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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 , B90r7K:  
    78~;j1^6u  
      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: ]9A@iA  
    W _b!FQ]  
      MTF = Vo / Vi _s{;9&qX]  
    ]#NJ[IZb  
      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。 bT>1S2s  
    V Zz>)Kz:  
      实际地,怎样从MTF值看一个镜头的特性呢? Q$bi:EyJXc  
    7=hISQMsVP  
      (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。 y@Gl'@-O  
    tRtoA5  
      (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)。  Uf,fd  
    }+@GgipyO.  
      看看photodo的例子: 9B)<7JJX!J  
    w|,BTM:e  
    (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 B0+r  
    l/i7<q  
      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。 / biB *Z  
    /LK,:6  
      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。 -prc+G,qyp  
    L#|6L np^  
    MTF(续) 9 $&$Fe  
    e)M)q!nG  
    浅说镜头的MTF值及其对市场流行镜头的实际指导意义 )JsmzGC0  
    ?mi1PNps#  
    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。 ;h~v,h  
    ']&rPv kL  
    浅谈MTF值的含义 FW@(MIH  
    VN/v]  
    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。 Y=5}u&\   
    Ze.\<^-t  
    利用MTF值对镜头统计分析及排列 )`z{T  
    $ S'~UbmYU  
    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。 Dg=!d)\  
    4:0y\M5u  
    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。 w D}g\{P  
    dd-`/A@  
    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。 bu:%"l  
    ~Gj%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。 o;"Phc.  
    "o}}[hRP  
    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: PRi1 `% d  
    镜头品牌规格 wa%;'M&  
    得分 #qDMUN*i  
    MTF侧重平均值 78UE?) X"  
    Contax 28~85/3.3-4 eqQ=HT7J  
    4.0 !(i}FFn{:  
    0.81 aovw'O\Q  
    Canon EF 28~70/2.8 L %] #XIr  
    3.9 D!WyT`T  
    0.81 lF#p1H>\  
    Nikon AF 35~70/2.8 !mIr_d2"  
    3.8 G$oi>zt3  
    0.79 a d#4W0@S  
    Minolta AF 28~70/2.8 Ad)::9K?J  
    3.7 :~wU/dEEiz  
    0.78 EQ%,IK/  
    Sigma AF 28~70/2.8 EX Asp lS96sjJp@  
    3.5 |kc#=b@l  
    0.77 [k{2)g  
    Leica 28~70/3.5-4.5 R>;m6Rb_  
    3.2 7GDrH/yK  
    0.75   !XQq*  
    Tokina AF 28~70/2.6-2.8 Pro rE?Fp  
    3.1 i(m QbWpN  
    0.73 L_O*?aaZ  
    Sigma AF 28~70/2.8 8nE}RD7bx  
    3.0 k];NTALOG  
    0.73 FNR<=M  
    腾龙最新推出的AF 28~105/2.8LD专业镜头,得分只有2.4分,MTF值为0.67。尼康新推出的AF-S 28~70/2.8 ED的MTF值尚未测试。 TjY-C m  
    k0@*Up3{7  
    在常用专业级中远变焦镜头中,徕卡80~200/4镜头最好。各镜头位次排列如下: LQz6op}R  
    镜头品牌规格 k1E(SXcW9  
    得分 M]7>Ar'zsG  
    MTF侧重平均值 EWC{896,  
    Leica 80~200/4 <! Z06  
    4.2 05 o vz   
    0.83 YT~h1<se  
    Nikon AF-S 80~200/2.8 IF-ED D g>pvcf(  
    4.1 py }`thx  
    0.82 B1i&HoGbz  
    Canon EF 70~200/2.8 L ^\Epz* cL  
    4.1 6%a:^f]  
    0.82 ^_c6Op<F  
    Sigma AF 70~200/2.8 Apo EX 1"wZ [.  
    3.9 T)o>U &KNP  
    0.81 .K`EflN  
    Minolta AF 80~200/2.8 Apo k9m9IE"9=$  
    3.9 m <'&`B;  
    0.81 Bdr'd? u<A  
    Nikon AF 80~200/2.8 D ED H&So Vi_V  
    3.9 brEA-xNWQ  
    0.80 svvl`|n%  
    Contax 80~200/4 *;:dJXR  
    3.8 zVvL!  
    0.79 ac!!1lwA  
    Tokina AF 80~200/2.8 F3e1&aK6{  
    3.4 mX5%6{],  
    0.76 S LU$DW;t  
    Leica 70~210/4 6wq>&P5  
    3.3 *!^l ZpF  
    0.75 6~^ M<E  
    Pentax FA 80~200/2.8 VRB!u420  
    3.2 B'&QLO|  
    0.74 @p<tJR"M  
    佳能颇有影响的EF 35~350/3.5-5.6 L镜头,在35~200毫米段表现颇佳,但在远摄端表现平平,只有业余头的水平。该镜头整体得分为3.3分,MTF侧重平均值为0.76。图丽的AF 100~300/4 Pro镜头得分为3.1分,MTF侧重平均值为0.74。 ps_q3Cyp  
    ]Ns)fr 6  
    3. 业余级镜头 在流行业余标准变焦镜头中,以佳能和宾得的两款头得分最高。详见下表: IXv9mr?H}  
    镜头品牌规格 Q.,2G7[ <  
    得分 2rxz<ck(  
    MTF侧重平均值 p(!d,YSE  
    Canon EF 28~105/3.5-4.5 U Sjp ]TWj  
    3.3 D{rM  
    0.75 bm poptfL  
    Pentax FA 28~70/4 AL hQ (84u  
    3.3 .'PS L  
    0.75 s63!]LDr  
    Canon EF 28~80/3.5-5.6 U GK=b  
    3.2 2( U;{;\n*  
    0.74 w+u1"  
    Canon EF 28~80/3.5-5.6 II U =2@ V}  
    3.1 0.[tEnLZ  
    0.73 ~P BJ~j+G  
    Ricoh P 35~70/3.4-4.5 89x;~D1  
    3.1 5?q 6g  
    0.73 <Hr~|oG  
    Nikon AF 28~80/3.5-5.6 D 0X:$ASocU  
    3.0 [@_W-rA  
    0.72 a}Z+"D  
    Tamron AF 28~80/3.5-5.6 Asp e2yCWolmTS  
    3.0 m/3,;P.6  
    0.72 xqb*;TBh*  
    Nikon AF 28~85/3.5-4.5 SuXeUiK.[  
    2.9 8Si3 aq3  
    0.72 ;0lY_ii  
    Minolta MD 28~70/3.5-4.8 20# V?hX3  
    2.9 WbwwI)1  
    0.71 @'<=E AXe  
    Contax 28~70/3.5-4.5 uUb`Fy9  
    2.8 .C` YO2,  
    0.71 Zs4NN 2~  
    Nikon AF 28~70/3.5-4.5 D hHZ'*,9 y  
    2.8 5z&>NI  
    Sigma AF 28~80/3.5-5.6 Macro 7,zE?KG /  
    2.7 _2Mpzv  
    0.70 ]iMqIh"  
    Minolta AF 28~80/3.5-5.6 A*g-pJ h  
    2.7 Sm{> 8e}UE  
    0.70 _F5*\tQ  
    Ricoh 35~70/3.5-4.8 /;kSa}"Q  
    2.6 ]!j%Ad  
    0.69 9Dbbk/j|  
    Pentax FA 28~80/3.5-4.7 E\ls- (,  
    2.3 R?IRE91 :  
    0.66 n,d)Wwe_`y  
    Pentax FA 28~80/3.5-5.6 '50}QY_R.  
    2.0 d<6m_! L  
    0.64 VVDW=G  
    Vivitar AF 28~80/3.5-5.6 *`8JJs0g  
    1.8 `FEa(Q+s  
    0.62 lQd7p+ 21  
    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: c8T| o=`k6  
    镜头品牌规格 [r!f&R  
    得分 {A'*3(8  
    MTF侧重平均值 #;f50j!r  
    Minolta AF 100~300/4.5-5.6 APO B$n1 k 45  
    3.2 .)SR3?   
    0.74 '4SDAa2f  
    Canon EF 70~210/3.5-4.5 U l6 L?jiTl_  
    3.1 !*f$*,=^  
    0.74 " :f]egq -  
    Vivitar 70~210/2.8-4 Series 1 \Hdsy="Dnh  
    3.0 ~GcWG4  
    0.73 I _gE`N  
    Sigma  70~210/4-5.6 T2 S fBs  
    2.9 |B^Mj57DO  
    0.72 uuxVVgWp{  
    Pentax FA 70~200/4-5.6 U E$Ix  
    2.9 NJ]3qH  
    0.72 6oKdw|(Q#  
    Minolta AF 70~210/3.5-4.5 rOz1tY)l0d  
    2.9 i(_A;TT6  
    0.72 tJ 2GSZ`  
    Nikon AF 70~210/4-5.6 D aHVzBcCPh  
    2.8 %pxO<O  
    0.71 Sg4{IU  
    Minolta AF 70~210/4.5-5.6 T@Y, 7ccpd  
    2.7  vP=68muD  
    0.69 U`lK'..  
    Yashica AF 70~210/4.5 z:@:B:E  
    2.7 X^Z!!KTH  
    0.69 s*s~yH6  
    Ricoh P 70~210/4.5-5.6 *yaS^k\  
    2.6 1`YU9?  
    0.69 JXM]tV  
    Minolta AF 80~200/4.5-5.6 yIrJaS-  
    2.6 I/%v`[  
    0.69 6pSi-FH  
    Canon EF 100~300/4.5-5.6 U a&V;^ /  
    2.4 Dnl<w<}ZU:  
    0.67 !?(7g2NP)  
    Pentax FA 100~300/4.5-5.6 TS#[[^!S  
    2.4 Z&Ciy n  
    0.67 ICvV}%d  
    4. 超广角变焦镜头(不分专业业余): >mai v;  
    镜头品牌规格 M `^[Y2 c  
    得分 P RWb6  
    MTF侧重平均值 o6d x\  
    Tamron SP AF 20~40/2.7-3.5 d 8DU[p  
    3.7  UXs)$  
    0.78 wWy;dma#  
    Nikon AF 20~35/2.8 D IF m3gv %h  
    3.6 +.Ij%S[Px5  
    0.78 3iIy_nWC  
    Canon EF 20~35/2.8 L SkE<V0  
    3.5 0] kKF<s  
    0.77 vWZXb `  
    Sigma AF 21~35/3.5-4.2 8.[F3Tk=  
    3.5 qyv=ot0"~F  
    0.77  L23}{P  
    Canon EF 20~35/3.5-4.5 U BtZ]~S}v  
    3.4 K5jt(7i  
    0.76 *y!O\-\S#>  
    Pentax FA 20~35/4 AL xwf-kwF8^  
    3.4 ,-4NSli  
    0.76 $2Whb!7Z(  
    Minolta AF 17~35/2.8 G 6e%@uB}$  
    3.3 >%k6k1CZ  
    0.75 [/CGV8+  
    Tokina AF 20~35/3.5-4.5 ,^1zG  
    3.3 Lr:Qc#2  
    0.75 m{/( 3  
    Canon 20~35/3.5 L bI55G#1G  
    3.3 IHni1  
    0.75 f9W:-00QD  
    Canon EF 17~35/2.8 L XP:A"WK"  
    3.2 IWQ0I&tzdx  
    0.74 yQiY:SH  
    Sigma AF 17~35/2.8-4 EX FfdB%  
    3.1 cm(*F 0<  
    0.73 (?fU l$q\  
    Vivitar AF 19~35/3.5-4.5 Y%.o TB&  
    2.9 ,Uz8_r  
    0.72 #$I@V4O;#  
    Minolta AF 20~35/3.5-4.5 j#1G?MF  
    2.8 "XR=P> xk  
    0.71  X0VS a{  
    Pentax Fisheye 17~28/3.5-4.5 %.Ma_4o Z  
    2.7 vR!+ 8sy$  
    0.70 H#~gx_^U  
    Tokina AF 20~35/2.8 Pro iT>u&0B-  
    2.5 mGjB{Q+  
    0.68 Io1j%T#ZT  
    Sigma 21~35/3.5-4.2 MF m2c'r3UEu  
    2.4 jYHnJ}<  
    0.67 ^#Ha H  
    >fH0>W+!  
    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。 >R+-mP!nj  
    j uA@"SG  
    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。 {A/r)  
    ; oyV8P$  
    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