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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 Qi`Lj5;\F  
    @O9.~6  
      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: M7{w7}B0@  
    {LfVV5?  
      MTF = Vo / Vi )O~LXK=b  
    8#NtZ  
      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。 p@]\ N  
    z?`&HU Nf  
      实际地,怎样从MTF值看一个镜头的特性呢? TB 9{e!4  
    22S4q`j  
      (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。 }z6@Z#%q  
    ^l|{*oj2  
      (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)。 @ qWgokf  
    FI++A`  
      看看photodo的例子: 3a #2 }  
    +@[T0cXp  
    (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 ?#"rI6  
    4hdxqI!y2  
      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。 :4s{?IY)l  
    {pMbkA Q@  
      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。  f.acH]p  
    (&R /ns~  
    MTF(续) e9/:q"*)/  
    aP^,@RrL  
    浅说镜头的MTF值及其对市场流行镜头的实际指导意义 Sc'z vlq  
    xrDHXqH  
    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。 NfizX!w&  
    I\E`xkbBu  
    浅谈MTF值的含义 1o\P7P Le  
    >aXyi3B  
    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。 C o v,#j j  
    *4#)or  
    利用MTF值对镜头统计分析及排列 "&*O7cs$pA  
    % LeG.~?  
    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。 rC.z772y%  
    %D_2;  
    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。 yq+'O&+   
    +-YMW;5  
    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。 :U_k*9z}=  
    8A/"ia  
    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。 6Mu_9UAl`  
    RGFanP  
    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: KDr?<"2L  
    镜头品牌规格 nNJU@<|{*  
    得分 F#_JcEE  
    MTF侧重平均值 UFBggT\  
    Contax 28~85/3.3-4 ^=:e9i3u  
    4.0 ;sd[Q01  
    0.81 HwTb753  
    Canon EF 28~70/2.8 L !h3 $C\  
    3.9 <$bM*5sHF>  
    0.81 CY~]lQ  
    Nikon AF 35~70/2.8 5%,5Xe4p  
    3.8 D^ZG-WR  
    0.79 ggQ/_F8u  
    Minolta AF 28~70/2.8 Q\.~cIw_AQ  
    3.7 5{nERKaPf  
    0.78 xR;>n[6  
    Sigma AF 28~70/2.8 EX Asp ?O3E.!Q|  
    3.5 )H@"S]?7i"  
    0.77 AyHhq8Y  
    Leica 28~70/3.5-4.5  uYVlF@]  
    3.2 qv\n]M_&  
    0.75 y#F`yXUj  
    Tokina AF 28~70/2.6-2.8 Pro 7\x7ySM  
    3.1 o2M+=O@  
    0.73 Xg+Eeg#  
    Sigma AF 28~70/2.8 Y,BzBUWK  
    3.0 (jb9Uk_t  
    0.73 `-@8IZ7  
    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。  v?Dc3  
    {l$DNnS  
    在常用专业级中远变焦镜头中,徕卡80~200/4镜头最好。各镜头位次排列如下: d%+oCoeb  
    镜头品牌规格 v2=Iqo  
    得分 =rSJ6'2("  
    MTF侧重平均值 \Ps}1)wT  
    Leica 80~200/4 32h}+fd  
    4.2 SSG57N-T  
    0.83 B(tLV9B3Q  
    Nikon AF-S 80~200/2.8 IF-ED D o/0cd  
    4.1 r7B.@+QK  
    0.82 wEd+Ds]$  
    Canon EF 70~200/2.8 L 9C&Xs nk  
    4.1 |v,%!p s  
    0.82 Ff6l"A5  
    Sigma AF 70~200/2.8 Apo EX t &scvXh  
    3.9 9!'qLO  
    0.81 Xwz9E!m  
    Minolta AF 80~200/2.8 Apo aumWU{j=  
    3.9 dH]0 (aJ  
    0.81 U\OfB'Dn  
    Nikon AF 80~200/2.8 D ED z+3G zDLy  
    3.9 2gP^+.  
    0.80 p;8I@~dh  
    Contax 80~200/4 ])`+ 78  
    3.8 _0HCtx ;  
    0.79 \Af25Mcf:  
    Tokina AF 80~200/2.8 rl:6N*kK  
    3.4 e !V3/*F  
    0.76 >O0z+tj  
    Leica 70~210/4 2rxZN\gyL  
    3.3 nsf.wHGZ"J  
    0.75 GSlvT:k  
    Pentax FA 80~200/2.8 Ml-GAkgG  
    3.2 .`w[A  
    0.74 _#f+@)vR  
    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。 ?a)X)#lQ  
    9gWR djK:  
    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: vP k\b 3E  
    镜头品牌规格 <HYK9{Q  
    得分 3K)12x$.K  
    MTF侧重平均值 j%w}hGW%,  
    Canon EF 28~105/3.5-4.5 U =yT3#A~<G  
    3.3 <]: X  
    0.75 M:[rH  
    Pentax FA 28~70/4 AL \/qo2'V j`  
    3.3 vI84= n  
    0.75 MxXf.iX&  
    Canon EF 28~80/3.5-5.6 U |4E5x9J  
    3.2 _ ^ JhncL  
    0.74 9^yf'9S1  
    Canon EF 28~80/3.5-5.6 II U 0cGO*G2Xr  
    3.1 mBAI";L3  
    0.73 v w.rkAGY  
    Ricoh P 35~70/3.4-4.5 " pZvV0'  
    3.1 4O I''i  
    0.73 |gV$ks\<  
    Nikon AF 28~80/3.5-5.6 D HACY  
    3.0 s)dL^lj;  
    0.72 jRn5)u  
    Tamron AF 28~80/3.5-5.6 Asp ]TE(:]o7V  
    3.0 c@|!0 U%j  
    0.72 zcqv0lM '  
    Nikon AF 28~85/3.5-4.5 wP|Amn+;  
    2.9 K^z u{`S  
    0.72 ^-wdIu~p?  
    Minolta MD 28~70/3.5-4.8 < bvbfS  
    2.9 |qOoL*z  
    0.71 s%cfJe_k  
    Contax 28~70/3.5-4.5 _ ^2\/@  
    2.8 {fd/:B 7T  
    0.71 P0mY/bBU  
    Nikon AF 28~70/3.5-4.5 D cr wui8  
    2.8 ;#i$5L!*B  
    Sigma AF 28~80/3.5-5.6 Macro hRU5CH/!  
    2.7 +VSq[P  
    0.70 YK{E=<:  
    Minolta AF 28~80/3.5-5.6 d*B^pDf  
    2.7 $ [t7&e  
    0.70 Wx8oTN  
    Ricoh 35~70/3.5-4.8 4uX|2nJ2!;  
    2.6 B2kKEMdGg  
    0.69 w'r?)WW$  
    Pentax FA 28~80/3.5-4.7 `)aIFAW  
    2.3 On`T pz/  
    0.66 uY_vX\;67z  
    Pentax FA 28~80/3.5-5.6 M+|J;caX  
    2.0 Nn/f*GDvK  
    0.64 _8z gaA  
    Vivitar AF 28~80/3.5-5.6 #^>Md59N  
    1.8 TXWYQ~]3w  
    0.62 swTur  
    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: kq4ii`zi8  
    镜头品牌规格 u3k{s  
    得分 f, iHM  
    MTF侧重平均值 ~+)sL1lx  
    Minolta AF 100~300/4.5-5.6 APO `;c{E%qeq  
    3.2 n OQvBc  
    0.74 <E&8g[x6  
    Canon EF 70~210/3.5-4.5 U (DnrJ.QU}t  
    3.1 yQ03&{#  
    0.74 x & ZW f?  
    Vivitar 70~210/2.8-4 Series 1 ;1MRBk,  
    3.0 K2o\+t  
    0.73 6rll0c~  
    Sigma  70~210/4-5.6 lP;X=X>  
    2.9 n5U-D0/Q  
    0.72 [-p?gyl  
    Pentax FA 70~200/4-5.6 >D5WAQ>b  
    2.9 \' Z^rjB  
    0.72 !uc"|S?  
    Minolta AF 70~210/3.5-4.5 2FxrjA  
    2.9 DX b=Ku  
    0.72 X4$86  
    Nikon AF 70~210/4-5.6 D "q]r{0  
    2.8 ;%<R>gDWv  
    0.71 %2ZWSQD  
    Minolta AF 70~210/4.5-5.6 ;!9-I%e  
    2.7 .kqH}{hf  
    0.69 q(s&2|  
    Yashica AF 70~210/4.5 -L6V)aK&  
    2.7 aWk1D.  
    0.69 O?OG`{k  
    Ricoh P 70~210/4.5-5.6 JU`5K}H<  
    2.6 K)&oDwk  
    0.69  K?]c  
    Minolta AF 80~200/4.5-5.6 ,&ld:v?~  
    2.6 2PDU(R  
    0.69 2_C&p6VGj  
    Canon EF 100~300/4.5-5.6 U @\?QZX(H  
    2.4 M@a=|N~  
    0.67 OaF[t*]D3  
    Pentax FA 100~300/4.5-5.6 ;8iK];^  
    2.4 :(TOtrK@  
    0.67 wqE+hKs,  
    4. 超广角变焦镜头(不分专业业余): C#oH7o+_.  
    镜头品牌规格 \2OjIEQQ  
    得分 ,xOOR   
    MTF侧重平均值 >mCS`D8  
    Tamron SP AF 20~40/2.7-3.5 ,1ceNF#oL  
    3.7 nJr:U2d  
    0.78 V6a+VfH  
    Nikon AF 20~35/2.8 D IF )Q5ja}-{V  
    3.6 =LyR CrA  
    0.78 PCX X[N  
    Canon EF 20~35/2.8 L %$ ^ eY'-'  
    3.5 X775j"<d  
    0.77 U6Xi-@XP  
    Sigma AF 21~35/3.5-4.2 A[8vD</}_  
    3.5 TYu(;~   
    0.77 h/xV;oj  
    Canon EF 20~35/3.5-4.5 U ]S0sjN  
    3.4 ?>T (  
    0.76 Xd@_:ds  
    Pentax FA 20~35/4 AL 4&}dA^F  
    3.4 e;r?g67  
    0.76 JL:\\JT.  
    Minolta AF 17~35/2.8 G Yu e#  
    3.3 R7NE= X4  
    0.75 ~Blsj9a2  
    Tokina AF 20~35/3.5-4.5 Y8@TY?  
    3.3 CU_8 `}  
    0.75 4) z*Vux  
    Canon 20~35/3.5 L /;V:<mekf  
    3.3 dA[S@ysvG  
    0.75 a8v9j3.  
    Canon EF 17~35/2.8 L PsOu:`=r  
    3.2 |N+uEiJ  
    0.74 -XMWN$Ah  
    Sigma AF 17~35/2.8-4 EX ?7cT$/4  
    3.1 "iPX>{'En  
    0.73 P{[@t_  
    Vivitar AF 19~35/3.5-4.5 +xojnv  
    2.9 2y#[uSqB  
    0.72 mj|TWDcj+  
    Minolta AF 20~35/3.5-4.5 WEsX+okj  
    2.8 +GFK!Pf  
    0.71 {-.ZFUZmT  
    Pentax Fisheye 17~28/3.5-4.5 f;cY&GC  
    2.7 pGT?=/=*  
    0.70 Rpou.RrXR7  
    Tokina AF 20~35/2.8 Pro xt=ELzu$  
    2.5 HWOOw&^<  
    0.68 D?`|`Mu  
    Sigma 21~35/3.5-4.2 MF bO6LBSZx]  
    2.4 /A"UV\H`f  
    0.67 DQyy">]Mh  
    G Q])y  
    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。 ~pG,|\9  
    _6Qb 3tl  
    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。 "C'T>^qw*  
    ]^BgSC  
    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