前言摄影玩家们对手边的器材多少都有一点好奇心总想知道这只镜头的表现是否完美。对一位镜头设计者来说MTF是非常有效的测量工具它可以用来检证设计理念是否能在光学表现之中体现。MTF全名为「调制传递函数」 (Modulation Transfer Function) 在繁体汉字圈中没有固定翻译因此也译为「调变传递函数」、「调制变换函数」或各种任意排列组合不同学界有各种不同的说法。为了方便沟通MTF是最简单的方式。虽是专业术语但历年来数据派业余玩家相当热中甚至还能拿几张图表来交叉比较其曲线的斜率与「弯曲度」自得其乐一番。但是我们首先要问的是此一函数「调制传递」的是什么答案是被摄主体的反差对比 (Contrast)。现代光学设计目标之一是「完整传达主体反差对比」。日本媒体测试报告中的MTF图表垂直坐标 (Y轴) 往往直接标明为「反差对比减少率」 (コントラスト减少率) 当然你也可以反过来理解为「还原率」。换言之减少率越小曲线数值越接近100表示主体反差对比还原能力越高。你还应该知道MTF「不能告诉你」的事情。这里简短介绍其中的六大特性1. 镜头耀光 (flare)镜头由复杂的光学玻璃镜片与支持机构组合而成少则四片多则十余片材质、折射率各不相同。如果没有完善措施 (如使用遮光罩、镜片边缘涂墨、镜筒内部的消光涂布) 即使有多层镀膜提高透光率光线通过镜片群组仍会发生鬼反射。这些不规则的光线到达底片或感光元件上时造成程度不一的雾翳感称为耀光 (flare) 。有些耀光形成强烈光斑或鬼影有些则遍布整个成像圈让影像对比下降。尽管耀光造成的光斑可能会形成有趣的图案甚至有人刻意要拍出光斑但大多数场合耀光只会使影像品质劣化应尽量避免。如果遇到逆光场合建议使用有效遮光的物件 (遮光罩或者你的手掌) 避免强烈点光源从画面边角进入镜头内部。画面上方斜射进入镜头的强烈光源形成一道耀光。它可能是天外飞来一笔也可能是作者不想要的噩梦。2. 色彩传输 (color transmission)仪器产生MTF图表时一般输入信号是1:1000的高反差黑白线对(line pairs) 光源是白光 (white light) 往昔测试时采用极微粒干板底片现代则以CCD作为数位感光侦测元件。实作测试 (或用电脑推算数值) 的结果很可能会与使用的白光品质、使用光线的波长数量以及加权比重不同而产生差异。此外底片制造厂商则会测试底片感色层对不同波长的特殊调制传递函数。以柯达正片E100VS为例其测试结果显示红光波长随着「空间频率」 (Spacial frequency) 增加而较绿、蓝光波长出现更显著的衰减但这在镜头厂商提供的MTF图并不会告诉你。所谓的空间频率 (或称空间周波数) Wiki维基百科的解释如下不同的空间频率代表图像中不同的讯息高空间频率出现在空间剧烈变化的位置例如物体的边界或是比较细腻的纹路。低空间频率则是物体整体的形状。用比较直白的话解释高空间频率看重的是「细节纹理」低空间频率看重「主体轮廓」。各家镜头厂商在设计光学器材时有各自不同的理念和主张在MTF测试中也就会有不同的曲线表现。举例来说LEICA公司的镜头测试大多「额外」提供一条5 lp/mm的MTF数据是有意为之的。这意味着原厂重视主体轮廓的重现同时也会呈现不同的影像风格。3. 近摄光学表现 (close-up performance)实验室进行MTF测试时无论是实测镜头或者以电脑数据推算镜头对焦距离都统一设定在无限远处。产生出来的报表无法代表镜头在近距离内的表现。这对近摄表现重于一切的近摄镜头 (Macro lens) 来说这个设定就令人困惑。这也表示如果镜头在无限远处与最近对焦距离的光学表现差别很大时只看一张图表是不够的。海外有位资深摄影玩家罗杰・西卡拉 (Roger Cicala) 也有相同的苦恼。他想进一步了解近摄镜头的光学素质的客观化数据于是利用改装手法让近摄镜头对焦距离设定在无限远处也能实测近摄的MTF图表。不过镜头制造厂商已经察觉到问题所在。近年发表的新款具有近摄功能的镜头部分产品会提供多张MTF图表我们可以发现同一只镜头的「无限远处vs. 近摄」的光学表现明显不同。哈苏为数位机身设计的系列新镜头有微距功能因此提供了近距离的MTF测试图表 (部分) 。4. 畸变 (distortion)此处所指的「畸变」是德国数学家赛德尔 (Philipp Ludwig von Seidel) 于1856年提出的五种像差之一。这五种像差分别是球差 (spherical abberation)、彗差 (coma)、像散 (astigmatism)、畸变 (distortion)、场曲 (curvature of field)许多畸变都无法从MTF图表上得知其程度像是下图的两种畸变模式就是。两种典型畸变桶型畸变 (barrel distrotion) 枕型畸变 (Pincushion distortion)像场弯曲则跟整个成像平面的平整度有关MTF图表成像平面则是完整的切面两者有相当差别。严格说来像场弯曲会反映到MTF数值但MTF数值却无法告诉你真正的像场弯曲程度为何。5. 暗角 (Vignetting)光本身是一种粒子也是一种波。光线在穿透镜片组时会损耗能量特别是斜射光进入镜头内时遇到机构组件的遮挡也会损失边缘的亮度这在任何光学镜头 (即便是神镜) 中都会发生。在大多数场合亮度由画面中心向外逐渐递减但衰减程度分布均匀或者远超过底片或感应器画幅的状况下暗角或称「边角失光」并不容易察觉。超广角镜头则因为像场弯曲明显边角光线没有全部集中在焦平面上能量分布不均匀就更容易形成极为明显的暗角。LOMO LCA-120的广角镜头画面边缘形成强烈的暗角。全画面亮度均匀当然是一件美事但有暗角并非全然不好有些暗角的存在甚至是设计者刻意为之目的是为了要减少画面边缘的杂乱光源造成更多难以校正 (或者要花更多成本才能校正) 的光学像差。测量镜头边角失光或各种像差、变形都有专用的测试方法MTF不是万灵丹。6. 散景 (bokeh)另一个不是MTF图表所能观察到 (但很多人在乎) 的镜头特性就是「散景」 (bokeh) 了。从定义上可知散景是描述被摄主体在景深范围之外模糊成像的主观感受没有科学量化的根据。这和MTF专注于焦平面上的精确成像两者关注的重点大相径庭八竿子打不着。你从MTF图表及其数据也无从推断镜头的散景表现。一只MTF表现极佳的镜头其散景可能中规中矩也可能不怎么讨喜。散景随着镜头的光学结构设计、焦距长度、光圈大小、孔径的形状、甚至光圈叶片位置、主体与相机之间的相对位置、或者逸出景深外物体的形状、高低光位差异……等等都有关系呈现出来的散景样貌也各异其趣。专业人员的确能从一些镜头光学测试报表中「预测」出一款镜头是否具有「比较柔和的散景」。蔡司公司的史蒂芬鲍曼博士 (Dr. Stefan Ballmann) 指出球差过度校正的镜头呈现的影像从清晰到模糊之间的渐变过程比较快速明显反之球差校正不足的镜头其渐变过程比较和缓这些可以很清楚地从MTF图表中看出。当然你必须要先知道这款镜头是属于球差过度校正或是校正不足。一款镜头的完整测试至少会产生数百张图表包括MTF以及球差测试并不是每一张图表都会公开。下面这段论述来自蔡司相机镜头分部的技术工程师胡伯特・纳斯 (HH Nasse) 的解释显得更加清楚有力在底片或感光元件的整个可见区域中的同心方向与放射方向的曲线几乎完全相同被认为是一种理想完美的MTF曲线因为在这类情况下散景 (即明显脱焦部位的表现) 会十分理想。上述说法必须审慎以对。MTF只能描述关于焦平面或其周围环境部分的事实。因此点扩散函数 (point spread function) 的确是一项优势它尽其所能忠实重现微小的细节以及正确性举例来说这种特性对于书写字体的易读性就十分重要。然而我们不可能用MTF的数据推算出「强烈的失焦点光源扩散后的亮度分布」的结论。有些镜头的MTF曲线的同心曲线和放射曲线几乎是平行的但球差却严重地校正过度 (overcorrected) 。这种校正过度的状态会造成一种「环状失焦的点扩散函数」 (annular defocused point spread functions) 并成对出现环形光圈造成一种令人焦躁不安的背景。这种令人不快的特性你无法从MTF的数据中判断出来。开放光圈被摄主体前后逸出景深范围模糊成像的变化可能影响整体的美学观感。MTF测试是价值中立的量化工具分数则否《LEICA LENS COMPENDIUM》一书作者欧文・普兹 (Erwin Puts) 指出如果你的摄影计画必须使用高感光度粗粒子底片加上慢速快门来完成那么镜头MTF图表中40 lp/mm的反差对比还原率对你而言帮助就不大反而更要注意手持稳定性以及场景中光源造成的耀光问题如果你追求的是高倍率放大尺寸保持极致细节那么拍照时选用颗粒细腻的底片、稳固的脚架、选择反差对比还原率高、景深充足的光圈就要特别注意MTF图表中20 lp/mm与40 lp/mm的曲线特性。日系与德系厂商对于高低空间频率的看法经常不一致日系厂商全画幅镜头倾向于提供10 lp/mm与30 lp/mm的MTF曲线图表M43阵营画幅较小为了和全画幅比较基准点会提高厂商会提供20 lp/mm与60 lp/mm的测试结果。日系与德系厂商对于高低空间频率的看法经常不一致在观看报表时除了注意曲线外也要注意测试的基准点。左右两张图表显示的是不同画幅阵营的MTF曲线。提供不同测试参数。MTF图表的优点是它对光学设计者来说是一个客观、价值中立的量化成果设计者可以利用此一工具来快速达成设计目标。对一般使用者来说你必须了解它并不是一张神主牌。「5比4大所以5比较好」的直观判断并不能直接套用来解读MTF的数据。我们一起学习阅读其过程中更进一步声明:部分内容来源于网络仅供读者学术交流之目的。文章版权归原作者所有。如有不妥请联系删除。