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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 l Ib d9F  
    Sf.OBU1rs  
      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: =_m3 ~=Z  
    ST?Rl@4  
      MTF = Vo / Vi WvfM.D!  
    PUZcb+%]h  
      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。 %eIaH!x:  
    TBO g.y]  
      实际地,怎样从MTF值看一个镜头的特性呢? =_ N[mR^  
    BKb#\(95*  
      (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。 6<QC|>p  
    B9$f y).Gp  
      (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)。 .QZjJ9pvK  
    &IzNoB  
      看看photodo的例子: |K{ d5\_  
    6aHD?a o  
    (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 *V\.6,^v  
    "M /Cl|z  
      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。 5p:BHw;%;  
    EQd<!)HZ  
      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。 Yo' Y-h#  
    lz<' L. .  
    MTF(续) r<:d+5"  
    yTK3eK  
    浅说镜头的MTF值及其对市场流行镜头的实际指导意义 pmWy:0R  
    gCiM\Qx  
    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。 Z2})n -  
    (s&]V49  
    浅谈MTF值的含义 $cJ fdE  
    +lVA$]d  
    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_jc*S  
    'bSWJ/;p)  
    利用MTF值对镜头统计分析及排列 L97 ~ma  
    W SxoGly  
    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。 \#VWZ\M8a  
    Z}\,rex  
    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。 &QW&K  
    cHT\sJo`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。 & /T}  
    E0fMFG^P  
    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。 \~+b&  
    9*K-d'm  
    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: AH/o-$C&  
    镜头品牌规格 r6 3l(  
    得分 TlkhI  
    MTF侧重平均值 /!?Tv8TPp  
    Contax 28~85/3.3-4 js Z"T  
    4.0 &oHr]=xA  
    0.81 32SkxcfrCK  
    Canon EF 28~70/2.8 L ^p9V5o  
    3.9 W#NZnxOX"  
    0.81 |nnFjGC`~  
    Nikon AF 35~70/2.8 myN2G?>;  
    3.8 sZr \mQ~  
    0.79 X`WS&!C<  
    Minolta AF 28~70/2.8 >4kQ9lXL  
    3.7 Wex2Fd?DO  
    0.78 U\qbr.<  
    Sigma AF 28~70/2.8 EX Asp $|J+  
    3.5 AA=rjB9  
    0.77 '<<@@.(f  
    Leica 28~70/3.5-4.5 %$Py@g  
    3.2 S hy.:XI  
    0.75 [f  lK  
    Tokina AF 28~70/2.6-2.8 Pro G/},lUzLg  
    3.1 F {L#  
    0.73 Q(yg bT  
    Sigma AF 28~70/2.8 F*Hovxez  
    3.0 IZLCwaW  
    0.73 pKj:)6t"  
    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。 Te?PYV-  
    F02TM#Zi  
    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: >#;;g2UV  
    镜头品牌规格 c!wRq4  
    得分 5WRqeSGh  
    MTF侧重平均值 j #P4&  
    Leica 80~200/4 W% Lrp{  
    4.2 VWK/(>TP  
    0.83 F}meKc?a  
    Nikon AF-S 80~200/2.8 IF-ED D u1u;aG  
    4.1 {fl[BX]kZ  
    0.82 &1^~G0 Rh\  
    Canon EF 70~200/2.8 L `RE>gX  
    4.1 W=293mME  
    0.82 iM:-750n/  
    Sigma AF 70~200/2.8 Apo EX Hmhsb2`\  
    3.9 piIz ff  
    0.81 L&:A59)1k  
    Minolta AF 80~200/2.8 Apo  f-[.^/  
    3.9 Ti0kfjhX7  
    0.81 Op~:z<z  
    Nikon AF 80~200/2.8 D ED N2[jBy8M  
    3.9 c?c\6*O  
    0.80 Oe@w$?  
    Contax 80~200/4 /c-k{5mH%  
    3.8 r1RM7y  
    0.79 A&v Qtd  
    Tokina AF 80~200/2.8 yY49JZ  
    3.4 o_Y?s+~i[/  
    0.76 +N+117m  
    Leica 70~210/4 [qkW/qS  
    3.3 mdrqX<x'~  
    0.75 %Y'/_ esH2  
    Pentax FA 80~200/2.8 9 4lt?|3=  
    3.2 )c9Xp:  
    0.74 L1Yj9i  
    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。 =X[?d/[  
    = B;qy7?  
    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: :KG=3un]  
    镜头品牌规格 $J)`Ru6.  
    得分 udr|6EjD.  
    MTF侧重平均值 *,O3@,+>H  
    Canon EF 28~105/3.5-4.5 U <GQ=PrT|/  
    3.3 iS.gN&\z^  
    0.75 4K`b?{){+a  
    Pentax FA 28~70/4 AL MwSfuP  
    3.3 7iM@BeIf  
    0.75 Q7v1xBM  
    Canon EF 28~80/3.5-5.6 U  g;AW  
    3.2 4A(h'(^7A  
    0.74 811QpYA  
    Canon EF 28~80/3.5-5.6 II U 2MYez>D  
    3.1 y ,`0f|  
    0.73 E U RKzJk  
    Ricoh P 35~70/3.4-4.5 eA Fp<2g  
    3.1 T<Zi67QC@  
    0.73 #FRm<9/j  
    Nikon AF 28~80/3.5-5.6 D -}oH],C  
    3.0 :cXN Fu\C  
    0.72 :-hVbS0I  
    Tamron AF 28~80/3.5-5.6 Asp Rh ]XJM  
    3.0 y>u |3:z  
    0.72 E1Q#@*rX>  
    Nikon AF 28~85/3.5-4.5 *tR'K#:&g!  
    2.9 3bo [34  
    0.72 awQGu,<N  
    Minolta MD 28~70/3.5-4.8 })(robBkA  
    2.9 7) RvBcM  
    0.71 b~)2`l  
    Contax 28~70/3.5-4.5 Ks(l :oUB  
    2.8 yn(bW\  
    0.71 +`B^D  
    Nikon AF 28~70/3.5-4.5 D ]uh/!\  
    2.8 IFa~`Gf[  
    Sigma AF 28~80/3.5-5.6 Macro wzoT!-_X  
    2.7 zO$r   
    0.70 y[S9b (:+  
    Minolta AF 28~80/3.5-5.6 3X',L*f  
    2.7 Jx`7W1%T  
    0.70 017nhI  
    Ricoh 35~70/3.5-4.8 b~YIaD[Z  
    2.6 i$6a0'@U  
    0.69 7z/O#Fbs  
    Pentax FA 28~80/3.5-4.7 y )<+?@sP  
    2.3 itiSZL,  
    0.66 8+Gwv SDU  
    Pentax FA 28~80/3.5-5.6 ?pd /cj^  
    2.0 {:n1|_r4Z  
    0.64 4N7|LxNNl_  
    Vivitar AF 28~80/3.5-5.6 Vl<7>  
    1.8 {KEmGHC4R  
    0.62 o :4#Ak S  
    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: }rs>B,=*k  
    镜头品牌规格 n8T'}d+mm  
    得分 ^4<&"aoo  
    MTF侧重平均值 D eT$4c*:[  
    Minolta AF 100~300/4.5-5.6 APO T;PLUjp}  
    3.2 Pl`Nniy  
    0.74 .XkVdaX  
    Canon EF 70~210/3.5-4.5 U #67 7,dn  
    3.1 9GTp};Kg  
    0.74 hK{<&T  
    Vivitar 70~210/2.8-4 Series 1 jPx}-_jM  
    3.0 ,i;#e  
    0.73 yO7#n0q  
    Sigma  70~210/4-5.6 4)'U!jSb  
    2.9 %S$$*|_G  
    0.72 N:+d=G`x  
    Pentax FA 70~200/4-5.6 A McZm0c`  
    2.9 n:1Ijh 1  
    0.72 > XM]UdP  
    Minolta AF 70~210/3.5-4.5 "o_'q@.}  
    2.9 .EH1;/  
    0.72 YGc:84S  
    Nikon AF 70~210/4-5.6 D :l iDoGDi  
    2.8 JB.U&  
    0.71 F>X<=YO0  
    Minolta AF 70~210/4.5-5.6 w $`w  
    2.7 puMb B9)  
    0.69 \W= qqE]  
    Yashica AF 70~210/4.5 :IfwhI)  
    2.7 P46Q3EE  
    0.69 rQU6*f  
    Ricoh P 70~210/4.5-5.6 qn |~YXn  
    2.6 8B(v6(h  
    0.69 N0NFgW;  
    Minolta AF 80~200/4.5-5.6 WNQ<XB qAw  
    2.6 gA@Zx%0j  
    0.69 g+<[1;[-  
    Canon EF 100~300/4.5-5.6 U a1_o  
    2.4 SR?(z  
    0.67 .|s,':hA  
    Pentax FA 100~300/4.5-5.6 [8[<4~{  
    2.4 @_#\qGY  
    0.67 rcY &n^:  
    4. 超广角变焦镜头(不分专业业余): ,j.bdlI#  
    镜头品牌规格  ~mi4V  
    得分 o[+t}hC[  
    MTF侧重平均值 mF jM6pmo  
    Tamron SP AF 20~40/2.7-3.5 0\@oqw]6hv  
    3.7 b >k2@  
    0.78 6h %rt]g  
    Nikon AF 20~35/2.8 D IF K(d+t\ca  
    3.6 ,_,*I/o>B  
    0.78 Z|ZB6gP>h1  
    Canon EF 20~35/2.8 L KNj~7aTp  
    3.5 ?.H]Y&XF  
    0.77 0'YP9-C3  
    Sigma AF 21~35/3.5-4.2 { w sT  
    3.5 q(~|roKA(  
    0.77 BpYxH#4  
    Canon EF 20~35/3.5-4.5 U TOS'|xQ  
    3.4 ;YW@ 3F-h  
    0.76 6DgdS5GhT_  
    Pentax FA 20~35/4 AL (+/d*4  
    3.4 n+YUG  
    0.76 fBv: TC%  
    Minolta AF 17~35/2.8 G CA5`uh  
    3.3 lmD [Cn  
    0.75 & 0WQF  
    Tokina AF 20~35/3.5-4.5 $60`Hh 4/  
    3.3 VfP\)Rl  
    0.75 JEMc_ngR!  
    Canon 20~35/3.5 L DX+zK'34  
    3.3 [;sTl~gC  
    0.75 b(Tvc  
    Canon EF 17~35/2.8 L cGdYfi  
    3.2 d%-/U!z?  
    0.74 w-LENdw  
    Sigma AF 17~35/2.8-4 EX Ot:}Ncq^\O  
    3.1 SPt/$uYJ  
    0.73  P Je_qP  
    Vivitar AF 19~35/3.5-4.5 )7o? }"I  
    2.9 @h!Z0}d X(  
    0.72 Qr 4 D  
    Minolta AF 20~35/3.5-4.5 &);P|v`8  
    2.8 HTGLFY(&  
    0.71 e6J^J&`|4  
    Pentax Fisheye 17~28/3.5-4.5 k,k>w#&  
    2.7 P*~ vWYH9  
    0.70 C1UU v=|  
    Tokina AF 20~35/2.8 Pro 72yJv=G  
    2.5 y RXWd*9  
    0.68 ZILJXX4  
    Sigma 21~35/3.5-4.2 MF b:p0@|y  
    2.4 l!&ik9m  
    0.67 ]W`?0VwF  
    A8Fe@$<#8  
    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。 2.b,8wT/  
    GQ7uxdqWBQ  
    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。 #ye`vD  
    Xo/H+[;X  
    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