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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 正序阅读 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 D/&nEMp6  
    iTc q=  
      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: e]zd6{g[m  
    u{8:VX  
      MTF = Vo / Vi hOj(*7__  
    JyDg=%-$2  
      MTF值和条纹密度(空间频率,lp/mm)的关系是:条纹越密,MTF 越低。条纹密到一定程度时,镜头的分辨能力达到极限,MTF值趋近于零。这一极限情况到达得越晚,表明镜头的分辨力越高。 E'+?7ZGWj  
    nh*hw[Ord  
      实际地,怎样从MTF值看一个镜头的特性呢? =O?? W8u  
    H$rNT/C  
      (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。 .1YiNmW=  
    D* QZR;D#.  
      (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)。 7u<C&Z/  
    6rBP,\m  
      看看photodo的例子: ICD; a  
    O#n=mJ  
    (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 d7P' c!@+  
    :rSCoi>K  
      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。 kK_9I (7c  
    s_ %LU:WC  
      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。 9a$ 7$4m  
    w=kW~gg  
    MTF(续) t~M0_TnXlP  
    o]TKL'gW  
    浅说镜头的MTF值及其对市场流行镜头的实际指导意义 .f-s+J&ED  
    P2 fiK  
    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。 P2g}G4qf  
    M,dp;  
    浅谈MTF值的含义 J0FJ@@  
    #tN!^LLi  
    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。 % 8P8h%%Z  
    l?O%yf`s  
    利用MTF值对镜头统计分析及排列 SYA0Hiw7P  
    R 6 -RH7.  
    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。 9w.ZXd  
    B3Daw/G  
    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。 _g%,/y 9y  
    v~:'t\n  
    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。 >)bn #5  
    ,'%*z  
    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。 #'8'5b  
    cv"Bhql  
    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: `]4tJJy$  
    镜头品牌规格 Y*0j/91  
    得分 N) '|l0x0  
    MTF侧重平均值 =y0h\<[  
    Contax 28~85/3.3-4 IVso/!   
    4.0 6vf<lmN  
    0.81 ,SH^L|I  
    Canon EF 28~70/2.8 L ]ASTw(4  
    3.9 yX%NFXD  
    0.81 n K6(0?/  
    Nikon AF 35~70/2.8 O{Y*a )"  
    3.8 OZ4%6/  
    0.79 2#X>^LH  
    Minolta AF 28~70/2.8 ?*:BgaR_  
    3.7 ^?S lM  
    0.78 n!h952"  
    Sigma AF 28~70/2.8 EX Asp r#B{j$Rw   
    3.5 u-R;rf5%k  
    0.77 ]SUW"5L-  
    Leica 28~70/3.5-4.5 I[KAW"  
    3.2 G8lTIs4u;  
    0.75 y*T@_on5  
    Tokina AF 28~70/2.6-2.8 Pro ,U.|+i{  
    3.1 5`)[FCQ  
    0.73 T/ P   
    Sigma AF 28~70/2.8 R'$1,ie  
    3.0 z6Zd/mt~x  
    0.73 '5\?l:z  
    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。 Ygc.0VKMR  
    ne# %Gr  
    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: ,'byJlw_pv  
    镜头品牌规格 %Mf3OtPiJW  
    得分 V(M7d>N5G  
    MTF侧重平均值 22R ,  
    Leica 80~200/4 wDKA1i%G  
    4.2 $fwj8S7$  
    0.83 naM=oSB(  
    Nikon AF-S 80~200/2.8 IF-ED D b&!x.+d-z  
    4.1 dG)}H _  
    0.82 ,e{1l   
    Canon EF 70~200/2.8 L xG|lmYt76  
    4.1 bdj')%@n  
    0.82 r TK)jxklX  
    Sigma AF 70~200/2.8 Apo EX smPZ%P}P+c  
    3.9 -932[+  
    0.81 p*|Ct  
    Minolta AF 80~200/2.8 Apo !=]cASPGD  
    3.9 })C}'!+]  
    0.81 xpWY4Q  
    Nikon AF 80~200/2.8 D ED .2SD)<}(9  
    3.9 M<xF4L3]  
    0.80 Tz{-L%*#  
    Contax 80~200/4 xd!GRJ<I  
    3.8 `86})xz{  
    0.79 b"eG8  
    Tokina AF 80~200/2.8 jBJ|%K M  
    3.4 2[1lwV  
    0.76 7*@BCu6  
    Leica 70~210/4 v4r%'bA  
    3.3 wcL|{rUXba  
    0.75 `Gh#2 U  
    Pentax FA 80~200/2.8 'e8O \FOf  
    3.2 90">l^HX=  
    0.74 s$xm  
    佳能颇有影响的EF 35~350/3.5-5.6 L镜头,在35~200毫米段表现颇佳,但在远摄端表现平平,只有业余头的水平。该镜头整体得分为3.3分,MTF侧重平均值为0.76。图丽的AF 100~300/4 Pro镜头得分为3.1分,MTF侧重平均值为0.74。 ?{r-z3@ N  
    !DXK\,;>  
    3. 业余级镜头 在流行业余标准变焦镜头中,以佳能和宾得的两款头得分最高。详见下表: *C,1 x5  
    镜头品牌规格 ADB,gap  
    得分 A5,(P$@ k  
    MTF侧重平均值 nQd~i0`vB  
    Canon EF 28~105/3.5-4.5 U LuWY}ste  
    3.3 vpoJ{TPO  
    0.75 M+WN\.2pX  
    Pentax FA 28~70/4 AL /;`-[   
    3.3  5 c1{[  
    0.75 `A$zLqz)Vm  
    Canon EF 28~80/3.5-5.6 U 9C: V i  
    3.2 4GexYDk'#  
    0.74 8xYeaK  
    Canon EF 28~80/3.5-5.6 II U *P+8^t#Vp  
    3.1 1  Lz  
    0.73 g4GU28l  
    Ricoh P 35~70/3.4-4.5 %] !xr6d  
    3.1 a t%qowt  
    0.73 mf\@vI  
    Nikon AF 28~80/3.5-5.6 D 59k-,lyU,  
    3.0 iM"L%6*I^  
    0.72 =6[R,{|C  
    Tamron AF 28~80/3.5-5.6 Asp ,m;G:3}48  
    3.0 z/|tsVK  
    0.72 3j w4#GW  
    Nikon AF 28~85/3.5-4.5 > 7 qZ\#  
    2.9 L4{+@T1A[  
    0.72 zI'c'X1,  
    Minolta MD 28~70/3.5-4.8 c6LPqPcN  
    2.9 %RXFgm!{f  
    0.71 PB!*&T'!  
    Contax 28~70/3.5-4.5 +6f[<^K#  
    2.8 xi=Qxgx0I  
    0.71 /y- 8dgv0a  
    Nikon AF 28~70/3.5-4.5 D &\<?7Qj3U|  
    2.8 wg|/-q-  
    Sigma AF 28~80/3.5-5.6 Macro 8v\^,'@  
    2.7 47^7S=  
    0.70 XvkFP'%i/  
    Minolta AF 28~80/3.5-5.6 "@rXN"4  
    2.7 @vvGhJ1m`  
    0.70 `,)%<}  
    Ricoh 35~70/3.5-4.8 FyA0"  
    2.6 h F *c  
    0.69 JmbWEX|  
    Pentax FA 28~80/3.5-4.7 Kj* $'('  
    2.3 -{eI6#z|\A  
    0.66 _+. )8   
    Pentax FA 28~80/3.5-5.6 J;Veza  
    2.0 `yrJ}f  
    0.64 k4YW;6<C+  
    Vivitar AF 28~80/3.5-5.6 ^zR*s |1Q  
    1.8 :xsNn55b  
    0.62 SaA-Krn  
    在流行业余远摄变焦镜头中,美能达AF 100~300/4.5-5.6得分最高。详见下表: *w6(nG'M{  
    镜头品牌规格 Hs(U|BXU  
    得分 bw OG|\  
    MTF侧重平均值 VHx:3G  
    Minolta AF 100~300/4.5-5.6 APO Og(|bs!6  
    3.2 w~WW2 w  
    0.74 ]gDX~]f[  
    Canon EF 70~210/3.5-4.5 U P#qQde/y  
    3.1  @+!u{  
    0.74 p-B |Gr|  
    Vivitar 70~210/2.8-4 Series 1 Vnnl~|Xx  
    3.0 p$l'y""i  
    0.73 AR7]~+ X  
    Sigma  70~210/4-5.6 [,ZHn$\  
    2.9 S"Drg m.  
    0.72 iKEHwm  
    Pentax FA 70~200/4-5.6 *."50o=T  
    2.9 fi';Mb3B3  
    0.72 nSB@xP#&  
    Minolta AF 70~210/3.5-4.5 }vt>}%%  
    2.9 !Bn,f2  
    0.72 L'<.#(|  
    Nikon AF 70~210/4-5.6 D E>k!d'+tb  
    2.8 .@3bz  
    0.71 Ep1p>s^  
    Minolta AF 70~210/4.5-5.6 6}GcMhU<r  
    2.7 Q a3+9  
    0.69 o/mGd~  
    Yashica AF 70~210/4.5 )jed@?  
    2.7 (GbZt{.  
    0.69 $Ce;}sM  
    Ricoh P 70~210/4.5-5.6 287)\FU;3  
    2.6 2t`d. s=  
    0.69 z;6,,  
    Minolta AF 80~200/4.5-5.6 qt4^e7o  
    2.6 !r`/vQ #  
    0.69 vJ0Zv> n-  
    Canon EF 100~300/4.5-5.6 U s)j3+@:#  
    2.4 do=s=&T  
    0.67 s.XLC43Rs  
    Pentax FA 100~300/4.5-5.6 @V qI+5TA  
    2.4 +~eybm;  
    0.67 29r(Y  
    4. 超广角变焦镜头(不分专业业余): (5Sv$Xt  
    镜头品牌规格 V25u_R`{  
    得分 o1)8?h  
    MTF侧重平均值 AIw<5lW  
    Tamron SP AF 20~40/2.7-3.5 y(*#0fJrTV  
    3.7 RzN9pAe  
    0.78 B),Z*lpC  
    Nikon AF 20~35/2.8 D IF +z?SKc  
    3.6 OzS/J;[PO[  
    0.78 % n~ 'UA  
    Canon EF 20~35/2.8 L .fD%*-  
    3.5 ?`U=Ps  
    0.77 *W$bhC'w  
    Sigma AF 21~35/3.5-4.2 &20}64eW%  
    3.5 jRNDi_u?Wb  
    0.77 ^Bu55q  
    Canon EF 20~35/3.5-4.5 U &AhkP=Yw  
    3.4 Tb<}GcwJ  
    0.76 %3mh'Z -[f  
    Pentax FA 20~35/4 AL vw[i.af  
    3.4 }<qT[m  
    0.76 &~sirxR p  
    Minolta AF 17~35/2.8 G vmIt!x  
    3.3 5Za%EaW%G  
    0.75 .l +yK-BZ  
    Tokina AF 20~35/3.5-4.5 .+$ox-EK8  
    3.3 =9L1Z \f  
    0.75 c!dc`R  
    Canon 20~35/3.5 L JpC_au7CX  
    3.3 2tI,`pSU  
    0.75 jCp`woV  
    Canon EF 17~35/2.8 L S0mzDLgE  
    3.2 Ji7<UJ30x  
    0.74 p^*A&7d:P  
    Sigma AF 17~35/2.8-4 EX ,#Mt10e{  
    3.1 OS sYmF  
    0.73 sglH=0MP  
    Vivitar AF 19~35/3.5-4.5 9N V.<&~  
    2.9 <Xl/U^B  
    0.72 2i)vT)~  
    Minolta AF 20~35/3.5-4.5 ,f^ ICM  
    2.8 w'7=CzfYn  
    0.71 XN}^:j_2  
    Pentax Fisheye 17~28/3.5-4.5 lL"ANlX-P  
    2.7 oUx%ra{  
    0.70 SkyX\&  
    Tokina AF 20~35/2.8 Pro ]'5 G/H5?;  
    2.5 /M Z^;XG  
    0.68 Q?/qQ}nNw  
    Sigma 21~35/3.5-4.2 MF "WZ|   
    2.4 &l?AC%a5  
    0.67 M$UZn  
    a9y+FCA  
    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。 tQ(4UHqa~  
    B/Z-Cpz]  
    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。 ?tx."MZ  
    '; ;X{a  
    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 17楼 发表于: 2017-09-02
    点赞点赞!!
    离线arashi
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    只看该作者 16楼 发表于: 2017-08-29
    谢谢楼主分享
    离线sherrysun
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    只看该作者 15楼 发表于: 2014-03-31
    学习一下
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    只看该作者 14楼 发表于: 2013-06-17
    咋还有啥哈苏实验室。。。都不知道查证一下。。。除非几大镜头商自己合起来编个测试方法,就像光伏的IEC,UL 类似。。。。不然不可能有一家之言能服众家之意。。。 f;Oh"Yt  
    不同算法不同测试仪器不同测试方法结果就是不一样的MTF...
    离线bairuizheng
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    只看该作者 13楼 发表于: 2013-05-23
    很好的文章
    离线bairuizheng
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    只看该作者 12楼 发表于: 2013-05-22
    非常有帮助 谢谢 !
    离线砺剑158
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    只看该作者 11楼 发表于: 2013-05-22
    感谢分享啊
    离线wangyue8
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    只看该作者 10楼 发表于: 2013-04-26
    不错啊
    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