How to Select the Right Lens for Security Cameras
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來源： 慧眼網
隨著手機鏡頭像素越來越高，大家開始更加關注，如何科學準確的評價一個鏡頭的性能，在這之前我們先瞭解下鏡頭評價的兩個重要指標——解析度和反差。
解析度又稱解像力、鑒別率、分辨率，透過鏡頭實質再現被攝景物細節的能力。鏡頭解析度越高，影像越清晰。它的單位是「LP/MM」，相鄰黑白兩條線可以稱為一個線對，每毫米能夠分辨出的線對數就是解析度，好比斑馬線的細密程度，越密解析度越高。
反差又稱明銳度，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、色彩還原真實細膩。
解析度和反差綜合表現，稱之為清晰度。一顆解析度高的鏡頭，不一定能評價為出色的鏡頭。往往有些鏡頭解析度並不非常高，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。
三種方式可來評價鏡頭性能優劣
那麼我們是否有評價鏡頭性能的有效方法呢？接下來簡單講述幾種評價方式——
方法一：MTF（Modulation Transfer Function，調制傳遞函數）測試，是目前最精確最科學的鏡頭評價方式。由於MTF排除了晶片、軟體等影響，能客觀反映鏡頭性能，所以被廣泛用於光學產品的研究及檢測中。
MTF是實際像與理想像之間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，它能同時反映鏡頭的反差及解析度。 因為實際光學系統存在像差、反射、吸收等因素，影像與標版反差無法完全一致，所以MTF總介於0~1之間，MTF值越大，圖像越清晰。如圖一，MTF=0.4時最清晰；MTF=0.05時，圖像最模糊。
那麼如何透過MTF來判斷鏡頭的品質呢？我們將透過對圖二來大致介紹下。橫坐標為空間頻率，空間頻率的單位是lp/mm，它與解析度概念比較非常接近。縱坐標就是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，如果橫坐標無限延伸，會發現曲線無限趨向於零。為了更好講述MTF曲線，我們加入A、B、C三條曲線及對應的圖片來描述。
從圖中可以看出，隨著空間頻率的上升，鏡頭MTF逐漸下降，如果橫坐標無限延伸，會發現曲線無限趨向於零。為了更好講述MTF曲線，我們加入A、B、C三條曲線及對應的圖片來描述。
曲線A表示鏡頭在低頻段MTF適中，隨著空間頻率的提升，衰減過程緩慢，兼顧反差和解析度綜合性能較好，從圖A可以看出深淺色反差明顯，毛髮細節明細，整體還原性較好。
曲線B低頻MTF在對比中是最好的，說明鏡頭的反差很好，但隨著空間頻率的提高。它的衰減很快，說明鏡頭解析度不算很好，從圖B中可以發現小貓耳朵處絨毛細節已很難分辨。
曲線C表示鏡頭在低頻時MTF衰減就很快，綜合性能較差。從圖C中也可以發現，畫面深淺色反差較低，層次感較差。
以上給我們的啓示是，鏡頭定義及研發中，並不會追求某方面的極致，這樣往往過猶而不及，綜合考慮高低頻，均勻平滑過渡，才能做出一款性能優秀的鏡頭產品。
方法二：SFR（Spatial Frequency Response，空間頻率響應）是測模組對不同空間頻率的響應情況，類似於MTF算法，但測試結果，同時受鏡頭和感光器件，以及處理程序的影響（SFR=lens MTF*sensor MTF*ISP MTF），因此稱這種算法叫空間頻率響應SFR，其實SFR相當於MTF簡化版，廣泛用於模組評價中。
SFR數據處理過程透過圖三表述，這裡不過多講述。用於SFR計算的斜邊分為兩種，一種是水平斜邊，一種是竪直斜邊。如圖四兩個紅色框，寬度比較大的稱為水平斜邊，高度比較大的稱為竪直斜邊，其中我們測試水平方向的銳利度時，是使用竪直斜邊，而測試竪直方向銳利度時，使用的是水平斜邊。
在SFR的分析方式上，市場傾向於用固定頻率下的MTF值來判斷成像的優劣，比如固定頻率@112lp/mm時MTF值越大，則成像品質越好。
而歐美市場更傾向在，固定MTF下的頻率的高低，來衡量成像品質。例MTF30時，頻率越高，則成像品質越佳。MTF30一般會使用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。其實這兩種方法目的是一致的，僅是東西方思維方式差異。
而歐美市場更傾向在，固定MTF下的頻率的高低，來衡量成像品質。例MTF30時，頻率越高，則成像品質越佳。MTF30一般會使用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。其實這兩種方法目的是一致的，僅是東西方思維方式差異。
在實際評價中，大部分的模組會對影像做不同程度的銳利化，以提升圖像清晰度。在SFR曲線中，會用黑紅兩條曲線把銳化前後的數據區分開來，黑色實線表示未經銳化處理的原始數據，紅色虛線表示去除模組影像上的銳化效果後的數據。
方法三：CTF（對比度傳遞函數）稱之為對比度傳遞函數，表示物方固定線寬（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總是小於等於1，I:intensity(光強度) Imax：最亮光強度 Imin：最暗光強度。該參數用來評估測量邊緣反差，是比較有用的。
CTF值是透過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。這種檢測方法簡單方便，但穩定性及精度無法較前面兩種方法相比。
我們也可以透過檢測頻率、方法等方面簡單區分CTF/MTF/SFR的差別：
備註：
① 調制度其實是亮度比值公式：M=(Imax-Imin)/(Imax+Imin) ,原來調制度為M 的正弦光柵，經過鏡頭到達像平面的像的調制度為M ’，則MTF＝M’/M
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