分辨率，反差，MTF值

拉爾斯?耶爾博格著、江少軍譯

提高照片銳度的方法有很多種。一種是使用大型膠片拍攝，另一種就是選

用銳利的鏡頭。本文將介紹什麼是鏡頭的MTF值（模量傳遞函數(shù)）以及銳度和

反差的區(qū)別。還將介紹如何理解鏡頭的MTF值的測試曲線圖。

銳度、分辨率、反差、明度和MTF值這些術(shù)語一般并不是很容易區(qū)別開的。

銳度和反差的區(qū)別在哪里呢？乍一看來，這似乎是一個很初級的問題，銳度就是

相片拍攝后清楚與否，而反差就是相片最亮和最暗處的差異表現(xiàn)。如果再往深處

想一想，這種回答并不完善。這取決于你想說明什麼，銳度和分辨率是表述同一

事物的兩種方式，而明度卻被用在很多地方，其含義也都不完全相同。MTF值

即模量傳遞函數(shù)將在本文給于詳細說明。

被攝體

拍攝一個全黑或全白的物體是很容易的。用酒瓶底當(dāng)鏡頭來拍攝，拍出的

照片也是黑色或白色。銳度很好，反差也可接近100%。但是如果要拍攝一個比

較復(fù)雜的物體，細節(jié)再現(xiàn)就變得比較困難了。如果被攝體是一塊白背景上有黑色

線條的平板，我們希望黑線條反映在底片上的寬度為1/2毫米，也就是說底片上

每毫米的寬度上有一黑一白兩道線，就叫做線頻為1線對/毫米（1拍

攝這種被攝體，使用簡易鏡頭已經(jīng)足夠銳利。但是如何來評判反差呢？反差就是

在底片上體現(xiàn)的黑白線條的明暗差別與實際黑白線條明暗差別的比值。如果被攝

體的黑白線條越來越細（即線頻越來越高），用鏡頭來以銳利并旦適當(dāng)?shù)姆床顏?/p>

再現(xiàn)他們就會越來越難。

人行橫道

如果我們在較近的位置拍攝一個畫有黑（金屬包覆）白線帶的人行橫道，

使得黑白線帶在底片上的寬度為2亳米。此時，黑白線帶間的反差在底片上表現(xiàn)

很高，這是因為即使很差的鏡頭也能清晰的再現(xiàn)這一細節(jié)。但是如果要用鏡頭去

完全再現(xiàn)白線帶內(nèi)極細微的裂紋，就變得不那麼容易了。緊貼裂紋的白色與黑色

混在一起，黑白之間的反差明顯降低，這是因為低檔的鏡頭無法處理這一細節(jié)。

在我們討論這些黑白線條的反差的時候，也很容易理解我們同時涉及到了

銳度。簡易鏡頭對黑白線條的較低再現(xiàn)同時可被理解為銳度較低。

因此我們可以得出結(jié)論，銳度和反差其實是一回事，其不同之處僅在于，

當(dāng)被攝體的細節(jié)粗大簡練時（線頻低），我們常用反差一詞，而當(dāng)被攝體的細節(jié)

精細至微時（線頻高），我們就用銳度或分辨率來表達。

模量傳遞函數(shù)

簡單的說，MTF值可用來評估不同線頻時的黑白線條的反差，并給出一個

鏡頭性能的客觀評價。當(dāng)黑白線條通過鏡頭成像以后，MTF值可以反映出成像

后黑白條的反差。對于某一特定的線頻，如果鏡頭的MTF值為0.85,就意味著

成像后的剩余反差是被攝體原始反差的85%.這種反差的降低不僅僅影響著黑白

色表面，也以同樣比例影響著不同灰度的表面。一般說來，所有鏡頭，無論昂貴

的還是便宜的，在線頻很低時的MTF值都幾乎可達100%,也就是說，都可以

再現(xiàn)簡潔粗大的被攝體表面。而在線頻非常高時，它們的MTF值都幾乎是()，

世界上還沒有鏡頭可以成功的再現(xiàn)1000線對/毫米的例子。這樣可以看出，鏡頭

的MTF值是在100%和0%之間。鏡頭的性能可以如下圖所示以一條曲線來表示:

圖中X軸代表線頻，從0點向右延伸，就意味著線頻越來越附。Y軸代表

鏡頭的MTF值，從()到100%。從()點向上，說明鏡頭再現(xiàn)被攝體反差的能力

越來越強。如果能夠把被攝體的兩個暗部表面的差別完全反映到底片上，則MTF

值就是1()0%。這種情況實際上很鮮見，大部分情況反差都會降低。測量一下底

片上黑度與實際黑度的差別，我們就得到了該鏡頭的MTF值。

本圖實際上并不是本網(wǎng)站向大家提供的鏡頭的MTF值曲線圖。從本圖中只

能反映底片上某一點處的MTF值(如底片中央)，而且給出的是在該點處所有線

頻下的MTF值。本網(wǎng)站提供給大家的是對應(yīng)于三種線頻，從底片中心(X軸的

最左邊)到底片的端角處(X軸的最右邊)的MTF值曲線圖。

分辨率與反差

經(jīng)常聽到有人評論：“這個鏡頭很銳，但反差不好J或者說“那個鏡頭反

差高，但是不銳?！睂嶋H上，他們的話的真正含義是什麼并不清楚。這實際上是

一個關(guān)于鏡頭的多層鍍膜的問題。鍍膜較差的鏡頭在特定光線下(如直射光)再

現(xiàn)的反差較低，但不會降低分辨率。但它們通常并不談及多層鍍膜。為了追求一

個銳利的鏡頭，好像不必刻意去追求高的反差。實際上，重要的事情是，必須要

對細節(jié)再現(xiàn)到一個可容忍的反差程度。人們在讀白紙黑字時，要求的最低反差是

20%。低于20%讀起來就吃力了。從MTF值曲線圖上檢驗細節(jié)的精細度，細節(jié)

越精細，分辨率就越高。

對于一個高反差的鏡頭，在低線頻時表現(xiàn)出來的MTF值就高。這種鏡頭有

可能在50線對7亳米時MTF值就降到了0,但在比前卻有較高的MTF值。這種

鏡頭追求的是高反差，但分辨率卻小一定好。

圖中實線代表低線頻時反差高的鏡頭一一不妨稱之為“反差型鏡頭”。虛線

代表高分辨率鏡頭。

衍射

衍射是一種與光波特性有關(guān)的現(xiàn)象。當(dāng)一束光通過一個銳利的邊緣時，會發(fā)生輕

微的散射。當(dāng)光線通過鏡頭時，受到了光圈直徑的限制。光圈形成了一個銳利的

邊緣，造成光線的輕微散射。換句話說，光圈邊緣造成了一定程度的成像模糊，

這就是所謂的衍射現(xiàn)象。

由于衍射現(xiàn)象只發(fā)生在靠近光圈邊緣通過的光線處，“模糊光”的比例隨著

增大光圈而減少。無論光圈制作的多麼精細，也不論鏡頭有多麼昂貴，都無法解

決衍射的問題。

圖中實線代表光圈值為5.6時的衍射影響限，虛線代表光圈值為22時的衍

射影響限。

如果只考慮衍射的影響，當(dāng)使用小光圈時MTF值會自動降低，在高線頻時

MTF值受到的影響最大。而實際上，可以影響MTF值的因素很多，制造大光圈

的鏡頭要比制造小光圈的鏡頭難得多，鏡頭口徑越大，設(shè)計和加工的難度也就越

人。實際上，在使用人光圈鏡頭攝影時，是以犧牲MTF值為代價的。

從MTF值的角度上考慮，制造鏡頭的目標(biāo)要盡量接近衍射的影響限。一般

的來說，最大光圈的MTF值都在衍射限曲線以下，而小光圈的MTF值幾乎與

衍射限相同。

大光圈意味著衍射的影響最小，但光學(xué)系統(tǒng)的制造誤差最大。小光圈則正

好相反。一般說來，鏡頭銳度最好處一般都在光圈值為8和11的時候。

圖中的虛線為施耐德Symmar150f5.6鏡頭，使用光圈為fl1的MTF值。

實線為同一鏡頭，使用光圈f22的MTF值。從圖中可以看出，此時的MTF值是

這就不被視作一個主要問題了。

畸變

在實踐中，畸變意味著再現(xiàn)被攝體后尺度的變形。一條直線通過鏡頭后就

不再是一條直線，它會向內(nèi)或向外彎曲。向外彎曲其畸變值就是負的，也叫做桶

型畸變。正的畸變也被稱作枕型畸變。

中畫幅相機和35毫米相機

我們采用相同的辦法給不同畫幅的相機鏡頭打分。盡管6*6的負片不必放

大到35亳米負片那樣大，在評判它們時還是采用了同樣的方法。35亳米負片被

放大到6*6負片的1.75倍還多。為了獲得同樣的分辨率，6*6鏡頭采用的用于比

較MTF值的空間頻率只有35毫米相機鏡頭的57%o

但是，由于人們明顯期望通過使用6*6底片獲得更好的分辨率，我們對這些鏡頭

也是按同樣的要求去做的。

攝影鏡頭的質(zhì)量對數(shù)字相機成像質(zhì)量的影響

在使用膠片相機時，人們對鏡頭質(zhì)量的關(guān)注遠遠超過了正常的水平。不少人

不惜代價購買昂貴的專業(yè)鏡頭，卻很少在其它影響影像質(zhì)量的方面下功夫。

進入數(shù)字化時代后一切似乎都反過來了。人們?nèi)年P(guān)注的只是感光元件的像

素數(shù)，大大降低了對鏡頭質(zhì)量的熱情。原因是許多看上去不起眼的小鏡頭在數(shù)字

相機上卻能產(chǎn)生高質(zhì)量的影像。似乎鏡頭的性能遠高于感光元件的分辨力，在近

期不必對鏡頭的質(zhì)量過于關(guān)心，只有當(dāng)感光元件的分辨力達到某一水平之后，鏡

頭的制約性才會表現(xiàn)出來。

佳能10D相機的感光元件水平方向大約只有24mm,分辨率只有64線對Anm,

對于多數(shù)攝影鏡頭來說，這都是小意思。專業(yè)鏡頭在膠片上的分辨力都可以達到

120線對/嘰比較菜的業(yè)余鏡頭達到80線對/mm也不是什么難事。而感光元件

的MTF（模量傳遞函數(shù)）曲線通常高于膠片，鏡頭對影像質(zhì)量的影響應(yīng)該不會太明

顯。

先不要想當(dāng)然，我們來看一下實測的結(jié)果。在這次測試中，我們使用了佳能

70-200/F2.8L專業(yè)鏡頭,佳能50/FL8標(biāo)準(zhǔn)鏡頭,佳能70-210/F3.5-4.5三只

鏡頭做對比,其中，70-200/F2.8L是新購買的，而70-200/F3.5-4.5是從舊貨

店隨便借的一只。結(jié)果如下

令我們大吃一驚的是，被人們通常認為最肉的一只鏡頭70-210/F3.5-4.5不

僅線條反差相當(dāng)好，其分辨能力也最高。在圖中1000PPI處的線條反差它與

50/F1.8的鏡頭相當(dāng)，而那只專業(yè)鏡頭卻差得多。為了防止操作誤差造成錯誤的

結(jié)論，我們反復(fù)拍攝了許多張，最后的結(jié)果是一致的，即在75mm端，這只看起

來不怎么樣的業(yè)余鏡頭的表現(xiàn)比專業(yè)鏡頭好得多。

為了找出它在理論上的依據(jù)，我們調(diào)出了怡泓網(wǎng)站上PHOTODO關(guān)于這幾只鏡頭的

MTF曲線。

我們看所有鏡頭光圈為F8的一行，顯然那只被人們認為最“肉”的鏡頭的

在這個焦距段和這個光圈下成像質(zhì)量是最好的。而那只專業(yè)鏡頭最好的部分卻在

10D的感光元件范圍之外，從橫坐標(biāo)看，12mm（0為鏡頭光心通過的點）之內(nèi)恰

好是這只鏡頭最差的部分。

這次測試向我們說明，數(shù)字相機影像質(zhì)量由鏡頭的MTF函數(shù)和感光元件的

MTF函數(shù)疊加而成，盡管鏡頭在膠片上的分辨率遠在感光元件的集成度之上，鏡

頭對光學(xué)信號模量的衰減仍會影響影像的分辨率。

我們還要注意的一件事是，當(dāng)我們?yōu)橐慌_感光元件面積小于膠片的數(shù)字相機

選購鏡頭時，一定要注意這只鏡頭在感光元件范圍之內(nèi)的表現(xiàn)如何。許多業(yè)余鏡

頭中心部位的質(zhì)量很不錯，而對那些感光元件較小的數(shù)字相機恰好適合。這些業(yè)

余鏡頭對于這類數(shù)字相機就很“專業(yè)”。

我們這次測試并沒有證明70-210/F3.5-4.5鏡頭比70-200/F2.8L專業(yè)鏡頭

好。因為我們只是分析和測試了鏡頭的70端，而它們在135端和200端那只

70-200/F2.8L的專業(yè)鏡頭的MTF曲線卻好得多。盡管因場地的因素我們沒法對

它們進行對比，但結(jié)果我們可能已經(jīng)能猜到，一定是那只MTF曲線更好的鏡頭勝

出C

光影魔術(shù)手人像美容教程

1.原圖

2.使用“裁剪工具”，選取“自由裁剪”

3.調(diào)整照片大小

裁剪一可X

□□QCD0□々速拜％去春8戶朝。停"彳加

?<s史模式逸班

自由戟史

C63ra比我也雪

C80定邊長也與

4.選取要修復(fù)的部位

1：1|圃|561X618{287x121%Y:475,242|ALT:保持H

5.點擊“去背景”，選項如圖所示（具體數(shù)值可根據(jù)需要自設(shè)）然后“確

定”

裁

我查看氐選擇②去背景旋轉(zhuǎn)恢復(fù)決

去背景的方法：|模糊虛化

W背景的區(qū)域-

■當(dāng)前選中的區(qū)域。非選中的區(qū)域

-邊緣柔化一

E自動柔化選區(qū)邊繚顯不選區(qū)

柔化程度［10國a預(yù)覽

虛化強度

8

弱、快強、慢

]561x618287x121X,Y：349.0ALT:保持選區(qū)比例;

6.效果

100%18

7.逐部位選取需要美化的的地方，重復(fù)剛才的步驟。一次效果不理想，可

多次操作

8.使用“柔光鏡”再次柔膚

9.“人像美容

人像美容

±J

磨戌力度④30?

福圖年