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    [其它]MTF调制传递函数知识详解 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2010-02-10
    关键词: MTF函数
    MTF:Modulation Transfer Function. 中文译作调制传递函数 d7g/s'ZHt6  
    JR<#el  
      MTF 表现了一个镜头对所摄物体对比度(contrast)的再现能力。光学中对于正弦条纹对比度的定义是V = (Imax - Imin) / (Imax + Imin),(这儿人们用矩形条纹,也一样)。那么MTF就是成像前后此对比度的比: aEW Z*y  
    wciYv,  
      MTF = Vo / Vi J/pW*G-U|  
    c (O+s/  
      MTF值和条纹密度(空间频率,lp/mm)的关系是:条纹越密,MTF 越低。条纹密到一定程度时,镜头的分辨能力达到极限,MTF值趋近于零。这一极限情况到达得越晚,表明镜头的分辨力越高。 5H1SC8+B,  
    7]_UZ)u  
      实际地,怎样从MTF值看一个镜头的特性呢? |xG|HJm,  
     L,!Z  
      (1) 在较低条纹密度(<20lp/mm)时,MTF值受镜头分辨力的影响较小,这时候MTF主要表现了镜头成像的对比度的高低,说白了就是镜头“软”或“硬”的区别。 VjS %!P  
    h `d(?1  
      (2) 在高条纹密度(>40lp/mm)时,MTF值则主要体现镜头分辨能力的大小。(对比度也有影响,但此时不是主要因素)。 !u.{<51b  
    f#pT6  
      看看photodo的例子: &THM]3:  
    ps[TiW{q;  
    (1)Nikkor 35mm/1.4ais:Weighted MTF 1 0 lp/mm: 0,89Weighted MTF 20 lp/mm: 0,76Weighted MTF 40 lp/ mm: 0,52(2)Canon 35mm/1.4L USM:Weighted MTF 10 lp/mm: 0,89W eighted MTF 20 lp/mm: 0,78Weighted MTF 40 lp/mm: 0,59 B!K{y>|.  
    J*F-tRuEw  
      看来Nikon头的分辨力较Canon稍低,但在低一些分辨力的情况下在10 lp/mm时MTF值却与canon持平,所以Nikon头的对比度的表现力要稍高于Canon, 也就是“硬”一些。据说这是对无穷远的测试结果,我总觉得再对中距离做做测试才能对镜头有更全面的了解。 m0t 5oO  
    yb1A(~  
      总之MTF是镜头分辨力和对比度的综合体现,在不同线密度的情况下二者对MTF值的影响不同。这是为什么MTF曲线都要对几种不同线密度测试的原因。 BA' ($D>  
    b#FN3AsR  
    MTF(续) 'm# -)R!  
    >|KfO>  
    浅说镜头的MTF值及其对市场流行镜头的实际指导意义 >V;JI;[  
    AMA :hQ  
    镜头的MTF值在分析判断一个镜头的成像质量上的作用,已经被于琪林等人在不同的杂志报纸上给予了详尽的阐述。但是,由于其图表复杂,每个镜头在不同光圈和不同焦距处都有一个曲线图,因此,对于一般读者而言,常感到无所适从。不象对于分辨率指标那样,简单明了,一眼就可看出某镜头在中心分辨率是××线对/毫米,在边缘是××线对/毫米。但是,分辨率数据在不同的实验条件下是不可比较的,并且所测结果的离散率很大。因此就出现了“英国数据”、“美国大众摄影数据”、“德国测评”、中国的“钱元凯据”、“于琪林数据”等,令读者眼花缭乱。某一镜头在这个数据中表现非凡,位列前茅,而在另一个数据中则表现平平,评价一般,令欲购买者无所适从。好在瑞典哈苏实验室从1991年开始,使用MTF专用测试设备,固定专职检验员,八年来已经测试了400多款35mm相机镜头,分别给出了客观公正的评价,为使用者和制造商提供了指导性数据。 ICo_O] Ke  
    EB)j&y_  
    浅谈MTF值的含义 eC%.xu^  
    `W e M  
    MTF值(模量传递函数)是对镜头的锐度,反差和分辨率进行综合评价的数值。对于一个平面黑(白)色物体,它的线对频率是0。此时,任何一个最简易的镜头都可以完整的体现出这一反差。即MTF值等于1。而对于纯黑和纯白相间的线条(反差为100%)来说,随着线对频率的提高,通过镜头表现的反差就相应减少(反差小于100%)。当线频达到一个很高的数值时(例如1000线对/毫米),则任何镜头也只能把它们记录成一片灰色。这时镜头的MTF值就接近于0。因此,MTF值是一个界于0到1之间的数值。这个数值越大(越接1),说明这个镜头还原真实的能力越强。例如在35mm底片上,10线对/毫米的线对频率时,优质镜头的MTF值为95%左右,而业余镜头的MTF值也在90%左右,这样在普通5寸片上的差别就几乎看不出来。而对于40线对/毫米的线频时,优质镜头的最高MTF值可达70%以上,而业余镜头此时的最高MTF值却只有40%左右。将底片放大到24寸时,被摄体的细节表现差别就充分反映出来。对于分辨率高而明锐度低的镜头,虽然能把一个黑发白肤女郎的眉毛(反差较大)拍的清晰可辩,而对于一个德国北部(灰发白皮肤)或印度(黑发棕皮肤)的女郎而言,由于体现不出来反差,其眉毛也只能是模糊一团了。举一个灰发女郎在白背景前的散发为例(假定反差为0.45):通过优质镜头后其反差仍然为0.45×70%=0.315,而通过业余镜头后反差则降低为0.45×40%=0.18。我们知道,在白纸上印刷灰字时,两者的反差小于0.2时读者就很难辨认了,更何况此时的发丝只有0.18的反差呢。 HdGAE1eU]}  
    ?d%+85  
    利用MTF值对镜头统计分析及排列 i)Vqvb0Q  
    )fP ,F(  
    哈苏实验室在测定了各镜头的MTF值曲线后,制定了MTF侧重平均值的计算方法,首先对预定焦距,分别对镜头的f4和f8时的MTF值,分别乘以0.4和0.6的侧重系数,相加得到某一线频下的MTF值,然后再取10线对/毫米的平均值乘以侧重系数0.57,20线对/毫米的平均值乘以侧重系数0.29,40线对/毫米的平均值乘以侧重系数0.14,将三个数字相加,就得到该镜头的MTF侧重平均值。根据这些数值对镜头打分。分数从0到5,使各种镜头的分值明显化,不象有些测试结果,给人的印象都很好,却失去了指导意义。 "tBdz V  
    TKvUBy  
    1. 顶级镜头 全世界生产的数百种35mm相机镜头中,能够纳入顶级头的只有19款(得分4.5以上即MTF侧重平均值在0.86以上)。这些镜头全部是定焦头。其中标准镜头有8款(两款带微距),75~85mm焦距头有4款,90~135mm焦距头有6款(三款带微距),得分最高的为佳能的200mm/1.8镜头(4.8分,MTF侧重平均值0.89)。按照厂家划分,徕卡镜头占了六款(M系列:50/2,75/1.4,90/2.8;R系列:50/2,90/2.8,100/2.8 Macro),康太时四款(50/1.7,50/1.4,85/1.4,45/2G),佳能三款(EF85/1.2,EF135/2 EF200/1.8),宾得三款(50/1.4,50/2.8Macro,85/1.4),美能达两款(AF 50/2.8Macro,AF 100/2.8Macro),图丽一款(MF AT-X 90/2.5Macro)。实力雄厚的尼康竟然没有一款镜头入围。 5F+5J)h  
    ?q1&(g]qO  
    如果仅考虑40线对/毫米的MTF侧重平均值(着眼于24寸照片的放大),在f8时成像素质最佳的为康太时的50/1.7和45/2G系列标头。他们在40线对/毫米的MTF侧重平均值分别达到0.73和0.72。这意味着用这两款镜头,采取必要的防震措施,在f8时可以拍出35mm相机所能拍出的可放大到24寸照片的最佳影象。在最大光圈时,最佳镜头可授予徕卡M50/2标头,其MTF侧重平均值达到0.50。 %gSqc }v*  
    us\@n"  
    在所有大光圈人像头中,宾得的手动调焦85/1.4镜头以微弱优势占据上风。这是因为其在最大光圈时的MTF侧重平均值达到0.43,已达到业余变焦镜头f8时的MTF侧重平均值。在f8时的MTF侧重平均值虽略低于佳能EF85/1.2和康太时85/1.4,考虑到人像摄影多用大光圈,故位列第一应是问心无愧的。 JXUnhjB,B  
    *Af]?-|^{#  
    2. 专业级镜头 在常用专业级标准变焦镜头中,康太时28~85/3.3-4居首,适马AF28~70/2.8居末。具体排列如下: Gy.<gyK9  
    镜头品牌规格 %+|k>?&z7  
    得分 #s{>v$F  
    MTF侧重平均值 H@bra~k-  
    Contax 28~85/3.3-4 EShc1KPqc  
    4.0 1*S It5?4  
    0.81 h`Vb#5 ik  
    Canon EF 28~70/2.8 L @4^5C-  
    3.9 <.CO{L\e  
    0.81 cEnkt=  
    Nikon AF 35~70/2.8 YN_#x  
    3.8 6_=qpP-?  
    0.79 YR'?fr  
    Minolta AF 28~70/2.8 ,w,>pO'[  
    3.7 .FK[Y?ci#  
    0.78 5Qd |R  
    Sigma AF 28~70/2.8 EX Asp H[@uE*W  
    3.5 F8Z<JcOI  
    0.77 ~mOGNf?f  
    Leica 28~70/3.5-4.5 6%H8Q v  
    3.2 )|@b GEk  
    0.75 %/>\`d?  
    Tokina AF 28~70/2.6-2.8 Pro LO[1xE9  
    3.1 yc|C}oQF  
    0.73 7Gnslp?[U  
    Sigma AF 28~70/2.8 9vWKyzMi  
    3.0 !;{@O`j?b  
    0.73 5u T 9ssC  
    腾龙最新推出的AF 28~105/2.8LD专业镜头,得分只有2.4分,MTF值为0.67。尼康新推出的AF-S 28~70/2.8 ED的MTF值尚未测试。 YN?@ S  
    \NhCu$'  
    在常用专业级中远变焦镜头中,徕卡80~200/4镜头最好。各镜头位次排列如下: [&|Le;h  
    镜头品牌规格 .{`+bT^b<2  
    得分 v]F q}I"  
    MTF侧重平均值 .3?'+KZ,  
    Leica 80~200/4 0*L|r Jf  
    4.2 zT#36+_?  
    0.83 z}.!q{Q  
    Nikon AF-S 80~200/2.8 IF-ED D 4q/E7n  
    4.1 Iwi>yx8  
    0.82 ;_amgRP7$  
    Canon EF 70~200/2.8 L Re5m  
    4.1 R"6Gm67t  
    0.82 ih.UzPg  
    Sigma AF 70~200/2.8 Apo EX |xZDc6HDW  
    3.9 FH)bE#4  
    0.81 [6V'UI6  
    Minolta AF 80~200/2.8 Apo K~<pD:s  
    3.9 ?Pw# !t  
    0.81 H1| -f]!  
    Nikon AF 80~200/2.8 D ED Y:&1;`FBZ  
    3.9 l~Kn-S{  
    0.80 4U<'3~RN  
    Contax 80~200/4 :>nk63V (  
    3.8 5IW^^<kiu  
    0.79 #j d?ocoY  
    Tokina AF 80~200/2.8 ~^lQ[x  
    3.4 +1Si>I  
    0.76 $JqdI/s  
    Leica 70~210/4 PtO-%I<N  
    3.3 ^8.R 'Yq  
    0.75 q?[{fcNh$  
    Pentax FA 80~200/2.8 Q&(?D  
    3.2 ^c< <I-o|  
    0.74 u9:;ft{}N  
    佳能颇有影响的EF 35~350/3.5-5.6 L镜头,在35~200毫米段表现颇佳,但在远摄端表现平平,只有业余头的水平。该镜头整体得分为3.3分,MTF侧重平均值为0.76。图丽的AF 100~300/4 Pro镜头得分为3.1分,MTF侧重平均值为0.74。 .2Q`. o)  
    ,Ot3N\%yn  
    3. 业余级镜头 在流行业余标准变焦镜头中,以佳能和宾得的两款头得分最高。详见下表: o%h\55S  
    镜头品牌规格 E?y0UD[8J  
    得分 LoOyqJ,  
    MTF侧重平均值 6Kh: m-E9  
    Canon EF 28~105/3.5-4.5 U K).X=2gjY  
    3.3 R" 5/  
    0.75 si=/=h  
    Pentax FA 28~70/4 AL Xa*52Q`_  
    3.3 QoDWR5*^D  
    0.75 .}ohnnJB0  
    Canon EF 28~80/3.5-5.6 U [Qy]henK  
    3.2 I-kM~q_  
    0.74 { YJ.BWr  
    Canon EF 28~80/3.5-5.6 II U (loUO;S=  
    3.1 pTGq4v@6x  
    0.73 vH# US  
    Ricoh P 35~70/3.4-4.5 #Q 2$v;  
    3.1 ^>GL<1 1  
    0.73 PHDKx+$  
    Nikon AF 28~80/3.5-5.6 D 1dfA 8=L,s  
    3.0 =)Ew6} W6  
    0.72 GK95=?f~8;  
    Tamron AF 28~80/3.5-5.6 Asp $Y$!nPO  
    3.0 zY[6Ia{L  
    0.72 4 E 4o=Z|K  
    Nikon AF 28~85/3.5-4.5 j V:U%  
    2.9 GPP~*+n  
    0.72 X-Xf6&Uz  
    Minolta MD 28~70/3.5-4.8 {aGQ[MH\9  
    2.9 5PKv@Mk  
    0.71 *X%`MN  
    Contax 28~70/3.5-4.5 VQPq+78  
    2.8 iA^w2K  
    0.71 C1p |.L?m  
    Nikon AF 28~70/3.5-4.5 D &HFMF)NA  
    2.8 '  AeU  
    Sigma AF 28~80/3.5-5.6 Macro l:+tl/  
    2.7 Fj1/B0acS  
    0.70 |+!Jr_ By  
    Minolta AF 28~80/3.5-5.6 AKa{C f  
    2.7 <6dD{{J]>p  
    0.70 t~5>PS  
    Ricoh 35~70/3.5-4.8 (4M#(I~cE  
    2.6 eqeVz`  
    0.69 >%#J8  
    Pentax FA 28~80/3.5-4.7 mWmDH74  
    2.3 >GT0 x  
    0.66 jXZKR(L  
    Pentax FA 28~80/3.5-5.6 7dPA>5"XD  
    2.0 (y~da~  
    0.64 4yRT!k}o  
    Vivitar AF 28~80/3.5-5.6 rZJp>Q)s  
    1.8 uAVV4)  
    0.62 xBB:b\  
    在流行业余远摄变焦镜头中,美能达AF 100~300/4.5-5.6得分最高。详见下表: \hi{r@k>}  
    镜头品牌规格 s4~c>voQB  
    得分 14oD^`-t  
    MTF侧重平均值 E_ mgYW*5  
    Minolta AF 100~300/4.5-5.6 APO XHN?pVZ7  
    3.2 ,wX/cUyZ  
    0.74 m?[F)<~a  
    Canon EF 70~210/3.5-4.5 U c?q#?K aF  
    3.1 1-w1k ^e  
    0.74 !m_'<=)B4~  
    Vivitar 70~210/2.8-4 Series 1 3D<P [.bS  
    3.0 Yn J=&21  
    0.73 OEB_LI'  
    Sigma  70~210/4-5.6 L?al2aopF  
    2.9 4+v~{  
    0.72 L x9`y t6  
    Pentax FA 70~200/4-5.6 O~ qB  
    2.9  zKT \i  
    0.72 3c9v~5og4  
    Minolta AF 70~210/3.5-4.5 s?0r\cc|:  
    2.9 %eD&2$q*  
    0.72 ge[\%  
    Nikon AF 70~210/4-5.6 D vtL)  
    2.8 $Q47>/CUc^  
    0.71 bzUc;&WDz  
    Minolta AF 70~210/4.5-5.6 PicO3m  
    2.7 q/4PX  
    0.69 g@nE7H1V  
    Yashica AF 70~210/4.5 -$e\m] }Z  
    2.7 &m Y<e4  
    0.69 X_%78$N-a`  
    Ricoh P 70~210/4.5-5.6 E"V|Plf c  
    2.6 Lo;T\C N  
    0.69 oxGOn('  
    Minolta AF 80~200/4.5-5.6 apw8wL2  
    2.6 k)S7SbQ  
    0.69 Q@d X2  
    Canon EF 100~300/4.5-5.6 U &3u* zV$  
    2.4 jriliEz;f  
    0.67 #}k^g:l1  
    Pentax FA 100~300/4.5-5.6 [bGdg  
    2.4 [k1N`K(M  
    0.67 m4 4aK qw)  
    4. 超广角变焦镜头(不分专业业余): 8(g:i#~  
    镜头品牌规格 n'M}6XUw  
    得分 snj+-'4T  
    MTF侧重平均值 V2.MZ9  
    Tamron SP AF 20~40/2.7-3.5 :SYg)|s  
    3.7 "]JS,g {m  
    0.78 /D~z}\k  
    Nikon AF 20~35/2.8 D IF {H0B"i  
    3.6 (U|W=@8`  
    0.78 -.z~u/uL  
    Canon EF 20~35/2.8 L o ue;$8  
    3.5 ZYL]|/"J9  
    0.77 RYvS,hf 6z  
    Sigma AF 21~35/3.5-4.2 noL<pkks~R  
    3.5 kA#>Xu/  
    0.77 \&W~nYXq"  
    Canon EF 20~35/3.5-4.5 U q l8CgL  
    3.4 4'X^YBm  
    0.76 BJ{mX>I(  
    Pentax FA 20~35/4 AL -y$|EOi?  
    3.4 zeR!Y yt!  
    0.76 (c[|k  
    Minolta AF 17~35/2.8 G nwV\ [E  
    3.3 (<3'LhFII  
    0.75 L4Kkbt<x  
    Tokina AF 20~35/3.5-4.5 E5 Y92vu  
    3.3 AZtZa'hbkQ  
    0.75 ~Jq<FVK  
    Canon 20~35/3.5 L >eJk)qM  
    3.3 8|i&Gbw+  
    0.75 =\_MJ?A$  
    Canon EF 17~35/2.8 L ~0worI?  
    3.2 C\EV $U,  
    0.74 %JiA,  
    Sigma AF 17~35/2.8-4 EX 1Rwk}wL  
    3.1 \Dr@n^hk@[  
    0.73 Q*U$i#,  
    Vivitar AF 19~35/3.5-4.5 nDaQ1  
    2.9 *4+;E y  
    0.72 ~":?})  
    Minolta AF 20~35/3.5-4.5 =DF7l<&km  
    2.8 ?M\3n5;  
    0.71 P_i2yhpK  
    Pentax Fisheye 17~28/3.5-4.5 vp-)$f&  
    2.7 -bKli<C  
    0.70 FtE%<QHt  
    Tokina AF 20~35/2.8 Pro \.Q"fd?a_D  
    2.5 Oja)J-QXb  
    0.68 mqtl0P0  
    Sigma 21~35/3.5-4.2 MF [Ma&=2h  
    2.4 |QxDjL<&t4  
    0.67 \!s0VEE  
    t5e%"}>7H  
    5. 特殊变焦镜头 市场上流行的一些有名的特殊变焦头分值并不高,如尼康24~120/3.5-5.6 D IF只有2.3分,MTF侧重平均值只有0.66,腾龙AF 28~200/3.8-5.6 LD(Asp Super)得分为2.7分,MTF侧重平均值为0.70。倒是佳能新推出的防抖镜头EF 28~135/3.5~5.6 IS U得分达到3.5分,MTF侧重平均值达到0.77,进入专业级成像行列。 6C) G  
    UyIjM;X  
    6. 传言的证实 通过一些比较,还证实了摄影界通过实际经验作出的一些结论。德国镜头确实素质不凡,19款顶级镜头中徕卡占了6款,康太时(德日合作)占了四款。但也并不比其他专业级镜头有很大优势,表现出性能价格比较低。又如传说尼康手动聚焦镜头好于自动聚焦镜头。经检验尼康F35~135/3.5-4.5和F35~70/3.5-4.5镜头得分都达到3.3分,MTF侧重平均值为0.75,而AF35~135/3.5-4.5和AF35~70/3.5-4.5镜头的得分都只有2.6,MTF侧重平均值只有0.69,成像素质确实降低不少。传说宾得镜头素质在美能达之上,现在看来宾得的手动镜头确实不错,还放了几个卫星,但自动镜头却表现一般。如售价高达1.4万元的80~200/2.8专业头,得分只有3.2分,低于售价仅有5100元的图丽80~200/2.8。其业余级的标准和远摄变焦镜头都排在同级别镜头的最后几位,这也是宾得镜头声望越来越小的原因。适马镜头近几年异军突起,28~70/2.8EX镜头比原同级别镜头高出0.5分。70~200/2.8 Apo EX镜头已与尼康,美能达同级镜头并驾齐驱,远高于昔日的竞争对手图丽。 tS`fG;  
    VJJw"4DJ  
    当然,镜头的MTF值并不是万能的,它没有表现镜头的畸变和眩光,因此不能说明镜头的一切。但它确实是现阶段表现镜头光学能力最科学,最全面的指标。掌握了镜头的MTF曲线图,即可以买到最好性能价格比的镜头,又可以根据镜头曲线的指示,在摄影中尽可能扬自己镜头所长,避自己镜头之短,在较好的MTF值段拍摄,充分做到物尽其用。
     
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    只看该作者 1楼 发表于: 2010-02-10
    Re:轉載 :MTF
    MTF說穿了就是PSF的空間頻率響應
    离线zhugerufeng
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    只看该作者 2楼 发表于: 2010-07-04
    very good.
    离线luckytim
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    只看该作者 3楼 发表于: 2010-09-25
    很好的文章
    离线joyinmay
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    只看该作者 4楼 发表于: 2011-02-24
    看完了还是不懂,有没有通俗易懂的?
    离线drymatini
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    只看该作者 5楼 发表于: 2011-07-06
    啥都通俗易懂 还要用脑子么?
    离线空空也
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    只看该作者 6楼 发表于: 2012-12-01
    very dood
    离线空空也
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    只看该作者 7楼 发表于: 2012-12-16
    very dood
    离线空谷幽蓟
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    只看该作者 8楼 发表于: 2012-12-31
    看完了,长进了~
    离线wangyue8
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    只看该作者 9楼 发表于: 2013-04-26
    非常有帮助 谢谢