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2010-02-10 11:55 |
MTF调制传递函数知识详解
MTF:Modulation Transfer Function. 中文译作调制传递函数。 Xn:ac^ %Q[+bN[/ 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: 4j
h4 XdH fP
5!`8 MTF = Vo / Vi WX9pJ9d wfc[B;K\ 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。 S&m5]h!D /DQcM.3
实际地,怎样从MTF值看一个镜头的特性呢? 2\1\Jn#q QWWoj[d# (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。 SsF
5+=A V7
dAB,: (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)。 DUK.-|a7 BA+:}81&<q 看看photodo的例子: 3kBpH7h4 rO`nS<G (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^_<K4N` *>XY' -;2e 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。 3tTz$$-# 5"JnJH 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。 yYvv;E ~IE5j,SC MTF(续) 1yIo'i1 ]\:FFg_O6t 浅说镜头的MTF值及其对市场流行镜头的实际指导意义 W<uL{k.Kpd A*:(%! 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。 +6*
.lRA ;Q.g[[J/p 浅谈MTF值的含义 m 5NF)eL &sx|sLw) 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。 q61
rNOw_ g loo].z 利用MTF值对镜头统计分析及排列 p3eJFg$ r} ~l( 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。 6YZ&>`a^ /m;w~-N 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。 XabrX|B# `<>8tZS9" 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。 FZ^byIS[ [VPqI~u5) 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。 ZtEHP`Iin
MQ>vHapr 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: ':!;6v|L 镜头品牌规格 uBks#Y*3$ 得分 3RRZVc*
^ MTF侧重平均值 ZH%[wQ~4 Contax 28~85/3.3-4 7q|(ZZa 4.0 +WwQ!vWWd 0.81
Te>7I Canon EF 28~70/2.8 L ryx<^q 3.9 F
,{nG[PL 0.81 _ }!Q4K Nikon AF 35~70/2.8 BsB}noN} 3.8 F,O+axO
ja 0.79 y Ht63z8' Minolta AF 28~70/2.8 @ z#k~ 3.7 !T0IMI
0.78 ?V[yw=sl04 Sigma AF 28~70/2.8 EX Asp nL+*Ja 3.5 LTtfOcrt 0.77 .(S,dG0P Leica 28~70/3.5-4.5 x el&8 ` 3.2 e`$v\7K 0.75 H[,.nH_>+ Tokina AF 28~70/2.6-2.8 Pro m2|0<P@k! 3.1 .<42-IEc 0.73 v:6b&wSL3 Sigma AF 28~70/2.8 wKY6[ vvF 3.0 iMp)g%Ng 0.73 \Y!Z3CK 腾龙最新推出的AF 28~105/2.8LD专业镜头,得分只有2.4分,MTF值为0.67。尼康新推出的AF-S 28~70/2.8 ED的MTF值尚未测试。 S|]~,l2]} ~82jL%-u 在常用专业级中远变焦镜头中,徕卡80~200/4镜头最好。各镜头位次排列如下: +]]wf'w 镜头品牌规格 I;-{#OE, 得分 2|%30i,vV MTF侧重平均值 ;#~
!`>n? Leica 80~200/4 &`TX4b^/! 4.2 WejY
b;KS 0.83 %okEN!= Nikon AF-S 80~200/2.8 IF-ED D e#'`I^8l 4.1 *Nt6 Ufq6 0.82 >M1/m=a Canon EF 70~200/2.8 L 9i`LOl:; 4.1 6U/wFT!7$ 0.82 ZY/at/v Sigma AF 70~200/2.8 Apo EX WJ.PPq>]F 3.9 If&p$pAH? 0.81 g{J3Ba Minolta AF 80~200/2.8 Apo u%h<5WNh< 3.9 '[-/Xa[' 0.81 K0E;4r Nikon AF 80~200/2.8 D ED !X.N$0 3.9 2hpx%H 0.80 &1[5b8H;+ Contax 80~200/4 8D n]`}ok 3.8 ~0}eNz* 0.79 (~OwO_|3 Tokina AF 80~200/2.8 qe$K6A %Yd 3.4 ]t=># 0.76 9]YmP8 Leica 70~210/4 7 Ow7| 3.3 {Y@[hoHtF 0.75 2~@=ua[|=5 Pentax FA 80~200/2.8 Z~nl{P# 3.2 vn_avYwiy 0.74 95<:-?4C;W 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。 YG8oy!Zl :qZ^<3+: 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: W[?B@ sdSZ 镜头品牌规格 vK{K#{ 得分 xn@jL;+<- MTF侧重平均值 MQ+ek4 Canon EF 28~105/3.5-4.5 U t}tKm 3.3 /f[_]LeV] 0.75 Vg+SXq6G Pentax FA 28~70/4 AL zXD@M{ 3.3 O92Y d$S 0.75 ^
UzF
nW@a Canon EF 28~80/3.5-5.6 U + ND9### 3.2 3q>"#+R.t 0.74 tWiV0PTI Canon EF 28~80/3.5-5.6 II U *O5+?J Z! 3.1 e>^R 8qM? 0.73 op*+fJHD Ricoh P 35~70/3.4-4.5 <H)@vW]_ 3.1 ?MYD}`Cv 0.73 >guQY I@4, Nikon AF 28~80/3.5-5.6 D qWFg~s#+ 3.0 M($},xAvDU 0.72 @}gdOaw Tamron AF 28~80/3.5-5.6 Asp x\DkS,O 3.0 wl%1B64
0.72 hF~B&^dd. Nikon AF 28~85/3.5-4.5 JW\"S 2.9 fh^_=R(/ 0.72 {P-PH$ E- Minolta MD 28~70/3.5-4.8 !D3}5A1, 2.9 -?RQ%Ue 0.71 _D9=-^ Contax 28~70/3.5-4.5 ~30Wb9eL 2.8 >D<=9G(a 0.71 _iu|*h1y Nikon AF 28~70/3.5-4.5 D
n@Ag`} 2.8 vt
N5{C Sigma AF 28~80/3.5-5.6 Macro mSfhl(<L 2.7 Lvq]SzOw 0.70 4m*(D5Y=| Minolta AF 28~80/3.5-5.6 )ta5y7np
2.7 {yHfE, 0.70 k%g xY% 0 Ricoh 35~70/3.5-4.8 O[y`'z;C 2.6 -z$0S%2? 0.69 i!3K G|V Pentax FA 28~80/3.5-4.7 ~@D%qbN 2.3 ib_Gy77Os 0.66 VK;x6*Y Pentax FA 28~80/3.5-5.6 \6 hL W_q1 2.0 ,NEs{!
T 0.64 $k ma#7 Vivitar AF 28~80/3.5-5.6 `4bd, 1.8 `tG_O 0.62 Ij1]GZ`A( 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: k+[KD >;1 镜头品牌规格 ?+5{HFx 得分 +{%(_< MTF侧重平均值 x\.i`ukx Minolta AF 100~300/4.5-5.6 APO 1H=wl=K 3.2 Db=>7@h3C 0.74 rR@n>
Xx Canon EF 70~210/3.5-4.5 U O&w3@9KJ? 3.1 @/~k8M/ 0.74 RYl3txw Vivitar 70~210/2.8-4 Series 1 i\;&CzC: 3.0 9*;isMkq< 0.73 _c8.muQ< Sigma 70~210/4-5.6 yH%+cmp7 2.9 9K46>_TyH 0.72 C;q}3c*L Pentax FA 70~200/4-5.6 SU
O; 2.9 .k`*$1?73x 0.72 BG:`Fq"T Minolta AF 70~210/3.5-4.5 Gv,92ny!| 2.9 =jIT"rk 0.72 `A'I/Hf5 Nikon AF 70~210/4-5.6 D ,{?bM 2.8 d Zz^9:C+ 0.71 fslk7RlSKg Minolta AF 70~210/4.5-5.6 &n]Z1e}5 2.7 :Q
?J}N 0.69 OF<n T Yashica AF 70~210/4.5 cm@ oun 2.7 'Z2N{65 0.69 2${,%8"0s Ricoh P 70~210/4.5-5.6 5Vnr"d 2.6 +<\cd9 0.69 1gShV ]2 Minolta AF 80~200/4.5-5.6 |369@un6 2.6 }'V'Y[ 0.69 vg:J#M: Canon EF 100~300/4.5-5.6 U 3]`qnSYBv 2.4 \e:FmG 0.67 k[ffs} Pentax FA 100~300/4.5-5.6 _X%6 +0M
2.4 Fm$n@RbX 0.67 H]i+o6 4. 超广角变焦镜头(不分专业业余): /ik)4]> 镜头品牌规格 <Xs@ \ 得分 [wy3Ld MTF侧重平均值 9(^X2L&Z Tamron SP AF 20~40/2.7-3.5 /[|}rqX( 3.7 R!/,E 0.78 ~e`;"n@4 Nikon AF 20~35/2.8 D IF oX2DFgz 3.6 QVSsi
j 0.78 =>:% n Canon EF 20~35/2.8 L @%G' U&R{ 3.5 @8M'<tr<z 0.77 `z$uw
Sigma AF 21~35/3.5-4.2 e1`)3-f 3.5 E%k ]cZ 0.77 uF]D Canon EF 20~35/3.5-4.5 U .}$`+h8WT 3.4 L^5&GcHP0 0.76 b#Fk>j Pentax FA 20~35/4 AL 9!O+Ryy?\ 3.4 do=x9k@Q 0.76 "]SJbuzh Minolta AF 17~35/2.8 G KMpDlit 3.3 &v3D" J 0.75 c<+g|@A# Tokina AF 20~35/3.5-4.5 AF*ni~ 3.3 de=5=>P7 0.75 K4?t' dd] Canon 20~35/3.5 L s]F?=yEp 3.3 =0C l 0.75 9LqMQv"xW Canon EF 17~35/2.8 L {hvQ<7b 3.2 d6t)gG*5 0.74 F;d%@E_Bc Sigma AF 17~35/2.8-4 EX r|\5'ZMx 3.1 HC9vc,Fp 0.73 F,L82N6\U Vivitar AF 19~35/3.5-4.5 r21?c|IP 2.9 Yn IM- 0.72 1kvPiV=X> Minolta AF 20~35/3.5-4.5 b[{m>Fa+o# 2.8 j{Yt70Wv 0.71 `zElBD Pentax Fisheye 17~28/3.5-4.5 :c~9>GCE& 2.7 tAb;/tM3I 0.70 z`86-Ov Tokina AF 20~35/2.8 Pro bK_0NrXP 2.5 LT,iS)dY+ 0.68 v5&xY2RI7 Sigma 21~35/3.5-4.2 MF %Lh-aP{[e 2.4 m6bWmGnGC 0.67 3JlC/v#0 aJK-O"0/ 5. 特殊变焦镜头 市场上流行的一些有名的特殊变焦头分值并不高,如尼康24~120/3.5-5.6 D IF只有2.3分,MTF侧重平均值只有0.66,腾龙AF 28~200/3.8-5.6 LD(Asp Super)得分为2.7分,MTF侧重平均值为0.70。倒是佳能新推出的防抖镜头EF 28~135/3.5~5.6 IS U得分达到3.5分,MTF侧重平均值达到0.77,进入专业级成像行列。 WX%h4)z* {+@ms$z 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。 LKK{j,g7 L?3VyBE 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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