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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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    关键词: MTF函数
    MTF:Modulation Transfer Function. 中文译作调制传递函数 >&|C E2'  
    Pw^ lp'dO  
      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: rI\G&OqpP  
    o2FQ/EIE  
      MTF = Vo / Vi s/,wyxKd  
    c&1:H1#  
      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。 0u]!C"VX  
    ZYy,gu<  
      实际地,怎样从MTF值看一个镜头的特性呢? zqaz1rt[  
    ?F@0"qi  
      (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。 W?5u O  
    ~mqiXr8  
      (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)。 ".9 b}}  
    _]~gp.  
      看看photodo的例子: e5!LbsJv  
    ?h;Zdv>`xz  
    (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 ^6*2a(S&  
    Vf67gux  
      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。 fa7I6 i  
    *(%]|z}]m  
      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。 YxEc(a"  
    kxJ! #%w  
    MTF(续) 9'tElpDJ6#  
    v-;j44sB  
    浅说镜头的MTF值及其对市场流行镜头的实际指导意义 #K|:BS  
    .^<4]  
    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。 J2 "n:  
    vJheM*C  
    浅谈MTF值的含义 2]Nc@wX`p  
    XwKB+Yj0  
    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。 3d qj:4[f  
    iRo/~(  
    利用MTF值对镜头统计分析及排列 L'dR;T[;  
    YQyf:xJ  
    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。 kKU,|> 3h  
    /bE=]nM  
    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。 ~bSPtH ]6d  
     #K8kz  
    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。 IXp(Aeb  
    1m*fkM#  
    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。 ;(cq aB  
    @`&kn;7T  
    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: qNI2+<u)j  
    镜头品牌规格 50 :gk*hy  
    得分 p`@7hf|hm  
    MTF侧重平均值 yF &"'L  
    Contax 28~85/3.3-4 A.a UWh  
    4.0 K5O8G  
    0.81 $"z|^ze  
    Canon EF 28~70/2.8 L 8+ P)V4}  
    3.9 g5gq {KlU  
    0.81  ~yQby&s  
    Nikon AF 35~70/2.8 }g1V6 `8&  
    3.8 Ww9%6 #i t  
    0.79 `GsFvxz  
    Minolta AF 28~70/2.8 EV}c,*);y  
    3.7 C NDf&dzX8  
    0.78 6I0G.N  
    Sigma AF 28~70/2.8 EX Asp *.X!AJ;M=O  
    3.5 Zi&qa+F  
    0.77 ;A ~efC^<  
    Leica 28~70/3.5-4.5 |{ E\ 2U  
    3.2 M_wqb'=  
    0.75 dg9 DBn#  
    Tokina AF 28~70/2.6-2.8 Pro ]?n)!u  
    3.1 _^+z2m+ ~N  
    0.73 {\!_S+}{  
    Sigma AF 28~70/2.8 a}~Xns  
    3.0 W,<P])  
    0.73 AV"fOK;#A  
    腾龙最新推出的AF 28~105/2.8LD专业镜头,得分只有2.4分,MTF值为0.67。尼康新推出的AF-S 28~70/2.8 ED的MTF值尚未测试。 tDF=Iqu)a  
    r|U'2+vn  
    在常用专业级中远变焦镜头中,徕卡80~200/4镜头最好。各镜头位次排列如下: OR4ZjogzY  
    镜头品牌规格 0'Kbh$LU  
    得分 |a7W@LVYD  
    MTF侧重平均值 %d..L-`]ET  
    Leica 80~200/4 9>y6zFTV  
    4.2 NdpcfZ q  
    0.83 5^"T `,${  
    Nikon AF-S 80~200/2.8 IF-ED D CRK%%;=>  
    4.1 X2avo|6e  
    0.82 9G7lPK  
    Canon EF 70~200/2.8 L Gw3H1:yo  
    4.1 V2< 4~J2:9  
    0.82 mez )G|  
    Sigma AF 70~200/2.8 Apo EX (DzV3/+p^  
    3.9 Ho3$T  
    0.81 b2x8t7%O  
    Minolta AF 80~200/2.8 Apo "i+fO&LpZ  
    3.9 gv7(-I  
    0.81 cVrses^yE  
    Nikon AF 80~200/2.8 D ED (E'f'g  
    3.9 W'f{u&<  
    0.80 C]22 [v4  
    Contax 80~200/4  2=X\G~a  
    3.8 iHKWz)0  
    0.79 <S*o}:iB  
    Tokina AF 80~200/2.8 dA;f`Bi;Q  
    3.4 mlolSD;7  
    0.76 dW3q  
    Leica 70~210/4 wYTF:Ou^5~  
    3.3 J1,\Q<  
    0.75 o<\CA[   
    Pentax FA 80~200/2.8 ?S9!;x<  
    3.2 ifA{E}fRZP  
    0.74 ~~h@(2/Q>x  
    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。 =d#3& R]p  
    O2[uN@nY  
    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: Rk#@{_  
    镜头品牌规格 (+' *_   
    得分 [[{y?-U  
    MTF侧重平均值 K1S)S8.EZ8  
    Canon EF 28~105/3.5-4.5 U dpHK~n j\_  
    3.3 bL`O k  
    0.75 ?:bW@x  
    Pentax FA 28~70/4 AL Y<X,(\iEHP  
    3.3 }nrl2yp:%  
    0.75 `'BvUTDyZ  
    Canon EF 28~80/3.5-5.6 U 16q"A$  
    3.2 ^P&)2m:s  
    0.74 YN Lc )  
    Canon EF 28~80/3.5-5.6 II U wIi_d6?  
    3.1 @+LZSd+I  
    0.73 tlo"tl_]  
    Ricoh P 35~70/3.4-4.5 h(aF>a\Z  
    3.1 v1 h*/#  
    0.73 X( m&  
    Nikon AF 28~80/3.5-5.6 D ht8%A 1|  
    3.0 Ip}(!D|  
    0.72 P$MAURFm  
    Tamron AF 28~80/3.5-5.6 Asp gie}k)&M  
    3.0 &P Ru[!  
    0.72 LD]>_P83  
    Nikon AF 28~85/3.5-4.5 (;^VdiJ  
    2.9 _9!_fIY  
    0.72 *c}MI e'&  
    Minolta MD 28~70/3.5-4.8 $j(2M?.>#  
    2.9 g0@i[&A@{  
    0.71 bqmOfGM  
    Contax 28~70/3.5-4.5 ;74hOHDS  
    2.8 :( A5 ,$  
    0.71 .VF4?~+M-  
    Nikon AF 28~70/3.5-4.5 D I13n mI\  
    2.8 wTBp=)1)f  
    Sigma AF 28~80/3.5-5.6 Macro E]PHO\f-m}  
    2.7 r0=Aru5n  
    0.70 D0(QZrVa  
    Minolta AF 28~80/3.5-5.6 so h3 d  
    2.7 3| 5Af  
    0.70 g0w<vD`<g  
    Ricoh 35~70/3.5-4.8 (r_xs  
    2.6 MrIo.  
    0.69 Q>s>@hw  
    Pentax FA 28~80/3.5-4.7 7<&CN0&  
    2.3 JwR]!  
    0.66 [bH5UTA  
    Pentax FA 28~80/3.5-5.6 w]w>yD>$  
    2.0 3{o5AsVv  
    0.64 *RKYdwnb  
    Vivitar AF 28~80/3.5-5.6 pNFL;k+p}  
    1.8 P@LYa_UFsN  
    0.62 j*"V! d  
    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: wkm;yCF+  
    镜头品牌规格 Nq>74q]}n8  
    得分 ; 2K_u  
    MTF侧重平均值 ;j]0GD,c$  
    Minolta AF 100~300/4.5-5.6 APO :Mr_/t2(  
    3.2 VZNMom,Wr  
    0.74 _uL{@(  
    Canon EF 70~210/3.5-4.5 U wPTXRq%  
    3.1 )&[S*g  
    0.74 -~Kw~RX<(  
    Vivitar 70~210/2.8-4 Series 1 ES72yh]  
    3.0 1MI/:vy-  
    0.73 H3T4v1o6  
    Sigma  70~210/4-5.6 ^]}UyrOn  
    2.9 "`Q~rjc$2  
    0.72 \ 4y7!   
    Pentax FA 70~200/4-5.6 3A2X1V"  
    2.9 =}5;rK  
    0.72 XiE  
    Minolta AF 70~210/3.5-4.5 COJny/FT|  
    2.9 "\bbe@  
    0.72 } =Yvs)  
    Nikon AF 70~210/4-5.6 D #N\kMJl$l  
    2.8 F)KUup)gc  
    0.71 7a.$tT  
    Minolta AF 70~210/4.5-5.6 &6nOCU)  
    2.7 3B:U>F,]4  
    0.69  }6SfI;  
    Yashica AF 70~210/4.5 4f/2gI1@B  
    2.7 [eI{vH{  
    0.69 _y{z%-  
    Ricoh P 70~210/4.5-5.6 `MFw2nu@t  
    2.6 Ld>y Fb(`  
    0.69 :lQl;Q -e  
    Minolta AF 80~200/4.5-5.6 D. !m*oq  
    2.6 kxU <?0  
    0.69 -miWXEe@l  
    Canon EF 100~300/4.5-5.6 U 7)sEW#d!  
    2.4 "HTp1  
    0.67 Fl\X&6k  
    Pentax FA 100~300/4.5-5.6 wb^Yg9  
    2.4 iLf:an*vH  
    0.67 !$r4 lu  
    4. 超广角变焦镜头(不分专业业余): M^I*;{w6i  
    镜头品牌规格 Onoi^MDy  
    得分 .8[B }S(  
    MTF侧重平均值 S\2QZ[u  
    Tamron SP AF 20~40/2.7-3.5 y&T(^EA;  
    3.7 1'tagv?  
    0.78 rug^_d=B  
    Nikon AF 20~35/2.8 D IF Srw ciF  
    3.6 ^mr#t #[e  
    0.78 0MDdcjqw  
    Canon EF 20~35/2.8 L e6n1/TtqM  
    3.5 Oo{+W 5[  
    0.77 wW s<{ T  
    Sigma AF 21~35/3.5-4.2 [V'3/#Z  
    3.5 ??tyz4$;  
    0.77 =Ly7H7Q2  
    Canon EF 20~35/3.5-4.5 U FtbqZN[  
    3.4 6||zwwk'.  
    0.76 5qo^SiB.  
    Pentax FA 20~35/4 AL $P#Cf&R  
    3.4 No8~~  
    0.76 6FPGQ0q  
    Minolta AF 17~35/2.8 G V*P3C5 l  
    3.3 \q#s/&b   
    0.75 :<Z*WoEmt  
    Tokina AF 20~35/3.5-4.5 ud xLHs  
    3.3 9!sx  
    0.75 MK"PCE5^i6  
    Canon 20~35/3.5 L P~n I6/r1  
    3.3 - Z?rx5V;t  
    0.75 X51pRP $R  
    Canon EF 17~35/2.8 L (5[|h  
    3.2 ]Hk8XT@Q+  
    0.74 Qd"{2>  
    Sigma AF 17~35/2.8-4 EX "5Oi[w&F5  
    3.1 !Irmc*;QE  
    0.73 g0t$1cUR  
    Vivitar AF 19~35/3.5-4.5 5Gm,lNQAv  
    2.9 pjr,X+6o  
    0.72 UEmNT9V  
    Minolta AF 20~35/3.5-4.5 mlCw(i,  
    2.8 SpbOvY=>  
    0.71 cQDn_Sjhi  
    Pentax Fisheye 17~28/3.5-4.5 t6p}LNm(V  
    2.7 U1(<1eTyu  
    0.70 (9q61z A  
    Tokina AF 20~35/2.8 Pro I=)Hb?q T~  
    2.5 C$`z23E  
    0.68 Ys,}L.  
    Sigma 21~35/3.5-4.2 MF /zZ$<mVG  
    2.4 .um]1_= \  
    0.67 lO},fM2j  
    CU)'x E  
    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。 vU Bk oC2Q  
    :Bc)1^ I  
    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。 e|Iylv[3  
    +P,hT  
    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