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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 Jd5:{{ Lb  
    dDm):Z*`b  
      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: %^I88,$&L  
    JNkwEZhHyg  
      MTF = Vo / Vi [%9no B  
    /%0<p,T  
      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。 w" SoeU  
    ogL EtqT  
      实际地,怎样从MTF值看一个镜头的特性呢? F%i^XA]a*  
    -8r  
      (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。 kGd<5vCs  
    jeGj<m  
      (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)。 D8>enum  
    Z^]|o<.<I  
      看看photodo的例子: $aN-Y?U%  
    *uo'VJI7_,  
    (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 x~GQV^(l3  
    yY[<0|o u  
      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。 UW9?p}F  
    ~zSCg|"r  
      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。 }0u8r`  
    (9<guv  
    MTF(续) K_2|_MLlZ  
    X{we/'>  
    浅说镜头的MTF值及其对市场流行镜头的实际指导意义 yU8{i&w4  
    dbOdq  
    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。 _)]+hUw Y  
    \MjJ9u `8  
    浅谈MTF值的含义 1Wm)rXW[x  
    AJSx%?h:6  
    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。 /9zE^YcT  
    ?0YCpn  
    利用MTF值对镜头统计分析及排列 }~"hC3w  
    {dL?rQ>5L  
    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。 )(tM/r4`c&  
    QHWBAGA  
    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。 [8Qro8  
    #]#sGmW/L  
    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。 ]S(%[|  
    -i4&v7"  
    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。 7UL qo>j  
    yv\#8I:qh  
    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: Ux#x#N  
    镜头品牌规格 nPs7c %  
    得分 ?V}j`r8|\4  
    MTF侧重平均值 E\IlF 6  
    Contax 28~85/3.3-4 B*~5)}1op  
    4.0 OM|Fwr$  
    0.81 E@-KGsdhK  
    Canon EF 28~70/2.8 L WBNw~|DO]  
    3.9 XuD=E  
    0.81 \EKU*5\Hp>  
    Nikon AF 35~70/2.8 #fJ] o_  
    3.8 ' j6gG  
    0.79 OKi\zS  
    Minolta AF 28~70/2.8 u ~3%bJ]  
    3.7 l#lF +Q;  
    0.78 A8q;q2  
    Sigma AF 28~70/2.8 EX Asp <L{(Mj%Z  
    3.5 Iw<jT|y)  
    0.77 f8SL3+v  
    Leica 28~70/3.5-4.5 lip[n;Ir>  
    3.2 Q2A7mGN  
    0.75 Up:<=Kgci  
    Tokina AF 28~70/2.6-2.8 Pro u(OW gbA3  
    3.1 ,o^y`l   
    0.73 25NTIzI@@  
    Sigma AF 28~70/2.8 j S;J:$>^  
    3.0 n.sbr  
    0.73  .AYj'Y  
    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。 zNY)'  
    #-8\JEn  
    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: TZt jbD>B  
    镜头品牌规格 $5v0m#[^  
    得分 .<z!3O&L  
    MTF侧重平均值 =l.+,|ZH!  
    Leica 80~200/4 ->h6j  
    4.2 , =aJVb=C  
    0.83 16L]=&@  
    Nikon AF-S 80~200/2.8 IF-ED D kGL1!=>  
    4.1 \`ZW* EtPI  
    0.82 _:+ KMR  
    Canon EF 70~200/2.8 L .i^7|o:  
    4.1 2o#,kGd  
    0.82 ?x^z]N|P  
    Sigma AF 70~200/2.8 Apo EX /B5-Fx7j3  
    3.9  J*l4|^i<  
    0.81  PlYm&  
    Minolta AF 80~200/2.8 Apo -!0_:m3  
    3.9 0<PR+Iv*i  
    0.81 jqH3J2L  
    Nikon AF 80~200/2.8 D ED i/b'4o=8  
    3.9 O$kq`'9  
    0.80 hLDA]s  
    Contax 80~200/4 d*oUfiW  
    3.8 goJ|oi  
    0.79 /)xlJUq  
    Tokina AF 80~200/2.8 hk/! 'd  
    3.4 2"fO6!hh  
    0.76 \uME+NF  
    Leica 70~210/4 .[u> V  
    3.3 |v[Rp=?]  
    0.75 : L_BG)dM  
    Pentax FA 80~200/2.8 p#SY /KIw  
    3.2 0aoHKeP  
    0.74 5/gDK+%4D(  
    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。 w'X]M#Q><  
    n6(i`{i  
    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: +,v-=~5  
    镜头品牌规格 },5'z {3E  
    得分 |0{u->+ )  
    MTF侧重平均值 n,~;x@=5  
    Canon EF 28~105/3.5-4.5 U ^uS/r#l  
    3.3 w[_x(Ojq;  
    0.75 PY3ps2^K.  
    Pentax FA 28~70/4 AL 0F#>CmD  
    3.3 NNG}M(/V  
    0.75 hh~n#7w~IR  
    Canon EF 28~80/3.5-5.6 U ;WT{|z  
    3.2 H0a/(4/xg  
    0.74 i)Lp7m z  
    Canon EF 28~80/3.5-5.6 II U O[9-:,B{w  
    3.1 :Vg}V"QR  
    0.73 k>E`s<3  
    Ricoh P 35~70/3.4-4.5 d7cg&9+  
    3.1 _{jP;W  
    0.73 >QHo@Zqj(  
    Nikon AF 28~80/3.5-5.6 D m-T~fJ  
    3.0 Fg/dS6=n`?  
    0.72 DWt*jX*  
    Tamron AF 28~80/3.5-5.6 Asp W9t"aZor  
    3.0 j<pw\k{i  
    0.72 .[DthEF  
    Nikon AF 28~85/3.5-4.5 5FC4@Ms`  
    2.9 cgC\mM4Nla  
    0.72 U,1AfzlF  
    Minolta MD 28~70/3.5-4.8 ,pK| SL  
    2.9 xx*2?i  
    0.71 iA!7E;o  
    Contax 28~70/3.5-4.5 t ]c{c#N/  
    2.8 'mdMq=VI  
    0.71 'f/Lv@]a  
    Nikon AF 28~70/3.5-4.5 D ql5x2n  
    2.8 W[NEe,.>  
    Sigma AF 28~80/3.5-5.6 Macro ?IX!+>.H  
    2.7 ZX b}91rzt  
    0.70 W v!<bT8r  
    Minolta AF 28~80/3.5-5.6 j1Yq5`ia  
    2.7 ,]Zp+>{  
    0.70 #>@z 2K7  
    Ricoh 35~70/3.5-4.8 y?30_#[dN  
    2.6 ,/&Zw01dGN  
    0.69 A1cb"N^  
    Pentax FA 28~80/3.5-4.7 ly4Qg\l  
    2.3 Jf:,y~mV  
    0.66 6S?x D5 (  
    Pentax FA 28~80/3.5-5.6 ID};<[  
    2.0 Z\>, ),O  
    0.64 < /p 8r  
    Vivitar AF 28~80/3.5-5.6 i}TwOy<4s  
    1.8 vxN0,l  
    0.62 Em13dem  
    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: t~K%.|'0  
    镜头品牌规格 K.>wQA&  
    得分 KA]*ox6j;  
    MTF侧重平均值 "oc$  
    Minolta AF 100~300/4.5-5.6 APO N4^5rrkL  
    3.2 dc0@Y  
    0.74 $*~Iu%Az  
    Canon EF 70~210/3.5-4.5 U 7CvD'QW /  
    3.1 83 ]PA<R  
    0.74 _JGs}aQ  
    Vivitar 70~210/2.8-4 Series 1 sDiHXDI_m  
    3.0 96|[}:+$&:  
    0.73 9$d.P6|d>  
    Sigma  70~210/4-5.6 $v;dV@tB  
    2.9 B(HT.%r^A  
    0.72 N=,j}FY  
    Pentax FA 70~200/4-5.6 K <`>O, F  
    2.9 0.(<'!"y  
    0.72 ~o15#Pfn/  
    Minolta AF 70~210/3.5-4.5 l\q} |o  
    2.9 >w'$1tc?+F  
    0.72  7 Yv!N  
    Nikon AF 70~210/4-5.6 D z[!x:# q8`  
    2.8 )Id2GV~2B  
    0.71 !G=>ve  
    Minolta AF 70~210/4.5-5.6 <O857 j  
    2.7 k khE}qSD  
    0.69 :\}U9QfCw  
    Yashica AF 70~210/4.5 L`K;IV%;  
    2.7 *{/@uO  
    0.69 we]>(|  
    Ricoh P 70~210/4.5-5.6 E8[XG2ye  
    2.6 o)]FtL:mm  
    0.69 i2F(GH?p[  
    Minolta AF 80~200/4.5-5.6 T)\NkM&  
    2.6 !*a[jhx  
    0.69 VuWib+fT  
    Canon EF 100~300/4.5-5.6 U "n- pl  
    2.4 8 $ ~3ra  
    0.67 .H;B=nd*  
    Pentax FA 100~300/4.5-5.6 <f%/px%1  
    2.4 J|j;g!fK  
    0.67 .9 kyrlm  
    4. 超广角变焦镜头(不分专业业余): xh'^c^1  
    镜头品牌规格 |cTpw1%I~  
    得分 %Y',|+Arx  
    MTF侧重平均值 z\Ui8jo:;  
    Tamron SP AF 20~40/2.7-3.5 cf*zejbw  
    3.7 dB)9K)  
    0.78 sc xLB;  
    Nikon AF 20~35/2.8 D IF ^5)_wUf  
    3.6 x;U|3{I o  
    0.78 jH0Bo;  
    Canon EF 20~35/2.8 L yh!B!v'  
    3.5 ^ KAG|r9  
    0.77 !J# .!}3  
    Sigma AF 21~35/3.5-4.2 `p|[rS>  
    3.5 #]zhZW4  
    0.77 +qE']yzm!  
    Canon EF 20~35/3.5-4.5 U &z ksRX  
    3.4 W78o*z[O  
    0.76 dQ6GhS ~  
    Pentax FA 20~35/4 AL <IH*\q:7  
    3.4 U"x~Jb3]O  
    0.76 on5 0+)uN  
    Minolta AF 17~35/2.8 G BTs0o&}e  
    3.3 9.-47|-9C  
    0.75 okDJ(AIV+  
    Tokina AF 20~35/3.5-4.5 *<dHqK`?C  
    3.3 ]L(54q;W  
    0.75 ;IhPvff  
    Canon 20~35/3.5 L \3j)>u,r  
    3.3 #~e9h9  
    0.75 \^s2W:c  
    Canon EF 17~35/2.8 L 0x#E4v (UA  
    3.2 ?pKN'`  
    0.74 <ge}9pU)o^  
    Sigma AF 17~35/2.8-4 EX F(0Z ]#+  
    3.1 85C#ja1&  
    0.73 "G kI5!  
    Vivitar AF 19~35/3.5-4.5 "aA_(Ydzj  
    2.9 _#(s2.h~J  
    0.72 j@SYXKL~  
    Minolta AF 20~35/3.5-4.5 ;_p fwa4  
    2.8 %O_t`wz  
    0.71 bQV("~#  
    Pentax Fisheye 17~28/3.5-4.5 *I/A,#4r  
    2.7 *#GDi'0  
    0.70 N6BNzN}-P  
    Tokina AF 20~35/2.8 Pro u#!GMZJN  
    2.5  Q>[Ce3  
    0.68 /x O{ .dr  
    Sigma 21~35/3.5-4.2 MF ##2`5i-x  
    2.4 ?q6Z's[  
    0.67 Kt6C43]7  
    @Q3, bj  
    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。 O&=KlnI:  
    uDI}R]8~  
    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。 #AvEH=:  
    ^f6 {0  
    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