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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 pm=s  
    r>"l:GZ  
      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: ^fS_h `B  
    ~_-+Q=3  
      MTF = Vo / Vi nAj +HLO  
    w>RwEU+w=@  
      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。 O4a~(*f  
    }1sd<<\`  
      实际地,怎样从MTF值看一个镜头的特性呢? f=4q]y#& X  
    HGj[\kU~  
      (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。 poi39B/Vt  
    kCoEdQ_  
      (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)。 \[B#dw#  
    i(q a'*  
      看看photodo的例子: akgvV~5  
    SvQj'5~<  
    (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 "!Hm.^1  
    WO+>W+|N  
      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。 o1 &Oug  
    OF! n}.O(  
      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。 +6<g N[  
    s=#[>^?  
    MTF(续) 86Xf6Ea  
    u H)v\Js  
    浅说镜头的MTF值及其对市场流行镜头的实际指导意义 N&Uqzt*  
    {E1^Wn1M  
    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。 >- CNHb  
    XJ7mvLM;  
    浅谈MTF值的含义 Rd1I$| Y  
    $*+UX   
    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。 Bjb8#n04  
    M8FC-zFs  
    利用MTF值对镜头统计分析及排列 PV/hnVUl  
    "/\- ?YJjw  
    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。 S%Z2J)H"  
    KKwJ=za  
    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。 `ItPTSOi  
    gBXbB9  
    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。 "Za'K+4  
    /JP%gD"8  
    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。 )TkXdA?.  
    0 |Rmb  
    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: +[=%W  
    镜头品牌规格 Jn1(-  
    得分 E&b!Y'  
    MTF侧重平均值 k'1i quc#u  
    Contax 28~85/3.3-4 {UOR_Vt!*  
    4.0 9,A HC2kn%  
    0.81 :k oXS  
    Canon EF 28~70/2.8 L :x_;-  
    3.9 /A%31WE&1  
    0.81 6vZ.CUK9  
    Nikon AF 35~70/2.8 4jz2x #T  
    3.8 Y:K1v:Knw  
    0.79 inv 5>OeG  
    Minolta AF 28~70/2.8 xz vbjS W  
    3.7 tc)4$"9)  
    0.78 0tah$;c e  
    Sigma AF 28~70/2.8 EX Asp 7?~*F7F  
    3.5 gn4 Sz")  
    0.77 UP e@>  
    Leica 28~70/3.5-4.5 L]Dl}z  
    3.2 Xx=c'j<  
    0.75 B pl(s+  
    Tokina AF 28~70/2.6-2.8 Pro 4.i< `'  
    3.1 /m+\oZ ]d  
    0.73 0HS"Oxx'  
    Sigma AF 28~70/2.8 tCP;IU$  
    3.0 dIRSgJ`  
    0.73 )|i]"8I  
    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。 H7R6Ljd?&S  
    W*NK-F[  
    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: 5R"(4a P  
    镜头品牌规格 gye'_AR?k  
    得分 |H@1g=q  
    MTF侧重平均值 -JB~yO?0  
    Leica 80~200/4 @m(ja@YC  
    4.2 |a[Id  
    0.83 u MM?s?q  
    Nikon AF-S 80~200/2.8 IF-ED D !TdbD56  
    4.1 xO` O$ie  
    0.82 {qjw  S1v  
    Canon EF 70~200/2.8 L bG[)r  
    4.1 *u`[2xmuYf  
    0.82 vB T]a  
    Sigma AF 70~200/2.8 Apo EX m%G:|`f7  
    3.9 BF(.^oh"n0  
    0.81 0 P-eC|0  
    Minolta AF 80~200/2.8 Apo ]W>kbH Imz  
    3.9 Ju 0  
    0.81 (}NKW  
    Nikon AF 80~200/2.8 D ED CYWL@<p,  
    3.9 s.uV,E*wu  
    0.80 c2fbqM~  
    Contax 80~200/4 bQu1L>c,Uw  
    3.8 &^!vi2$5}  
    0.79 [qGj*`@C  
    Tokina AF 80~200/2.8 ;wvhe;!  
    3.4 jV!9IK;HA.  
    0.76 u!WjG@  
    Leica 70~210/4 exQU  
    3.3 1'>wrGr  
    0.75 b )mU9   
    Pentax FA 80~200/2.8  W .t`  
    3.2 vfZ.js/  
    0.74 AUvUk<a  
    佳能颇有影响的EF 35~350/3.5-5.6 L镜头,在35~200毫米段表现颇佳,但在远摄端表现平平,只有业余头的水平。该镜头整体得分为3.3分,MTF侧重平均值为0.76。图丽的AF 100~300/4 Pro镜头得分为3.1分,MTF侧重平均值为0.74。 h1`u-tc2x  
    *D$[@-7  
    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: tE]0 #B)D<  
    镜头品牌规格 2En^su$  
    得分 g1TMyIUt[  
    MTF侧重平均值 =u#xPI0:  
    Canon EF 28~105/3.5-4.5 U LU=`K4  
    3.3 20XN5dTFT  
    0.75 o> i`Jq&  
    Pentax FA 28~70/4 AL s;eOX\0  
    3.3 p Y[dJxB  
    0.75 O0VbKW0h3  
    Canon EF 28~80/3.5-5.6 U gwyHDSo8:a  
    3.2 :n} NQzs  
    0.74 }pzUHl>  
    Canon EF 28~80/3.5-5.6 II U K4\#b}P!  
    3.1 /T_@rm  
    0.73 $ 3/G)/A  
    Ricoh P 35~70/3.4-4.5 qfQg?Mr  
    3.1 H3{FiB]  
    0.73 U:n3V  
    Nikon AF 28~80/3.5-5.6 D yRt>7'@X  
    3.0 utDjN"  
    0.72 >w~Hq9  
    Tamron AF 28~80/3.5-5.6 Asp N @24)g?  
    3.0 mDT"%I"4j  
    0.72  *Fe  
    Nikon AF 28~85/3.5-4.5 RZ#~^5DiO  
    2.9 '4""Gz  
    0.72 KiDL]2  
    Minolta MD 28~70/3.5-4.8 2# y!(D8  
    2.9 +hJ@w-u,G  
    0.71 iVg3=R)[1  
    Contax 28~70/3.5-4.5 M@=eWZ<  
    2.8  gh{Z=_  
    0.71 '%2q'LqSA  
    Nikon AF 28~70/3.5-4.5 D tXgsWG?v[H  
    2.8 n7r )wy  
    Sigma AF 28~80/3.5-5.6 Macro FXi"o $N  
    2.7 TC%ENxDR  
    0.70 b;X|[tB  
    Minolta AF 28~80/3.5-5.6 \ LQ?s)~  
    2.7 #@#/M)  
    0.70 2!u4nxZ.  
    Ricoh 35~70/3.5-4.8 <oc"!c;T  
    2.6 t%`GXJb  
    0.69 Sl?@c/Ng  
    Pentax FA 28~80/3.5-4.7 ?=22@Q}g  
    2.3 KG! W,tB  
    0.66 $Z!$E,@c  
    Pentax FA 28~80/3.5-5.6 1+f>tv  
    2.0 NR* s7>  
    0.64 k{?Pgf27  
    Vivitar AF 28~80/3.5-5.6 M :4N'#`  
    1.8 yJj$iri  
    0.62 h*2NFL~#  
    在流行业余远摄变焦镜头中,美能达AF 100~300/4.5-5.6得分最高。详见下表: hd@ >p.  
    镜头品牌规格 8N8N)#A[  
    得分 V@QWJZ"  
    MTF侧重平均值 am$-1+iX  
    Minolta AF 100~300/4.5-5.6 APO HFr#Ql>g  
    3.2 U=<d;2N#  
    0.74 COF_a%  
    Canon EF 70~210/3.5-4.5 U )_vE"ryThA  
    3.1 PW[NW-S`c  
    0.74 ^WZcM#~TL  
    Vivitar 70~210/2.8-4 Series 1 v7i5R !  
    3.0 OqaVp/,  
    0.73 =sR]/XSK  
    Sigma  70~210/4-5.6 w;RG*rv  
    2.9 kFJ sB,2-  
    0.72 bR6g^Yf  
    Pentax FA 70~200/4-5.6 x2^Yvgc-  
    2.9 7(q EHZEr  
    0.72 lO Rym:P  
    Minolta AF 70~210/3.5-4.5 Jj~c&LxrO  
    2.9 +, SUJ|  
    0.72 :|GC~JElo5  
    Nikon AF 70~210/4-5.6 D @dy<=bh~  
    2.8 zjzW;bo( d  
    0.71 `qNhB\  
    Minolta AF 70~210/4.5-5.6 (#dwIBBFt  
    2.7 ^^ Q'AE  
    0.69 _;;'/rs j  
    Yashica AF 70~210/4.5 MQ9Nn|4  
    2.7 `*A!vO8  
    0.69 DP(JsZ}  
    Ricoh P 70~210/4.5-5.6 %[x oA)0!  
    2.6 lHV&8fny  
    0.69 h\jV@g$  
    Minolta AF 80~200/4.5-5.6 RS$!TTeQ  
    2.6 ] Q 'Ed  
    0.69 *K{-J*   
    Canon EF 100~300/4.5-5.6 U iK#5nY].  
    2.4 vS! TnmF  
    0.67 B{#*PAK=  
    Pentax FA 100~300/4.5-5.6 '^T Q Ubw  
    2.4 w3,1ImrXp  
    0.67 {HJzhIgCf  
    4. 超广角变焦镜头(不分专业业余): :GXD-6}^|  
    镜头品牌规格 >O{U4_j@(  
    得分 ~f.fg@v`+v  
    MTF侧重平均值 'u \my  
    Tamron SP AF 20~40/2.7-3.5 <.DFa/G   
    3.7 wkO8  
    0.78 -P+@n)?T6  
    Nikon AF 20~35/2.8 D IF '|zkRdB*Lq  
    3.6 &8l"Dl  
    0.78 mSw$? >  
    Canon EF 20~35/2.8 L O4Wn+$AN  
    3.5 x=UwyZ  
    0.77 M![aty@  
    Sigma AF 21~35/3.5-4.2 )FNvtLZ  
    3.5 ?!N@%R>5rN  
    0.77 qjK'sge/  
    Canon EF 20~35/3.5-4.5 U F"3LG"  
    3.4 EJdl%j  
    0.76 E3pnu.;U:_  
    Pentax FA 20~35/4 AL 2:31J4t-<  
    3.4 NTnjVU }  
    0.76 >)/,5VSE  
    Minolta AF 17~35/2.8 G c$cb2V7,  
    3.3 N36<EHq  
    0.75 5h"moh9tG  
    Tokina AF 20~35/3.5-4.5 :YL`GSl  
    3.3 r%M.rYLG{  
    0.75 //SH=>w2  
    Canon 20~35/3.5 L o%!8t_1mR  
    3.3 cULASS`,  
    0.75 }U)g<Kzh  
    Canon EF 17~35/2.8 L ?s4-2g  
    3.2 3DNw=Ic0k  
    0.74 uQ^r1 $#  
    Sigma AF 17~35/2.8-4 EX wVI 1sR  
    3.1 YbMeSU/sX  
    0.73 q/ x(:yol  
    Vivitar AF 19~35/3.5-4.5 "bO\Wt#Mf  
    2.9 %i7bkdcwk  
    0.72 yPgDb[V+  
    Minolta AF 20~35/3.5-4.5 uF xrv  
    2.8 j,q8n`@  
    0.71 bCM&Fe0GM  
    Pentax Fisheye 17~28/3.5-4.5 kC =e>v  
    2.7 !"*!du28jo  
    0.70 VDCG 5QP6(  
    Tokina AF 20~35/2.8 Pro ? o@5PL  
    2.5 1_D|;/aI  
    0.68 _JlbVe[<  
    Sigma 21~35/3.5-4.2 MF zp"Lp>i  
    2.4 RUJkfi=$  
    0.67 Dc,h( 2  
    gW{<:6}!*  
    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。 5r=xhOe`  
    XIM!]  
    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。 % D]vKv~<  
    (!-gX" <b  
    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