就能全盤判斷,這就留給你自己評估接受度了。

以布萊克來說,我選擇鏡頭的標準也不會只看 MTF 曲線,這只是參考而已。我更在乎對焦速度、最大光圈與焦段用途...等因素。如果是要做為 Vlog 拍攝使用,我還需要考量呼吸效應,甚至是重量的問題。
 
 

不同廠牌的鏡頭無法比較

MTF 曲線都是經過各家鏡頭廠商於實驗室進行嚴謹的試驗繪製出來的。不過,各家鏡頭廠商的實驗環境一定都不同,舉例來說

  • 有些用 10 組/30 組黑白線,有些則用 20 組/40 組黑白線
  • 不同廠牌鏡頭的鏡頭用料與設計都不同
  • 不同廠牌相機的感光元件不盡相同
  • 不同廠牌評估好壞的模式會有差異
  • ...

因為需要考量的變量實在太多了,繪製出來的圖表也無法放在一起比較。若是有個大家統一的標準或是協議可以遵守,那麼跨品牌的 MTF 曲線一同比較才是有意義的。不過,同個廠商製造出來的鏡頭是可以比較的,畢竟實驗環境應該不會差異太大。
 
 

對比度 v.s. 解析度

前面有提到過 Sony 與 Canon,甚至是 Nikon 都有各自的實驗標準,甚至他們的垂直 Y 軸也有不同的定義。布萊克找了很多中文的資料,但發現都沒有準確的定義,只有在日文網站才有翻到。

Sony 的垂直 Y 軸是對比度的意思。而 Canon 和 Nikon 都是以 10 組黑白線判斷對比度,30 組黑白線判斷解析度。



各家鏡頭廠商的 MTF 曲線繪製標準不一致

 

其實你可以將對比度和解析能力理解為差不多的概念,都是在描述一張相片是否清晰,只是分成兩種面向來區分差異。

不過,若是要仔細區分這兩個概念,還是有些微的差異的。直接來看圖片說明比較快,若是一張圖片對比度很高解析度很低,則會像是左邊的圖片。相反,一張圖片對比度很低解析度很高,則會像是右邊的圖片。



對比度與解析度差異

 
 
 

結論

因為 MTF 曲線能夠判讀的資訊比較少,像是外觀材質、對焦速度、邊緣暗角、變形、紫邊...等等都需要額外的測量。因此,MTF 曲線比較少人在使用,僅能作為購買鏡頭的參考標準,不是絕對的。

布萊克挑選鏡頭的標準也有很多,重點還是多看別人怎麼說,看越多評價或是開箱,越能夠確定這顆鏡頭是不是適合你。

如果還是希望實際體會一下鏡頭的話,那不妨去借來玩看看,花錢之前先試用,總能找到適合你自己的鏡頭的。

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by 工程師布萊克


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最後修改日期: 2021-10-18

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