镜头反差频率

怎样才算一颗好的镜头

怎样才算一颗好的镜头...

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评价标准的指标有二个

随着手机镜头像素越来越高，大家开始更加关注如何科学准确的评价一个镜头的性能，在这之前我们先了解下镜头评价的两个重要指标分辨率和反差。

分辨率又称解析力、鉴别率、解析度，实质镜头再现被摄景物细节的能力。镜头分辨率越高，影像越清晰。它的单位是“LP/MM”，相邻黑白两条线可以称为一个线对，每毫米能够分辨出的线对数就是分辨率，好比斑马线的细密程度，越密分辨率越高。

反差又称明锐度，是镜头鲜明地再现景物中间层次、暗部层次、低反差景纹细节、微弱亮度对比和微妙色彩变化的能力。反差高的镜头，其景物成像轮廓鲜明、边缘明锐、反差正常、层次丰富、色彩还原真实细腻。

分辨率和反差综合表现，称之为清晰度。一颗分辨率高的镜头，不一定能评价为出色的镜头。往往有些镜头分辨率并不非常高，但反差相当好，仍不失为一颗好镜头。当然能够兼顾才真正是理想的镜头。

　　三种方式可来评价镜头性能优劣

那么我们是否有评价镜头性能的有效方法呢?接下来简单讲述几种评价方式;

方法一：MTF(调制传递函数)测试是目前最精确最科学的镜头评价方式。由于MTF排除了芯片、软件等影响，能客观反映镜头性能，所以被广泛用于光学产品的研究及检测中。

MTF是实际像与理想像之间①调制度之比相对空间频率的函数，通俗讲就是测量不同空间频率下镜头反差的还原程度，它能同时反映镜头的反差及分辨率。因为实际光学系统存在像差、反射、吸收等因素，影像与标版反差无法完全一致，所以MTF总介于0~1之间，MTF值越大，图像越清晰。如图一，MTF=0.4时最清晰;MTF=0.05时，图像最模糊。

那么如何通过MTF判断镜头的质量呢?我们将通过对图二来大致介绍下。横坐标为空间频率，空间频率的单位是lp/mm，它与分辨率概念比较非常接近。纵坐标就是MTF值。曲线表示不同频率下镜头的MTF值。从图中可以看出，随着空间频率的上升，镜头MTF逐渐下降，如果横坐标无限延伸，会发现曲线无限趋向于零。为了更好讲述MTF曲线，我们加入A、B、C三条曲线及对应的图片来描述。

曲线A表示镜头在低频段MTF适中，随着空间频率的提升，衰减过程缓慢，兼顾反差和分辨率综合性能较好，从图A可以看出深浅色反差明显，毛发细节明细，整体还原性较好。

曲线B低频MTF在对比中是最好的，说明镜头的反差很好，但随着空间频率的提高。它的衰减很快，说明镜头分辨率不算很好，从图B中可以发现小猫耳朵处绒毛细节已很难分辨。

曲线C表示镜头在低频时MTF衰减就很快，综合性能较差。从图C中也可以发现画面深浅色反差较低，层次感较差。

以上给我们的启示是镜头定义及研发中并不会追求某方面的极致，这样往往过犹而不及，综合考虑高低频均匀平滑过渡，才能做出一款性能优秀的镜头产品。

方法二：SFR(空间频率响应)是测模组对不同空间频率的响应情况，类似于MTF算法，但测试结果同时受镜头和感光器件以及处理程序的影响(SFR=lens MTF*sensor MTF*ISP MTF)，因此称这种算法叫空间频率响应SFR，其实SFR相当于MTF简化版，广泛用于模组评价中。

SFR数据处理过程通过图三表述，这里不过多讲述。用于SFR计算的斜边分为两种，一种是水平斜边，一种是竖直斜边。如图四两个红色框，宽度比较大的称为水平斜边，高度比较大的称为竖直斜边，其中我们测试水平方向的锐利度时是使用竖直斜边，而测试竖直方向锐利度时使用的是水平斜边。

在SFR的分析方式上，国内市场倾向于用固定频率下的MTF值来判断成像的优劣，比如固定频率@112lp/mm时MTF值越大，则成像质量越好。而欧美市场更倾向在固定MTF下的频率的高低来衡量成像质量。例MTF30时，频率越高，则成像质量越佳。MTF30一般会使用LW/PH作为单位即每像高分辨多少条线，LW/PH=频率*窄边像高*2。其实这两种方法目的是一致的，仅是国内外思维方式差异。

在实际评价中，大部分的模组会对影像做不同程度的锐利化以提升图像清晰度。在SFR曲线中，会用黑红两条曲线把锐化前后的数据区分开来，黑色实线表示未经锐化处理的原始数据，红色虚线表示去除模组影像上的锐化效果后的数据。

方法三：CTF(对比度传递函数)称之为对比度传递函数，表示物方固定线宽(即固定物方空间频率)镜头响应对比度，即：CTF=(Imax-Imin)/(Imax+Imin)，所以CTF总是小于等于1，I:intensity(光强度) Imax：最亮光强度 Imin：最暗光强度。该参数用来评估测量边缘反差是比较有用的。CTF值是通过对比度计算的方式获得的，其仅可测试特定频率的黑白对比状态。这种检测方法简单方便，但稳定性及精度无法较前面两种方法相比。

我们也可以通过检测频率、方法等方面简单区分CTF/MTF/SFR的差别：

注：

① 调制度其实是亮度比值公式：M=(Imax-Imin)/(Imax+Imin) ,原来调制度为M 的正弦光栅，经过镜头到达像平面的像的调制度为M ’，则MTF=M’/M

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