怎樣才算一顆好的鏡頭？

　　評價(jià)標準的指標有二個(gè)

　　隨著(zhù)手機鏡頭像素越來(lái)越高，大家開(kāi)始更加關(guān)注如何科學(xué)準確的評價(jià)一個(gè)鏡頭的性能，在這之前我們先了解下鏡頭評價(jià)的兩個(gè)重要指標分辨率和反差。

　　分辨率又稱(chēng)解析力、鑒別率、解析度，實(shí)質(zhì)鏡頭再現被攝景物細節的能力。鏡頭分辨率越高，影像越清晰。它的單位是“LP/MM”，相鄰黑白兩條線(xiàn)可以稱(chēng)為一個(gè)線(xiàn)對，每毫米能夠分辨出的線(xiàn)對數就是分辨率，好比斑馬線(xiàn)的細密程度，越密分辨率越高。

　　反差又稱(chēng)明銳度，是鏡頭鮮明地再現景物中間層次、暗部層次、低反差景紋細節、微弱亮度對比和微妙色彩變化的能力。反差高的鏡頭，其景物成像輪廓鮮明、邊緣明銳、反差正常、層次豐富、色彩還原真實(shí)細膩。

　　分辨率和反差綜合表現，稱(chēng)之為清晰度。一顆分辨率高的鏡頭，不一定能評價(jià)為出色的鏡頭。往往有些鏡頭分辨率并不非常高，但反差相當好，仍不失為一顆好鏡頭。當然能夠兼顧才真正是理想的鏡頭。

　　三種方式可來(lái)評價(jià)鏡頭性能優(yōu)劣

　　那么我們是否有評價(jià)鏡頭性能的有效方法呢？接下來(lái)簡(jiǎn)單講述幾種評價(jià)方式；

　　方法一：MTF（調制傳遞函數）測試是目前最精確最科學(xué)的鏡頭評價(jià)方式。由于MTF排除了芯片、軟件等影響，能客觀(guān)反映鏡頭性能，所以被廣泛用于光學(xué)產(chǎn)品的研究及檢測中。

　　MTF是實(shí)際像與理想像之間①調制度之比相對空間頻率的函數，通俗講就是測量不同空間頻率下鏡頭反差的還原程度，它能同時(shí)反映鏡頭的反差及分辨率。 因為實(shí)際光學(xué)系統存在像差、反射、吸收等因素，影像與標版反差無(wú)法完全一致，所以MTF總介于0~1之間，MTF值越大，圖像越清晰。如圖一，MTF=0.4時(shí)最清晰；MTF=0.05時(shí)，圖像最模糊。

　　那么如何通過(guò)MTF判斷鏡頭的質(zhì)量呢？我們將通過(guò)對圖二來(lái)大致介紹下。橫坐標為空間頻率，空間頻率的單位是lp/mm，它與分辨率概念比較非常接近?？v坐標就是MTF值。曲線(xiàn)表示不同頻率下鏡頭的MTF值。從圖中可以看出，隨著(zhù)空間頻率的上升，鏡頭MTF逐漸下降，如果橫坐標無(wú)限延伸，會(huì )發(fā)現曲線(xiàn)無(wú)限趨向于零。為了更好講述MTF曲線(xiàn)，我們加入A、B、C三條曲線(xiàn)及對應的圖片來(lái)描述。

　　曲線(xiàn)A表示鏡頭在低頻段MTF適中，隨著(zhù)空間頻率的提升，衰減過(guò)程緩慢，兼顧反差和分辨率綜合性能較好，從圖A可以看出深淺色反差明顯，毛發(fā)細節明細，整體還原性較好。

　　曲線(xiàn)B低頻MTF在對比中是最好的，說(shuō)明鏡頭的反差很好，但隨著(zhù)空間頻率的提高。它的衰減很快，說(shuō)明鏡頭分辨率不算很好，從圖B中可以發(fā)現小貓耳朵處絨毛細節已很難分辨。

　　曲線(xiàn)C表示鏡頭在低頻時(shí)MTF衰減就很快，綜合性能較差。從圖C中也可以發(fā)現畫(huà)面深淺色反差較低，層次感較差。

　　以上給我們的啟示是鏡頭定義及研發(fā)中并不會(huì )追求某方面的極致，這樣往往過(guò)猶而不及，綜合考慮高低頻均勻平滑過(guò)渡，才能做出一款性能優(yōu)秀的鏡頭產(chǎn)品。

　　方法二：SFR（空間頻率響應）是測模組對不同空間頻率的響應情況，類(lèi)似于MTF算法，但測試結果同時(shí)受鏡頭和感光器件以及處理程序的影響（SFR=lens MTF*sensor MTF*ISP MTF），因此稱(chēng)這種算法叫空間頻率響應SFR，其實(shí)SFR相當于MTF簡(jiǎn)化版，廣泛用于模組評價(jià)中。

　　SFR數據處理過(guò)程通過(guò)圖三表述，這里不過(guò)多講述。用于SFR計算的斜邊分為兩種，一種是水平斜邊，一種是豎直斜邊。如圖四兩個(gè)紅色框，寬度比較大的稱(chēng)為水平斜邊，高度比較大的稱(chēng)為豎直斜邊，其中我們測試水平方向的銳利度時(shí)是使用豎直斜邊，而測試豎直方向銳利度時(shí)使用的是水平斜邊。

　　在SFR的分析方式上，國內市場(chǎng)傾向于用固定頻率下的MTF值來(lái)判斷成像的優(yōu)劣，比如固定頻率@112lp/mm時(shí)MTF值越大，則成像質(zhì)量越好。而歐美市場(chǎng)更傾向在固定MTF下的頻率的高低來(lái)衡量成像質(zhì)量。例MTF30時(shí)，頻率越高，則成像質(zhì)量越佳。MTF30一般會(huì )使用LW/PH作為單位即每像高分辨多少條線(xiàn)，LW/PH=頻率*窄邊像高*2。其實(shí)這兩種方法目的是一致的，僅是國內外思維方式差異。

　　在實(shí)際評價(jià)中，大部分的模組會(huì )對影像做不同程度的銳利化以提升圖像清晰度。在SFR曲線(xiàn)中，會(huì )用黑紅兩條曲線(xiàn)把銳化前后的數據區分開(kāi)來(lái)，黑色實(shí)線(xiàn)表示未經(jīng)銳化處理的原始數據，紅色虛線(xiàn)表示去除模組影像上的銳化效果后的數據。

　　方法三：CTF（對比度傳遞函數）稱(chēng)之為對比度傳遞函數，表示物方固定線(xiàn)寬（即固定物方空間頻率）鏡頭響應對比度， 即：CTF=（Imax-Imin）/（Imax+Imin），所以CTF總是小于等于1，I:intensity（光強度） Imax：最亮光強度 Imin：最暗光強度。該參數用來(lái)評估測量邊緣反差是比較有用的。CTF值是通過(guò)對比度計算的方式獲得的，其僅可測試特定頻率的黑白對比狀態(tài)。這種檢測方法簡(jiǎn)單方便，但穩定性及精度無(wú)法較前面兩種方法相比。

　　我們也可以通過(guò)檢測頻率、方法等方面簡(jiǎn)單區分CTF/MTF/SFR的差別：

　　注：

　?、?調制度其實(shí)是亮度比值公式：M=（Imax-Imin）/（Imax+Imin） ，原來(lái)調制度為M 的正弦光柵，經(jīng)過(guò)鏡頭到達像平面的像的調制度為M ’，則MTF＝M’/M