隨著手機(jī)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(zhǔn)確的評(píng)價(jià)一個(gè)鏡頭的性能，在這之前我們先了解下鏡頭評(píng)價(jià)的兩個(gè)重要指標(biāo)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(xiàn)被攝景物細(xì)節(jié)的能力。鏡頭分辨率越高，影像越清晰。它的單位是“LP/MM”，相鄰黑白兩條線可以稱(chēng)為一個(gè)線對(duì)，每毫米能夠分辨出的線對(duì)數(shù)就是分辨率，好比斑馬線的細(xì)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(xiàn)景物中間層次、暗部層次、低反差景紋細(xì)節(jié)、微弱亮度對(duì)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(xì)膩。
分辨率和反差綜合表現(xiàn)，稱(chēng)之為清晰度。一顆分辨率高的鏡頭，不一定能評(píng)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(dāng)好，仍不失為一顆好鏡頭。當(dāng)然能夠兼顧才真正是理想的鏡頭。
三種方式可來(lái)評(píng)價(jià)鏡頭性能優(yōu)劣
那么我們是否有評(píng)價(jià)鏡頭性能的有效方法呢?接下來(lái)簡(jiǎn)單講述幾種評(píng)價(jià)方式;
方法一：MTF(調(diào)制傳遞函數(shù))測(cè)試是目前最精確最科學(xué)的鏡頭評(píng)價(jià)方式。由于MTF排除了芯片、軟件等影響，能客觀反映鏡頭性能，所以被廣泛用于光學(xué)產(chǎn)品的研究及檢測(cè)中。
MTF是實(shí)際像與理想像之間①調(diào)制度之比相對(duì)空間頻率的函數(shù)，通俗講就是測(cè)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?yàn)閷?shí)際光學(xué)系統(tǒng)存在像差、反射、吸收等因素，影像與標(biāo)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(duì)圖二來(lái)大致介紹下。橫坐標(biāo)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(biāo)就是MTF值。曲線表示不同頻率下鏡頭的MTF值。從圖中可以看出，隨著空間頻率的上升，鏡頭MTF逐漸下降，如果橫坐標(biāo)無(wú)限延伸，會(huì)發(fā)現(xiàn)曲線無(wú)限趨向于零。為了更好講述MTF曲線，我們加入A、B、C三條曲線及對(duì)應(yīng)的圖片來(lái)描述。
曲線A表示鏡頭在低頻段MTF適中，隨著空間頻率的提升，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(xì)節(jié)明細(xì)，整體還原性較好。
曲線B低頻MTF在對(duì)比中是最好的，說(shuō)明鏡頭的反差很好，但隨著空間頻率的提高。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(xiàn)小貓耳朵處絨毛細(xì)節(jié)已很難分辨。
曲線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(xiàn)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(yīng))是測(cè)模組對(duì)不同空間頻率的響應(yīng)情況，類(lèi)似于MTF算法，但測(cè)試結(jié)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(yīng)SFR，其實(shí)SFR相當(dāng)于MTF簡(jiǎn)化版，廣泛用于模組評(píng)價(jià)中。
SFR數(shù)據(jù)處理過(guò)程通過(guò)圖三表述，這里不過(guò)多講述。用于SFR計(jì)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(cè)試水平方向的銳利度時(shí)是使用豎直斜邊，而測(cè)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(guó)內(nèi)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，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(guó)內(nèi)外思維方式差異。
在實(shí)際評(píng)價(jià)中，大部分的模組會(huì)對(duì)影像做不同程度的銳利化以提升圖像清晰度。在SFR曲線中，會(huì)用黑紅兩條曲線把銳化前后的數(shù)據(jù)區(qū)分開(kāi)來(lái)，黑色實(shí)線表示未經(jīng)銳化處理的原始數(shù)據(jù)，紅色虛線表示去除模組影像上的銳化效果后的數(shù)據(jù)。
方法三：CTF(對(duì)比度傳遞函數(shù))稱(chēng)之為對(duì)比度傳遞函數(shù)，表示物方固定線寬(即固定物方空間頻率)鏡頭響應(yīng)對(duì)比度， 即：CTF=(Imax-Imin)/(Imax+Imin)，所以CTF總是小于等于1，I:intensity(光強(qiáng)度) Imax：最亮光強(qiáng)度 Imin：最暗光強(qiáng)度。該參數(shù)用來(lái)評(píng)估測(cè)量邊緣反差是比較有用的。CTF值是通過(guò)對(duì)比度計(jì)算的方式獲得的，其僅可測(cè)試特定頻率的黑白對(duì)比狀態(tài)。這種檢測(cè)方法簡(jiǎn)單方便，但穩(wěn)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(cè)頻率、方法等方面簡(jiǎn)單區(qū)分CTF/MTF/SFR的差別：
注：
?、?調(diào)制度其實(shí)是亮度比值公式：M=(Imax-Imin)/(Imax+Imin) ,原來(lái)調(diào)制度為M 的正弦光柵，經(jīng)過(guò)鏡頭到達(dá)像平面的像的調(diào)制度為M ’，則MTF=M’/M
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