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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 fH~InDT^  
    O 4@sN=o  
      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: $~vy,^  
    Ug02G  
      MTF = Vo / Vi c=]qUhnH  
    uqwB`<>KJ  
      MTF值和条纹密度(空间频率,lp/mm)的关系是:条纹越密,MTF 越低。条纹密到一定程度时,镜头的分辨能力达到极限,MTF值趋近于零。这一极限情况到达得越晚,表明镜头的分辨力越高。 N p9N#m?  
    z2Sp  
      实际地,怎样从MTF值看一个镜头的特性呢? 7^,C=2  
    ktLXL;~X  
      (1) 在较低条纹密度(<20lp/mm)时,MTF值受镜头分辨力的影响较小,这时候MTF主要表现了镜头成像的对比度的高低,说白了就是镜头“软”或“硬”的区别。 <Z5ak4P  
    E6a$c`H@?  
      (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)。 Jv1igA21_h  
    ''Fy]CwH(  
      看看photodo的例子: ( ,1}P  
    +shT}$cb1  
    (1)Nikkor 35mm/1.4ais:Weighted MTF 1 0 lp/mm: 0,89Weighted MTF 20 lp/mm: 0,76Weighted MTF 40 lp/ mm: 0,52(2)Canon 35mm/1.4L USM:Weighted MTF 10 lp/mm: 0,89W eighted MTF 20 lp/mm: 0,78Weighted MTF 40 lp/mm: 0,59 Y,EReamp  
    {|?OKCG{  
      看来Nikon头的分辨力较Canon稍低,但在低一些分辨力的情况下在10 lp/mm时MTF值却与canon持平,所以Nikon头的对比度的表现力要稍高于Canon, 也就是“硬”一些。据说这是对无穷远的测试结果,我总觉得再对中距离做做测试才能对镜头有更全面的了解。 #k2&2W=x  
    %}jwuNGA  
      总之MTF是镜头分辨力和对比度的综合体现,在不同线密度的情况下二者对MTF值的影响不同。这是为什么MTF曲线都要对几种不同线密度测试的原因。 vRa|lGeW  
    ` W$  
    MTF(续) 2`>/y  
    nB"r<?n<  
    浅说镜头的MTF值及其对市场流行镜头的实际指导意义 {wMw$Fvf  
    oT2h'gu")  
    镜头的MTF值在分析判断一个镜头的成像质量上的作用,已经被于琪林等人在不同的杂志报纸上给予了详尽的阐述。但是,由于其图表复杂,每个镜头在不同光圈和不同焦距处都有一个曲线图,因此,对于一般读者而言,常感到无所适从。不象对于分辨率指标那样,简单明了,一眼就可看出某镜头在中心分辨率是××线对/毫米,在边缘是××线对/毫米。但是,分辨率数据在不同的实验条件下是不可比较的,并且所测结果的离散率很大。因此就出现了“英国数据”、“美国大众摄影数据”、“德国测评”、中国的“钱元凯据”、“于琪林数据”等,令读者眼花缭乱。某一镜头在这个数据中表现非凡,位列前茅,而在另一个数据中则表现平平,评价一般,令欲购买者无所适从。好在瑞典哈苏实验室从1991年开始,使用MTF专用测试设备,固定专职检验员,八年来已经测试了400多款35mm相机镜头,分别给出了客观公正的评价,为使用者和制造商提供了指导性数据。 dA >=#/"  
    wuE]ju<  
    浅谈MTF值的含义 (\m4o   
    [.4R ,[U  
    MTF值(模量传递函数)是对镜头的锐度,反差和分辨率进行综合评价的数值。对于一个平面黑(白)色物体,它的线对频率是0。此时,任何一个最简易的镜头都可以完整的体现出这一反差。即MTF值等于1。而对于纯黑和纯白相间的线条(反差为100%)来说,随着线对频率的提高,通过镜头表现的反差就相应减少(反差小于100%)。当线频达到一个很高的数值时(例如1000线对/毫米),则任何镜头也只能把它们记录成一片灰色。这时镜头的MTF值就接近于0。因此,MTF值是一个界于0到1之间的数值。这个数值越大(越接1),说明这个镜头还原真实的能力越强。例如在35mm底片上,10线对/毫米的线对频率时,优质镜头的MTF值为95%左右,而业余镜头的MTF值也在90%左右,这样在普通5寸片上的差别就几乎看不出来。而对于40线对/毫米的线频时,优质镜头的最高MTF值可达70%以上,而业余镜头此时的最高MTF值却只有40%左右。将底片放大到24寸时,被摄体的细节表现差别就充分反映出来。对于分辨率高而明锐度低的镜头,虽然能把一个黑发白肤女郎的眉毛(反差较大)拍的清晰可辩,而对于一个德国北部(灰发白皮肤)或印度(黑发棕皮肤)的女郎而言,由于体现不出来反差,其眉毛也只能是模糊一团了。举一个灰发女郎在白背景前的散发为例(假定反差为0.45):通过优质镜头后其反差仍然为0.45×70%=0.315,而通过业余镜头后反差则降低为0.45×40%=0.18。我们知道,在白纸上印刷灰字时,两者的反差小于0.2时读者就很难辨认了,更何况此时的发丝只有0.18的反差呢。 4DI.R K9  
    q !\Ht2$b  
    利用MTF值对镜头统计分析及排列 Gxu   
    Awl4*J~  
    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。 UMR0S5`}  
    H&jK|]UXoO  
    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。 )&:4//}a  
    T|^rFaA  
    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。 ^$qr6+  
    :e>y= s>  
    在所有大光圈人像头中,宾得的手动调焦85/1.4镜头以微弱优势占据上风。这是因为其在最大光圈时的MTF侧重平均值达到0.43,已达到业余变焦镜头f8时的MTF侧重平均值。在f8时的MTF侧重平均值虽略低于佳能EF85/1.2和康太时85/1.4,考虑到人像摄影多用大光圈,故位列第一应是问心无愧的。 WNSf$D{p  
    cF!ygz//  
    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: Nq'Cuwsp  
    镜头品牌规格 h(]aP<49L  
    得分 2[f8"'lUQ  
    MTF侧重平均值 USfpCRj9  
    Contax 28~85/3.3-4 +F3@-A  
    4.0 MGpP'G:v  
    0.81 GJz d4kj  
    Canon EF 28~70/2.8 L xc)A`(g  
    3.9 [uCW8:e  
    0.81 K] ;`  
    Nikon AF 35~70/2.8 (sLFJ a6e  
    3.8 ^FNvVbK|`  
    0.79 \GYh"5  
    Minolta AF 28~70/2.8 g a|RW0  
    3.7 \jLn5$OW  
    0.78 L rV`P)$T  
    Sigma AF 28~70/2.8 EX Asp rT$J0"*=  
    3.5 4_qd5K+n"  
    0.77 eh_ {-  
    Leica 28~70/3.5-4.5 g4USKJ19.  
    3.2 ut z.  
    0.75 P2_UQ  
    Tokina AF 28~70/2.6-2.8 Pro |9>?{ B\a  
    3.1  fp!Ba  
    0.73 Ny|2Fcs  
    Sigma AF 28~70/2.8 \49LgN@\  
    3.0 ]q@/:I9]  
    0.73 j8WMGSrrF  
    腾龙最新推出的AF 28~105/2.8LD专业镜头,得分只有2.4分,MTF值为0.67。尼康新推出的AF-S 28~70/2.8 ED的MTF值尚未测试。 ELoE-b)Cb  
    6 ,jp-`  
    在常用专业级中远变焦镜头中,徕卡80~200/4镜头最好。各镜头位次排列如下: +Hx$ABH  
    镜头品牌规格 dqwCyYC  
    得分 j2O?]M  
    MTF侧重平均值 {2wfv2hQ  
    Leica 80~200/4 W,&z:z>  
    4.2 dx['7l;I  
    0.83 H9'Y` -r  
    Nikon AF-S 80~200/2.8 IF-ED D gBM6{48GF  
    4.1 *s4h tt  
    0.82 9pAklD4  
    Canon EF 70~200/2.8 L =xwA'D9]  
    4.1 ;/gH6Z?  
    0.82 LASR*  
    Sigma AF 70~200/2.8 Apo EX cHN eiOF  
    3.9 E}eu]2=nU}  
    0.81 q{D_p[q  
    Minolta AF 80~200/2.8 Apo 7_t\wmvYp  
    3.9 lq0@)'D  
    0.81 ul[edp_  
    Nikon AF 80~200/2.8 D ED 7/*Q?ic  
    3.9 cRYnQ{$'  
    0.80 4o7(cP  
    Contax 80~200/4 &k'J5YHm8H  
    3.8 y bWb'+x  
    0.79 C1=7.dPr  
    Tokina AF 80~200/2.8 E.*TJ  
    3.4 +EI+@hS  
    0.76 yZ7aH|Q81B  
    Leica 70~210/4 ;-SFK+)R"  
    3.3 }yM /z  
    0.75 >KF1]/y<  
    Pentax FA 80~200/2.8 Y:|_M3&'o  
    3.2 sg@)IEg</v  
    0.74 aLr\Uq,83  
    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。 jP*5(*[&y  
    5Fh?YS=  
    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: 5I#L|+  
    镜头品牌规格 RmXC ^VQ  
    得分 Y{c_5YYf  
    MTF侧重平均值 Z}#, E ;  
    Canon EF 28~105/3.5-4.5 U J:s^F n  
    3.3 0*?/s\>PS;  
    0.75 n _G< /8  
    Pentax FA 28~70/4 AL &?~OV:r9  
    3.3 l| 1O9I0Gd  
    0.75 z [xi  
    Canon EF 28~80/3.5-5.6 U q,b6).  
    3.2 _T[=7cn  
    0.74 $nR1AOm}.B  
    Canon EF 28~80/3.5-5.6 II U U@ #YKv  
    3.1 eK_Q>;k5A  
    0.73 ! Jh/M^  
    Ricoh P 35~70/3.4-4.5 kpc3l[.A  
    3.1 }e}J6 [wP  
    0.73 z#qlu=  
    Nikon AF 28~80/3.5-5.6 D S *3N6*-l"  
    3.0 .xXe *dm%  
    0.72 4;G:.k!K  
    Tamron AF 28~80/3.5-5.6 Asp u\~dsD2)q  
    3.0 /I[?TsXp  
    0.72 |7@[+  
    Nikon AF 28~85/3.5-4.5 2-G he3  
    2.9 {XC1B  
    0.72 ;6op|O  
    Minolta MD 28~70/3.5-4.8 4] c.mDo[T  
    2.9 lq2Ah=FuN  
    0.71 u,<#z0R|;$  
    Contax 28~70/3.5-4.5 QR'yZ45n4  
    2.8 z[kz [  
    0.71 :W'Yt9v)  
    Nikon AF 28~70/3.5-4.5 D Z i-)PK^  
    2.8 aAHx^X^  
    Sigma AF 28~80/3.5-5.6 Macro .~#<>  
    2.7 fhx_v^< X  
    0.70 #:rywz+  
    Minolta AF 28~80/3.5-5.6 w+ZeVZv!r  
    2.7 {J`Zl1_q  
    0.70 0IHcyb  
    Ricoh 35~70/3.5-4.8 *ea%KE":  
    2.6 bzFwQi}>  
    0.69 0cV=>|b>;  
    Pentax FA 28~80/3.5-4.7 m.ib#Y)y  
    2.3 9b`J2_ ]k  
    0.66 `% sKF  
    Pentax FA 28~80/3.5-5.6 A%H"a+  
    2.0 FI @!7@  
    0.64 w6 C0]vh  
    Vivitar AF 28~80/3.5-5.6 >kK;IF9h  
    1.8 Ns.b8Y  
    0.62 JA!O,4  
    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: x!CCSM;q  
    镜头品牌规格 ?)=A[  
    得分 y8T%g(  
    MTF侧重平均值 &WW|! 6  
    Minolta AF 100~300/4.5-5.6 APO r+8%oWj  
    3.2 _jmkAmeu  
    0.74 |2mm@):  
    Canon EF 70~210/3.5-4.5 U Xy{\>}i]N  
    3.1 3Qt-%=b&  
    0.74 V+7x_>!&)  
    Vivitar 70~210/2.8-4 Series 1 N}0-L$@SL  
    3.0 _8$arjx=  
    0.73 LfD7 0r\  
    Sigma  70~210/4-5.6 yLfb'Ba  
    2.9 {Lj]++`fB]  
    0.72 M7R.? nk  
    Pentax FA 70~200/4-5.6 DgOO\  
    2.9 a4gJ-FE  
    0.72 %X(iAoxbj  
    Minolta AF 70~210/3.5-4.5 `TvpKS5.Y  
    2.9 sdq8wn  
    0.72 p|Po##E}g^  
    Nikon AF 70~210/4-5.6 D (ly4[G1y  
    2.8 #Z8=z*4  
    0.71 H+&c=~D\_  
    Minolta AF 70~210/4.5-5.6 Bob K>db  
    2.7 69)- )en  
    0.69 E0XfM B]+  
    Yashica AF 70~210/4.5 e 5hq> K  
    2.7 _hgu:  
    0.69 2y6 e]D  
    Ricoh P 70~210/4.5-5.6 0pT?qsM2  
    2.6 a6AD`| U8  
    0.69 ^O_E T$  
    Minolta AF 80~200/4.5-5.6 %5|awWo_?  
    2.6 d(u"^NH;  
    0.69 qKX3Npw  
    Canon EF 100~300/4.5-5.6 U G }B)bM2  
    2.4 zTODV<-`  
    0.67 \{W}  
    Pentax FA 100~300/4.5-5.6 09jU 0x  
    2.4 E<u6 js,  
    0.67 Opc, {,z6  
    4. 超广角变焦镜头(不分专业业余): 8]U;2H/z  
    镜头品牌规格 s+{)K  
    得分 nH*JR  
    MTF侧重平均值 L+s3@ C;b  
    Tamron SP AF 20~40/2.7-3.5 #l kv&.)x  
    3.7 y7ng/vqM7  
    0.78 'C iV=&3/  
    Nikon AF 20~35/2.8 D IF @J"Gn-f~  
    3.6 $j? zEz  
    0.78 SJ(<u2J]  
    Canon EF 20~35/2.8 L :\I88 -N@'  
    3.5 j9FG)0  
    0.77 V^9c:!aI  
    Sigma AF 21~35/3.5-4.2 5U[m]W=B  
    3.5 "`l8*]z  
    0.77 DbRq,T  
    Canon EF 20~35/3.5-4.5 U < {1'cx  
    3.4 0Z.bd=H  
    0.76 : b9X?%L~  
    Pentax FA 20~35/4 AL t= =+SHGP  
    3.4 A.0eeX{  
    0.76 g\;&Z  
    Minolta AF 17~35/2.8 G /DxaKZ ;b  
    3.3 p:kHb@  
    0.75 7f!"vhCXM;  
    Tokina AF 20~35/3.5-4.5 v<+5B5"1  
    3.3 (^x ,  
    0.75 v(5zSo  
    Canon 20~35/3.5 L :Fe}.* t  
    3.3 NGsG4y^g?z  
    0.75 WX@ a2c.'  
    Canon EF 17~35/2.8 L S6~&g|T,  
    3.2 i7N|p9O.  
    0.74 *^|.bBG  
    Sigma AF 17~35/2.8-4 EX KmUH([#  
    3.1 {ek a xSR  
    0.73 Y 6B7qp  
    Vivitar AF 19~35/3.5-4.5 ;3~+M:{2  
    2.9 /r Q4JoR>  
    0.72 J['pBlEb\  
    Minolta AF 20~35/3.5-4.5 U]!~C 1cmw  
    2.8 Q]n a_'_  
    0.71 E'_3U5U  
    Pentax Fisheye 17~28/3.5-4.5 3<c_`BWu  
    2.7 zTP|H5HyK  
    0.70 gaBVD*>  
    Tokina AF 20~35/2.8 Pro C"X; ,F<  
    2.5 >fX_zowX  
    0.68 ?g7O([*[  
    Sigma 21~35/3.5-4.2 MF ) ?L  
    2.4 ExJch\  
    0.67 Vifh`BSP  
    x^0MEsR  
    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。 QC/%|M0 {  
    ()Cw;N{E  
    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。 ?+^vU5b1u  
    @fjVCc;  
    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