Re: [閒聊] 極簡述MTF(英文)

[IloveBlack2 (天佑黑黑)]

※ 引述《atropos ()》之銘言：
: By Roger Cicala @ Lensrentals.com
: http://tinyurl.com/mqzhoov
: 網路上有很多解釋傳統MTF的文章，但相信很多人還是霧煞煞(而且很多都有錯誤資訊)
: 幸好目前大多的實驗室測試都改用單一的MTF50來表示鏡頭的解像力
: 就算不知道MTF是什麼東西，光看數字大小也一目瞭然
: 但MTF50究竟是什麼意思? 真的就完全能代表鏡頭的細部解像力或對比嗎?
: 花個幾分鐘看過這篇文章應該會稍微有點概念


以前就有想要發過MTF有關解釋文

不過算是滿懶得打一篇的

趁著今晚剛好比較閒來不負責任翻譯一下囉


PDF網址在此:  http://goo.gl/BmFd2V
(有圖文配合，建議下載觀看而非PTT觀看)





MTF –中文解釋
                                                原著 : Roger Cicala
                                                翻譯 : Mangue.L



事先聲明:這篇文章沒有包含任何的數學，要解釋MTF卻不包含任何的數學概念在內非常危
險(如同走鋼索卻沒有下面的防護網)，但卻能換來讀者更多的好奇心。

為何我又這麼做了?

數年前我曾撰寫過一篇「如何閱讀MTF圖表」，此文著重於如何在鏡頭製造者發布鏡頭MTF
數據(如下圖)時將其翻譯成白話文，但是很多人寄信問我該如何比較各家MTF圖表中的MTF
曲線，或者要求我出示MTF頻率圖(如果我出示了又有很多人寄信問我說那是啥意思….)。
所以我決定寫一篇多種MTF數據圖表的相關PO文，就以MTF圖表的常見類型來當開場白吧!

MTF地圖
我之所以用「地圖」這個詞是因為水平軸對映鏡頭的中央(0mm)至邊緣(24mm)，而彩色線
條則顯示視角從中心至邊緣的MTF值。

MTF chart for Nikon 35mm f/1.4G, Nikon, USA.
N 35.4G的MTF圖,美國尼控
除了萊卡以及蔡司兩家雜牌外，MTF地圖是經由電腦模型運算得知，這些電腦模型求來的
MTF地圖就跟泳裝妹PS過後的照片一樣，現實總是沒有想像中的如此美好；一個經由真正
的鏡頭求得的MTF圖表中央會有個零並向兩側延伸，我們從而發現了一個骯髒的小秘密：
「極少鏡頭的MTF兩端擁有相同曲線」。


真正鏡頭取得之真實MTF圖表

那些鏡頭評測中的MTF50數字呢？

最近似乎有愈來愈多人在關注出現在各大測試站上的MTF50表(製作by computerized
target analysis)

不同鏡頭間的MTF50圖     S50.4的MTF 50圖:
不同光圈下中央、邊緣及平均值的MTF50
 這些當然都是有用的，但我們或許太過頭了，因為根本就不懂MTF50的人可能誤以為一個
實際上並沒有那麼銳利、那麼啵棒的鏡頭有多麼得好。就跟聖母峰嚴格來說並非世界最高
峰一樣，高MTF50表現當然很棒，但要代表「最銳利的鏡頭」就不是那麼完全正確(其實最
高峰有可能是毛納基火山*1*或欽博拉索山*2*，依據你對「最高」的認知而定)。
**編者譯註:
*1: 毛納基火山(Mauna Kea)位於夏威夷群島，海拔4,205米，比臺灣之光玉山高一點點，
但是山脈一路延伸至海底，水下的山腳到頂峰高度則為10,203米，約比聖母峰多2000米。
*2: 欽博拉索山(Volcán Chimborazo) 位於厄瓜多，海拔4123米，但是從地心算起則為
6268，比聖母峰多2米。

好像有點霧煞煞，製造商給出的MTF地圖(像最上面那張)給你10~30的垂直軸，有些人認為
MTF50就是垂直軸位於50的數據，但事實上這兩個數據根本就是宅男和正妹，兩個天差地
遠。

MTF頻率圖
終於，你有些時候會看到鏡頭的MTF頻率圖，這長得有點神似一開始我放得MTF地圖，但實
際上他們相似的地方很少，MTF頻率圖除了告訴你MTF50外，還多加了很多額外的資訊。


如果你願意再聽我嘮叨幾分鐘，我將會解釋這些MTF數字以及圖表代表的涵義給你聽。如
果你愛看實驗數據，那麼這江蕙讓你更清楚這些實驗(何時一姊也來玩攝影…)；如果你討
厭看實驗數據，那麼你還是很值得看下面的文章，你以後在網路上酸人的時候就可以說：
「這些MTF50數字根本就沒顯示出這顆鏡頭的畫質有多好咧 爪( ￣ c￣)y▂ξ」

那麼你提到的那些MTF數字到底是…?

MTF
事實上，這些MTF數字們並非不同，而只是用了不同的MTF(Modulation Transfer
Function)去顯示不同的資訊，讓我們從一個簡單的MTF定義開始吧，我對大家很好，裡面
沒有提到任何的數學。(對大家很好是因為九成五的大家會因為下文而讓他們感興趣的東
西得到解答；那剩下半成在意數學的人們也可以因為下文來酸說我這文章不完整爪( ￣ c
￣)y▂ξ)

 第一張是原始物品，第二張是鏡頭的成像，如果我專注在它們身上，你會發現這兩張鏡
頭的「圖案」幾乎一模一樣，但其實並不完全一樣。

如果你用了SKII再靠近一點看之後，你會注意到成像好像有那麼一點糊；如果你更仔細看
，你會發現這黑色好像沒有那麼黑、白色好像沒有那麼白，在電腦螢幕上你可能沒發現這
些分別，但差別的確是存在的。

現在我要告訴你，其實沒有數學的MTF公式就等於「對比」，如果要更精確並且也不算數
學來定義，那麼MTF就等於「黑-白/黑+白」。

即使有些數字你還承受得起吧?

以原始物體來假設：「純黑是1；純白是0」，第一張圖因為是純黑跟純白，所以MTF為
(1-0)/(1+0)也就是1，很好很完美。

但是鏡頭使得成像沒有那麼夢幻了。在上面的例子中，鏡頭成像中的黑色與白色都比原始
淡了2%(換句話說，現在白色就等於2%的黑色)，如果我們把這個數字代入MTF公式(你不用
代，我只是代給你看)，你將會發現0.98-0.02/0.98+0.02=0.96，所以這個鏡頭拍攝這些
黑線條的MTF值為0.96。





那如果我們把這些黑線條像下面那樣擺得更緊呢?  (=///////=)


糟了個糕，鏡頭在線條變得更小時遇到了更多的挫折，很快的灰色就會像下圖一樣從線條
的邊緣擴散到另一個線條。


如今，線條中最黑的黑色已經來到了原始的66%，白色其實是34%的黑，我不會再拿公式來
煩你了，可求得這些線條的MTF值為0.32。其實只要用眼睛看兩張成像，我們明顯的可得
知0.32與0.96的差異，但這些數字讓「這張圖從幾乎不糊到非常糊，但還是可以看得到線
條」這句敘述變得更為精確有根據。

那些線對值(Line Pair)又是啥?

如果我們要從科學的角度來看，不能只用上面一些隨便的「細線條」或「粗線條」，我們
必須要將其以每mm多少線條線對的方式來將其量化，基本上線對就是一對黑線與白線，而
線的話就是指算黑線，所以基本上兩者講的是一樣的。

剛剛說的「每mm」是指成像平面的每mm(感光元件就在成像平面)，在一切條件都完美的情
況下，受測者將會顯示成像平面上每mm上擁有x條線。以第一個範例來看，可能包含十條
粗線條；若以第二個範例來看，可能就包含四十個細線條。

每mm出現的線條數通常被稱為「頻率」或「空間頻率*3*」，現在我們明白了兩件事：一
、MTF是用來衡量對比度；二、頻率則是用來告訴我們用多細小的線條來衡量對比度。
在鏡頭上的一個點上(例如中央偏右)，我能從不同頻率下測出MTF並且造出一個良好的成
果圖表。但你得記住，這並非第一張圖那樣的多點，這只是鏡頭上其中一個點在不同頻率
下(愈來愈細小的線條)的MTF數值，任何一個鏡頭都如同下圖一般，在線條愈細時(也就是
頻率愈高時)MTF數值將會愈低。

譯註:
*3: 空間頻率，就是在每單位長度上，出現幾個同樣的幾何結構。



觀看下圖左邊，其實MTF50(或者MTF10或MTF90)很簡單，這些名詞只是代表了在受測者成
像對比度為原始物件的50%(或10%或90%)時的頻率(每mm幾條線)罷了。


此例中，MTF50大約為40 LP/mm，這就是當我(以及目前大部分的評測)像你們報告MTF50數
字時所要表達的。大多數人都會使用線對/圖片高度(LP/IH)而不是線對/每mm(LP/mm)，所
以我們只是把LP/mm乘24(因為FF感光元件高24mm)。在我的鏡頭評測內，如果我說這個的
MTF50為960 LP/IH(算是非常不錯)，但是我的報告並不會告訴你MTF10大約是77 LP/mm，
或者MTF90(在下圖根本畫不出輝線的地方)大約是22 LP/mm。

你依然得記住，這只是鏡頭上一個點的數據，當我們PO了一組柱狀圖表展示中心、平均值
與邊角的MTF50值時，這些數值是經由不同的點來取得。

所以說MTF50到底是不是最重要啊?

為何我們這些鏡頭測試家要給你MTF50數值?恩…首先這是www.imatest.com的預設讀數，
所以這簡單又快速拉~再來呢，事實上大部分的鏡頭測試家都用它，而且人們也喜歡能夠
比較不同鏡頭測試家的成果差異，所以MTF50算是有種君子之約的涵義存在，再加上如果
把617種不同鏡頭點的MTF曲線圖都放出來，只會讓文章變得令人困惑又感到混亂。

可是瑞凡，事實上MTF50可能是當我們計算鏡頭所有MTF數值當中最重要的一項，因多項研
究已證實，MTF50數值是人類察覺到「銳利」而非模糊的重點所在。

但MTF50不是唯一重要的數值，其他的頻率給了我們相異卻也依然重要的其他資訊：較低
頻率(如MTF80至90)告訴我們成像的「反差」有多大；如果你拍的是巨大並且輪廓清晰的
物體，那麼這個區塊的曲線可能會比MTF50還來得更重要。

像MTF10或MTF5的數值代表了鏡頭解析度的極限，他們告訴你一顆鏡頭所能呈現的最小細
節大概生做甚麼款，其他比這更小的數值其實就是柔軟擴散的灰色罷了，訓練有素的觀察
人以及圖片補強程序可以在MTF5上搞出一些細節來，但大部分我們只需要用到MTF10；風
景攝影師以及微距攝影師在大尺寸出圖時可能會認為MTF10比MTF50來的重要。

舉例來說，下圖是另一個擁有相同MTF50數值的對照組鏡頭(40 LP /mm)，MTF10較低(對照
組大約69 LP/mm，原始組大約77 LP/mm)；但是MTF90較高(對照組約30 LP/mm，原始組大
約22 LP/mm)。所以對照組鏡頭將比原始組取得更高的反差但卻較缺乏細節。


有些極高解析力的鏡頭擁有非常差的對比，其他的鏡頭擁有極為良好的對比解析力卻非常
糟糕。換句話說：有些鏡頭MTF10很高MTF80很低，有些鏡頭MTF50及30很棒，但是MTF10很
低。


注意:

有一點非常需要強調因為很重要：在頻率圖表中的MTF10跟這篇文章最上面MTF地圖中10
lines/mm完全不同：MTF中10 lines/mm(就在文章最上方的MTF地圖)目的是告訴你粗線條
在鏡頭中心到邊角各點的對比值，而頻率圖中的MTF50則告訴你這些線條在50%對比度時能
夠有多細小。

為何我現在要提這個?

自己的評測自己救。所有人都以差不多的MTF50來做評測報告，以鏡頭的方式給我們畫出
了整個系統(機身及鏡頭)的一張地圖，很快的我們往後的鏡頭評測將增加光學滑軌成像測
試，使我們得以看得更廣：我們可以純粹的測出鏡頭素質，而非測出鏡頭搭配廣光元件的
組合效果(對焦無限遠時成像比對焦近處來的好)以及不同頻率下的MTF值。

我們甚至能夠建置一個我們所測試過鏡頭的MTF地圖，並且拿之與製造商給的電腦模擬MTF
做比較，這應該會非常齁勝(對我們來說啦，我猜某些製造商可能不會對此熱衷也說不定)
。

往後我們發布評測時依然會告訴你大家都有附的MTF50數值，這是一項重要的數據，並且
我們已經對此建置大量鏡頭的MTF50資料庫；我們也將新增鏡頭中心點的MTF頻率圖，或許
也會有幾個偏離中心的測試點。因為我們往後會附上除了簡單MTF50數值外的其他數據，
我希望能告訴你為何這些其他數據也同樣值得去參考。






而最重要的是：
我們的鏡頭評測將會比以前能做到的更為周全及完善。








                                        原著 : Roger Cicala
                                        翻譯 : Mangue.L
                                        使用此中譯版本請引用及標註譯者
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→ SYNACK:我是說他自己建的MTF50資料庫 謝謝
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