什么是空间频率

        在讲清MTF曲线随空间频率的变化关系以前，我们先来弄明白什么叫“空间频率”。空间频率（Spatial Frequency）的概念与分辨率的概念非常相似，单位都是“线对/毫米”(lp/mm)。但测试分辨率的标板是一组一组轮廓鲜明的黑白线条，每两条线条之间的距离，以及线条本身的宽度之比是个定值，目前我国分辨率的标板规定，这个定为公因子是20√10≈1.122等比级数；而空间频率用一种叫“光栅” 的标板测试，它的线条是从黑到白逐渐过渡的，而且线条的间距和宽度也是由稀至密，从宽到窄逐渐过渡的

    40lp/mm曲线(红色)  边缘>20%(图形右侧)  中心>65%(图形左侧)。
   ·20lp/mm曲线(紫色) 边缘>45% 中心>80% 
   ·10lp/mm曲线(绿色)十分接近5lp/mm曲线。
   ·5lp/mm曲线(蓝色)整个X轴上>95%

注意：镜头在极端光圈（即最大光圈和小于f/16）时相对表现较差。它们的值不代表镜头所能达到的最佳光学质量!最佳光圈通常为最大光圈收小 2-3档。

     一只摄影镜头的空间频率表现，最由它的分辨率决定的；而它的调制传递函数值(即MTF值)高低，则是由它的反差决定的。所以这种MTF曲线，非常集中地反映了摄影镜头最重要的两在基本参数。如果到目前为止仍对“空间频率”、“调制度”和“MTF值” 概念不清楚的话，不妨就把这三个概念等效地理解为 “分辨率”、“对比度”和“反差”，丝毫不影响对MTF曲线意义的理解。

几种典型的MTF值曲线形状

      下面我们仍然以横轴为空间频率的MTF曲线为例，来谈一下曲线形状与镜头素质的关系。

如图所示，A、B、C三条曲线代表三种光学素质完全不一样的摄影镜头。其中A、B两只镜头代表常见、分辨率和反差都不一样的典型照相机镜头，镜头A是反差高而分辨率低；镜头B则正好相反，分辨率高而反差低。 而镜头C则是一只十分罕见的，反差和分辨率都极高的优质摄影镜头。

       我们先来计较一下镜头A和B的特性。

      代表A、B镜头的两条MTF曲线有一个公共的交点P，对应于P点的空间频率(或粗略地理解为分辨率)为24lp/mm；而P点的MTF值为0.33。由于人眼能够分辨的最低调制度为0.05，所以当景物的调制度为0.15(对比度为1：1.35) 时，MTF值=0.05/0.15=0.33。此时两只镜头的分辨率数值一样，都是24lp/mm，当景物对比度低于1：1.35 时，镜头A的分辨率高于B，也就是说镜头A对低反差景物的细节表现比B好；当景物对比度高于1：1.35时，镜头B的分辨率只有37lp/mm。

      镜头A与B有各自的优势。在表现微弱光度对比，细小明暗差别以及轻柔的色彩变化时，镜头A有明显的优势，它拍出的照片层次丰富，影纹细腻、色调明快、质感强烈；在拍摄高反差影物时，镜头B表现非凡，它拍摄黑白线条如同刀刻斧凿一般清晰锐利。

      从用途上看，镜头A更适合拍人像和广告；而镜头B更适合翻拍文字、 绘画，印刷制版和缩微。镜头A有明显的德国风格；而镜头B更具日本特色。有人说镜头A拍摄的风景照片更像油画；而镜B表现的田园风光更像版画。这实在是很绝妙的比喻。

      当然只有镜头C才是对任何题材都更适应的多功能摄影镜头，它既有清晰度又有质感，既明快又有层次，既纤毫毕现又细腻柔和。是百里挑一的精品。然而一般镜头都是更偏于像A或B。

      简单地看，一只镜头的综合光学素质高低可以用MTF曲线与纵横两轴所围的线下面积的大小来确定。MTF曲线线下面积大的镜头，其光学质量一定好，因为它肯定反差和分辨率都高，或其中一项其中一项明显地高。所以比较镜头A和B，哪一只更好，不能简单地下结论， 因为它们的曲线线下面积近似相等，反差和分辨率都既比A高又比B高，因此它的MTF曲线的线下面积比A、B 二者都大。在这里我们要指出一点是，一般只有高档专业摄影镜头的生产厂家，才肯于公布它的MTF曲线，所以我们见到的MTF曲线，线下面积都较大(但一般也都达不到如镜头C那样大)，然而实际镜头如A和B一类的非常普遍， 甚至有的还远远不如它们。

      现在，我们已经可以非常清楚地看到：一只摄影镜头的光学模量传递函数，是怎样既准确而又全面地描述了镜头的综合光学素质，怎样把分辨率和明税度这两大重要的光学指标有机地结合在一起，学会看懂得量传递函数曲线图，对于追求高素质影像效果的摄影人员更为必要。

分析MTF曲线的基本要领

    1.MTF曲线越高越好。越高，说明镜头光学质量越好。
    2.MTF曲线以下包含的面积越大越好。综合反差和分辨率来看，MTF曲线以下包含的面积越大越好。
    3.MTF曲线越平直越好。越平直，说明边缘与中间一致性好。若曲线右端严重下降，说明该镜头边角尤其是四角反差与分辨率较低。
    4.S曲线与M曲线越接近越好。两者距离较小，该镜头像散较小。
    5.低频曲线越高，镜头反差越大。低频（10线对/mm）MTF曲线，代表镜头的反差特性。这条曲线越高，镜头反差越大。
    6.高频曲线越高，镜头分辨率越高。高频（30线对/mm）MTF曲线，代表镜头的分辨率特性。这条曲线越高，镜头分辨率越高。
    7.最佳光圈MTF性能曲线。一般，以F8的MTF性能曲线反映镜头理想条件下的最佳性能。这是任何严格的摄影师都非常看重的性能。但是，一般厂商并不提供这条MTF性能曲线，只提供最大光圈的MTF性能曲线。
    8.最大光圈性能曲线。最大光圈的MTF性能曲线，反映镜头边角至少应当达到的性能。在金钱与超大口径之间折衷时，必须将这个性能当作重要的考虑因素。

分析MTF曲线应当注意的问题
    1.不要将不同焦距的镜头做横向对比。长焦镜头，像场的边缘只相当于广角镜头中心附近位置。因此，对比长焦镜头与广角镜头边缘的MTF值，会得出广角镜头都是很差镜头的错误结论。广角镜头，尤其是超广角镜头边缘MTF值下降很多是正常的现象。对于广角镜头，尤其是超广角镜头，必须对它像场边缘的MTF值相当宽容。
    2.不要将超大光圈（如F1.4或F2.0）镜头与普通镜头做横向对比。普通镜头的“最大”光圈，要比超大光圈镜头的光圈小一两挡或者更多，两者的“最大光圈”完全不可比。超大光圈镜头，在设计时要为了照顾最大光圈时的效果，而对其它性能做一点折衷。因此，必须对超大光圈镜头最大光圈的MTF有所宽容。   3.不要将变焦镜头与定焦镜头横向对比。与定焦镜头相比，变焦镜头结构复杂得多，设计时所要兼顾的因素也要多得多，因此有的特性不如定焦镜头是正常现象。换句话说，变焦镜头的色散比定焦镜头的色散大一些是正常的。
   4.质优价高的高档镜头与普通廉价的经济型镜头也是不能直接对比的。选购经济型镜头，一般要注重最优光圈(F8)的MTF特性，对最大光圈的效果心知肚明即可。特别要注意的是：经济型中长焦变焦镜头在长焦端，即使F8“最佳光圈”，与优质镜头相比也有较大差异，选购时必须充分注意。如果除了一般家庭摄影，还想搞一些创作，购买这一类镜头需要三思而行。