Mr. OH!主講
ANAN 策劃

        我們在上一講提及數位影像測試兩大項目:『解像力』和『色彩』,這一講我們就從『解像力 Resolution』開始。其實摒除那些嚇人的圖表和數據,測試解像力簡單的說就是量度、計算影像從清晰 --> 模糊之間的轉換點。受限於光學、材料和其他種種的因素,每一個鏡頭、每一台數位相機都有其分辨能力的極限。解像力測試就是應用科學的方法將這個極限找出來。     

        首先,我們來看看幾個重要的基礎理論。 為了可以清楚的計算解像力的數據,目前使用歷史最悠久,也同時是最多人採用的就是 MTF = Modulation Transfer Function為基礎的測試程序。MTF主要是引進反差對比的概念來檢定鏡頭解像力 ,使用者必須對「空間頻率 / Spatial frequency」這個概念進行瞭解。所謂空間頻率就是1mm的寬度中 (或是等寬的其他單位),正弦濃度變化反覆有幾次的意思(請想像空間頻率如同海浪一樣的波型變化)。

 

銳利度和反差的對比 
「空間頻率 / Spatial frequency」由小------------------->大

(原始尺寸)1.

(1X放大)2.

(3X放大)3.

模擬拍攝 ISO12233以目測法判斷相機鏡頭的解像力 100%的反差比,只有在理想狀態下才可能出現。 鏡頭解像力較差,但對比反差尚可。  解像力和反差均無法比對
(表示鏡頭已達極限)

        原本充足的反差可以很容易辨識出兩條線來,而當空間頻率加大時,也就是線條越緊密時,反差也逐漸縮小,終於反差衰減到全部變成灰色,再也分辨不出黑白條紋來,就表示鏡頭的解像力已到極限(如 上圖所示)。

  • USAF 1951

        早期的鏡頭精細度還沒有達到現代的標準時,解像力測試圖可以說相當的簡單,甚至使用今日家庭用的印表機設備都可以輕易複製。最早的標準 MTF 系列中,首推 USAF1951,這是美國空軍於1951年開發出來,軍用代號為 MIL-STD-150A,主要適用於偵照設備的檢測,後來淪為民用鏡頭與顯微鏡的測試標準。藉由 測試標的設備來拍攝以下 MTF 測試圖,可以得到兩種數據 : 對比和銳利度,再藉由計算線條密度 和 MTF 之間的關係,我們就可以將數據轉換成下圖:

右圖為MTF隨著空間線條的增加而減少的情形

  • 水平和垂直的測試範圍

         由於多數的鏡頭是圓形,因次測試線條除了可以是直的外 測試垂直象限的表現外,也可以測試橫向線條來理解水平象限的表現。所以,透過數據的整理繪製成圖之後,我們大致上可以看出以下四種模式:


本圖摘自PHOTO ZONE


這樣的線條模式,代表其銳利度和對比非常的好,MTF值幾乎沒有衰減。


這張圖表示鏡頭的解像力表現相當好,但紅虛線
(40 lp/mm)的異常下降告訴我們,這個鏡頭對結構細膩的物件拍攝仍有它的極限。


此圖的曲線告訴我們,這個鏡頭有好的解像力,因為曲線下降的斜率較緩。但對比較差 (藍色的實線和虛線(5 lp/mmMTF值低於 90%) 

這樣的表現,代表您可能需要多花點錢買個好鏡頭才是。

下期

數位攝影講座第七十二講將剖析相機測試中ISO12233的判讀技巧.........


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