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lchg_yy 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。 Wb^g{F!W  
R6GlQ G  
  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: C?g*c  
0x,4H30t(  
  MTF = Vo / Vi LmROG-9  
m aQDD*  
  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。 +q432ZG  
k^UrFl  
  实际地,怎样从MTF值看一个镜头的特性呢? l@<Jp *|  
,/p .!+  
  (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。 d$MewDW UN  
Q;z'"P   
  (2) 在高条纹密度(>40lp/mm)时,MTF值则主要体现镜头分辨能力的大小。(对比度也有影响,但此时不是主要因素)。 Q^lgtb  
uF*tlaV6  
  看看photodo的例子: 'A/{7*,  
S U P  
(1)Nikkor 35mm/1.4ais:Weighted MTF 1 0 lp/mm: 0,89Weighted MTF 20 lp/mm: 0,76Weighted MTF 40 lp/ mm: 0,52(2)Canon 35mm/1.4L USM:Weighted MTF 10 lp/mm: 0,89W eighted MTF 20 lp/mm: 0,78Weighted MTF 40 lp/mm: 0,59 do< N+iK  
Ao9=TC'v$'  
  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。 ]MMXpj,9h  
!1+!;R@&H>  
  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。 :WSszak  
i@YM{FycX  
MTF(续) Oh=Kl3xs  
#@uF?8u  
浅说镜头的MTF值及其对市场流行镜头的实际指导意义 `C*psS  
f1Gyl  
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。 }Mc&yjhMrg  
te3\MSv;O  
浅谈MTF值的含义 4Z{ r  
v`"BXSmp{  
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。 ALR`z~1  
Eds{-x|10  
利用MTF值对镜头统计分析及排列 S)@) @3  
N2EX`@_2  
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。 {*qz<U >  
M ~6k[ew  
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。 Zdu8axK:  
o2riy'~  
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。 JZrZDW>M  
d a.6Z!a  
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。 c~Z\|Y`#B  
rx(z::  
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: B}ASZYpW>  
镜头品牌规格 NK(; -~{P  
得分 N07FU\<9  
MTF侧重平均值 1d~cR  
Contax 28~85/3.3-4 m-|~tve  
4.0 b@N*W]  
0.81 ^: V6=  
Canon EF 28~70/2.8 L ')v<MqBr  
3.9 mr#XN&e  
0.81 0o&c8?@j  
Nikon AF 35~70/2.8 X7fJ+C n  
3.8 'ul~f$ V  
0.79 @I0[B<,:G  
Minolta AF 28~70/2.8 E{Y)=tW[  
3.7 %-, -:e  
0.78 0VlB7oF  
Sigma AF 28~70/2.8 EX Asp R`emI7|  
3.5 C'//(gjQ-G  
0.77 ! ^U!T\qDi  
Leica 28~70/3.5-4.5 vWpkU<&3|  
3.2 [=KA5c<  
0.75 MF~Tr0tOC  
Tokina AF 28~70/2.6-2.8 Pro 6 g`Y~ii  
3.1 w^aI1M50  
0.73 )3KQ QGi8  
Sigma AF 28~70/2.8 j.y8H  
3.0 79Si^n1\  
0.73 &o*f*(C2  
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。 }c0EGoU}?  
>c 5V VA8  
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: q6 Rr?  
镜头品牌规格 =L?(mNHT  
得分 Snf1vH  
MTF侧重平均值 p4'Qki8Hd  
Leica 80~200/4 +zLh<q0  
4.2 JRl`evTS  
0.83 3XomnL{  
Nikon AF-S 80~200/2.8 IF-ED D 9zK5Y+!  
4.1 d|(@#*{T]  
0.82 J+6bp0RIh  
Canon EF 70~200/2.8 L `(7HFq<N  
4.1 V:8ph`1  
0.82 /5c;,.hm1R  
Sigma AF 70~200/2.8 Apo EX *~%# =o  
3.9 u|a+ :r)*4  
0.81 Q:~>$5Em5  
Minolta AF 80~200/2.8 Apo %.*?i9}  
3.9 !@[@xdV  
0.81 ROB/#Td  
Nikon AF 80~200/2.8 D ED @`6db  
3.9 cfEi]  
0.80 3d@$iAw1<  
Contax 80~200/4 <n:j@a\up0  
3.8 [J.-gN$X@  
0.79 qhiO( !jK  
Tokina AF 80~200/2.8 ?YO$NYwE  
3.4 D.\s mk  
0.76 =5sUpP V(  
Leica 70~210/4 WhHnF*I  
3.3 'YcoF;&[C  
0.75 N6BFs(  
Pentax FA 80~200/2.8 -K K)}I`  
3.2 hVAP )"5  
0.74 KvrcO#-sL  
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。 tzeS D C  
>b.wk3g@>  
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: \y G//  
镜头品牌规格 BiUOjQC#  
得分 ,!RbFME&H  
MTF侧重平均值 P`K?k<  
Canon EF 28~105/3.5-4.5 U k*8 ld-O  
3.3 KF[P /cFI  
0.75 )./%/ _*K  
Pentax FA 28~70/4 AL noBGP/Av=:  
3.3 T53|*~u  
0.75 7]~65@%R-&  
Canon EF 28~80/3.5-5.6 U  {u}Lhv  
3.2 ;(0E#hGN  
0.74 3d2|vQx,K  
Canon EF 28~80/3.5-5.6 II U |oSx*Gh  
3.1 .7*3V6h=F  
0.73 8Jd\2T7h  
Ricoh P 35~70/3.4-4.5 j'V# =vH  
3.1 t6u01r{~`  
0.73 *$ihNX]YG  
Nikon AF 28~80/3.5-5.6 D <XV\8Y+n  
3.0 V+mTo^  
0.72 rN'')n/F  
Tamron AF 28~80/3.5-5.6 Asp W7a aL  
3.0 #O< 2wMb2<  
0.72 ]KS|r+  
Nikon AF 28~85/3.5-4.5 >!vb;a!  
2.9 {/x["2a1  
0.72 Q_bF^4gt  
Minolta MD 28~70/3.5-4.8 Vn`-w  
2.9 [4qx+ypT  
0.71 }?pY~f  
Contax 28~70/3.5-4.5 k{op,n#  
2.8 :dtX^IT  
0.71 IQFt4{aK3  
Nikon AF 28~70/3.5-4.5 D |uT&`0T'e`  
2.8 =U6%Wdth  
Sigma AF 28~80/3.5-5.6 Macro 6O^'J~wiI  
2.7 +6=2B0$ r  
0.70 / ;U  
Minolta AF 28~80/3.5-5.6 :RsO $@0G  
2.7 mr+J#  
0.70 HCh;Xi  
Ricoh 35~70/3.5-4.8 XCNfogl  
2.6 Xj/U~  
0.69 b5hJaXJN  
Pentax FA 28~80/3.5-4.7 8:%=@p>$  
2.3 qV%t[>  
0.66 +X4O.6Mn  
Pentax FA 28~80/3.5-5.6 :&#HrD[KT  
2.0 sbZ$h <  
0.64 &R54?u^A  
Vivitar AF 28~80/3.5-5.6 KWVEAHIn  
1.8  q$$:<*Uy  
0.62 ~:Jw2 P2z  
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: a}Db9=  
镜头品牌规格 }E5oa\ 1u  
得分 sE4= 2p`x  
MTF侧重平均值 47R4gs#W  
Minolta AF 100~300/4.5-5.6 APO W|K"0ab  
3.2 h 7feZ_  
0.74 '/^bO#G:  
Canon EF 70~210/3.5-4.5 U j +j2_\  
3.1 a1;P2ikuK  
0.74 ?=:wIMV  
Vivitar 70~210/2.8-4 Series 1 h&3*O[`  
3.0 @(Mg>.P  
0.73 3"O)"/"Q.  
Sigma  70~210/4-5.6 FhZ^/= As  
2.9 ,?"cKdiZ  
0.72 ~c>*3*  
Pentax FA 70~200/4-5.6 *xEcX6ZHX  
2.9 6&p I{  
0.72 olNgtSX  
Minolta AF 70~210/3.5-4.5 _pSCv:3T  
2.9 \#P>k;D  
0.72  rO]7 g  
Nikon AF 70~210/4-5.6 D |=C&JA  
2.8 3/P# 2&jt  
0.71 lW^bn(_gQ  
Minolta AF 70~210/4.5-5.6 EP.nVvuL  
2.7 9o<}*L   
0.69 ~$1Zw&X  
Yashica AF 70~210/4.5 {{b&l!  
2.7 L-}>;M$Y)  
0.69 2s{PE  
Ricoh P 70~210/4.5-5.6 u~#QvA~]  
2.6 cd8~y  
0.69 W+3ZuAP\n  
Minolta AF 80~200/4.5-5.6 )D ^.{70N  
2.6 ;=IC.<Q<}  
0.69 KX e/i~AS  
Canon EF 100~300/4.5-5.6 U }]1=?:tX%  
2.4  8+no>%L  
0.67 <szD"p|K  
Pentax FA 100~300/4.5-5.6 q=bW!.#?  
2.4 VvuwgJX  
0.67 Mg H,"G  
4. 超广角变焦镜头(不分专业业余): yvxdl=s  
镜头品牌规格 +8e~jf3E1  
得分 o9)pOwk7;  
MTF侧重平均值 8*rd`k1 |g  
Tamron SP AF 20~40/2.7-3.5 Qe=,EXf  
3.7 MWv_BXQ  
0.78 [KA&KI^hF  
Nikon AF 20~35/2.8 D IF ViV"+b#gu  
3.6 BJI}gm2y  
0.78 t^HQ=*c  
Canon EF 20~35/2.8 L 7XKPC+)1ya  
3.5 ,?Pn-aC +  
0.77 +I$c+WfU  
Sigma AF 21~35/3.5-4.2 b#U nE  
3.5 Ri]7=.QI`  
0.77 z?$F2+f&  
Canon EF 20~35/3.5-4.5 U =M"H~;f]  
3.4 0-H!\IB  
0.76 IUco 8  
Pentax FA 20~35/4 AL kTG4h@w  
3.4 3L$_OXx  
0.76 ZhqrN]x  
Minolta AF 17~35/2.8 G  zk8 o[4  
3.3 k0IW,z%  
0.75 7n*,L5%?]4  
Tokina AF 20~35/3.5-4.5 s`* 'JM<  
3.3 -.A%c(|Q  
0.75 p<1z!`!P  
Canon 20~35/3.5 L )X{x\ /N  
3.3 Qmxe*@{`  
0.75 Jy)E!{#x  
Canon EF 17~35/2.8 L 7;dTQ.%n  
3.2 :34#z.O  
0.74 rQ|^H Nj  
Sigma AF 17~35/2.8-4 EX uP<w rlW  
3.1 L(a&,cdh  
0.73 qd*3| O^  
Vivitar AF 19~35/3.5-4.5 )3<|<jwcx  
2.9 h8;B+#f`  
0.72 /C(lQs*l  
Minolta AF 20~35/3.5-4.5 D"o}XTH  
2.8 < aeBhg%  
0.71 r\7F}ZW/  
Pentax Fisheye 17~28/3.5-4.5 yX%T-/XJ  
2.7 c"BFkw  
0.70 3V:{_~~  
Tokina AF 20~35/2.8 Pro ~_WsjD0O  
2.5 GOJ*>GpS  
0.68 d (Ufj|;  
Sigma 21~35/3.5-4.2 MF ,i>u>YNZ  
2.4 x2p}0N  
0.67 nU]n]gd  
Xd%c00"U  
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。 CJB   
;xFx%^M}br  
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。 ;V(- ;O  
$ o rN>M42  
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。
scorebean 2010-02-10 12:18
MTF說穿了就是PSF的空間頻率響應
zhugerufeng 2010-07-04 14:12
very good.
luckytim 2010-09-25 15:04
很好的文章
joyinmay 2011-02-24 10:00
看完了还是不懂,有没有通俗易懂的?
drymatini 2011-07-06 11:48
啥都通俗易懂 还要用脑子么?
空空也 2012-12-01 16:05
very dood
空空也 2012-12-16 21:33
very dood
空谷幽蓟 2012-12-31 09:19
看完了,长进了~
wangyue8 2013-04-26 12:55
非常有帮助 谢谢
wangyue8 2013-04-26 12:55
不错啊
砺剑158 2013-05-22 23:33
感谢分享啊
bairuizheng 2013-05-22 23:48
非常有帮助 谢谢 !
bairuizheng 2013-05-23 00:37
很好的文章
爬格子的树 2013-06-17 15:10
咋还有啥哈苏实验室。。。都不知道查证一下。。。除非几大镜头商自己合起来编个测试方法,就像光伏的IEC,UL 类似。。。。不然不可能有一家之言能服众家之意。。。 )8`7i{F  
不同算法不同测试仪器不同测试方法结果就是不一样的MTF...
sherrysun 2014-03-31 13:14
学习一下
arashi 2017-08-29 11:48
谢谢楼主分享
1508351475 2017-09-02 11:14
点赞点赞!!
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