了解 MTF 如何運用於鏡頭品質評估

運用 MTF 圖，挑選最佳鏡頭

挑出合適的鏡頭通常是種挑戰，因為鏡頭的性能不易透過相機或電腦規格等特定度量方式來衡量。因此，鏡頭製造廠開發出一系列在受控環境中測量鏡頭性能的標準方式，並提供其產品測試結果的 MTF 資訊。

MTF（調變轉換函數）圖不僅對工業界的使用者是有用的，對一般商用的使用者也很有用。下圖是商用客戶（包括攝影愛好者或職業攝影客戶）通常使用的 MTF 圖範例。這些使用者常透過 MTF 圖來快速評估鏡頭的對比度和銳利度，而非進行精確測量。

強烈建議工業用鏡頭使用者，應該更為積極地運用 MTF（調變轉換函數）圖，來進一步評估鏡頭的解析度、對比度表現和影像品質的一致性。在本文中，我們將詳細介紹 MTF 圖，並分享如何運用該圖以得到更佳的鏡頭比較結果。

什麼是 MTF（調變轉換函數）？

MTF（調變轉換函數）是光學系統將被攝體對比度轉換成影像的能力測量方式；這描述了鏡頭在特定解析度下具備的對比度水準，例如 X lp/mm 時為 Y %。

每毫米線對數（lp/mm）是一種測量單位，是指在一毫米的影像中，可以區分出多少條彼此交替的暗線與亮線對（線對）。

例如：

1 lp/mm 表示在 1mm 距離內有 1 組對線，每行間距為 0.5mm。
同樣的，10 lp/mm 表示在 1mm 內有 10 對或 20 條線，每條線間距為 0.05mm。
以相同邏輯來推算，100 lp/mm 的線間距為 5 μm（0.005mm）。

線對測試圖 — Copyright (c) 2002 Norman Koren http:// www.normankoren.com/

在解析度方面，lp/mm 值越高，表示光學系統可以拍攝到的細節越精細。因此能夠解析出多少線數，就成為光學系統的重要性能標準。

實際上，條紋的間距越小，光學系統（如鏡頭和相機）就越難以呈現，如下圖所示。鏡頭拍下這些線條圖案，投射到感光元件上；隨著線間距的減小，將之準確再現就會更加困難。因此隨著線距變窄，透過鏡頭呈現的黑白線，其對比度會降低。MTF（調變轉換函數）圖以視覺表示出這種現象，可幫助我們了解鏡頭在對比度方面再現精細細節的能力。

鏡頭拍攝這些線條圖案，投射到感光元件上 — 本圖描述鏡頭如何拍攝測試圖案，投射到感光元件上。隨著行距減小，圖案的準確再現，變得越來越困難。

MTF 圖的類型

MTF 圖是將 MTF 資訊簡單地可視化，用以評估鏡頭的解析度，還能以不同的方式來呈現。MTF 圖一般大致分為兩種主要類型。第一類（頻率 MTF 圖）以 x 軸表示 lp/mm（每毫米線對數）。然而這種類型的圖表有個缺點：無法準確描述鏡頭在整個感光元件上的 MTF 性能。第二類 MTF 圖（成像圈 MTF 圖）解決了這個問題。在這類圖中，X 軸表示位置（自感光元件中心開始朝外緣移動），可以更為精確地評估鏡頭在整個感光元件上的性能。但是這類圖亦有其限制，就是只能呈現特定 lp/mm 數值時的線圖。因此在大多數情況下，圖上會同時繪出若干個具有代表性的 lp/mm 數值。

這些圖並不是不同的 MTF 圖，而是以不同的方式來呈現資訊。頻率 MTF 圖表示影像中的被攝物其對比度與空間頻率的函數關係；成像圈 MTF 圖則表示從鏡頭成像圈中心到外部的特定 lp/mm 數值變化。特別是運用在較大視野時，這類圖相當有用。現在，讓我們仔細看看這兩種類型的 MTF 圖。

什麼是切線（T）和徑線（S）？

典型的 MTF 圖包括切線（T）和徑線（S）。切線（T）亦稱子午線，以實線繪製，表示切線方向的 MTF 測量數值；而虛線表示徑向 MTF。徑向表示測試圖案線平行於從影像中心到角落的線，而切線垂直於該對角線。通常實線的 MTF 值較高，因為透鏡通常是沿切線方向來製造的。

一般來說，如果徑向和切向表現是相似的，影像就會更為一致；也就是說，如果徑向線和切向線在 MTF 圖上彼此更為接近，則鏡頭產生的影像在 X 軸（水平）和 Y 軸（垂直）方向上，將具備更為一致的影像表現。另一方面，如果徑向線和切線在 MFT 上圖是發散的，則表示影像較不均勻，會有像差，也就表示鏡頭會散光。理想情況下，我們會希望兩條線彼此更加接近，以獲得更為一致的影像表現。