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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。 !l| v O(
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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: z%$ E6Im
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MTF = Vo / Vi =y -L'z&r
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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。 5OeTOI()&5
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实际地，怎样从MTF值看一个镜头的特性呢？ KiYO,nD;\
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(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。 OzY55
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(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)。 P y7!_TX
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看看photodo的例子： @ )s;u}H
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(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 uw!
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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。 ]@X5' r"
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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。 jy@vz,/:%5
KilgeN:
MTF（续） AQ n>K{M
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浅说镜头的MTF值及其对市场流行镜头的实际指导意义 *uHL'Pe;m
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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。 <X[TjP
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浅谈MTF值的含义 !w iW#PR
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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。 . K`OEdr<
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利用MTF值对镜头统计分析及排列 J-*&&
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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。 b`"E(S /
q/y4HT, x
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。 0#(K}9T)
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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。 z'@j9vT
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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。 KHwzQ<Z3
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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： p@epl|IZp
镜头品牌规格 [A$5~/Q{U1
得分 h( }$-' g
MTF侧重平均值 z_%G{H+:l
Contax 28～85/3.3-4 Jf\lnJTyU8
4.0 +mRFHZG
0.81 B z}Dgbb
Canon EF 28～70/2.8 L
.G}E
3.9 m-f "EFmP
0.81 csn/h$`- @
Nikon AF 35～70/2.8 Y.I-h l1<r
3.8
V|=PaO
0.79 6#~"~WfP Q
Minolta AF 28～70/2.8 !NWz
3.7 g\MHv#v*k
0.78 n8( B%KF
Sigma AF 28～70/2.8 EX Asp y*2R#jTA
3.5 8r
'
0.77 6BIP;, M=
Leica 28～70/3.5-4.5 3wX mX
3.2 0_yE74i
0.75 8
v NgePn
Tokina AF 28～70/2.6-2.8 Pro vW4~\ ]
3.1 O v3W;jD
0.73 (]wi^dE
Sigma AF 28～70/2.8 b *IJ +
3.0 *S _e:^
0.73 %M8Egr 2|0
腾龙最新推出的AF 28～105/2.8LD专业镜头，得分只有2.4分，MTF值为0.67。尼康新推出的AF-S 28～70/2.8 ED的MTF值尚未测试。 gLv|Hu7
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在常用专业级中远变焦镜头中，徕卡80～200/4镜头最好。各镜头位次排列如下： Q(SVJ
镜头品牌规格 c> fLSf
得分 FFXDt"i2
MTF侧重平均值 Y wGc[9=n
Leica 80～200/4 `x:znp} '
4.2 PoMkFG6
0.83 M0!;{1
Nikon AF-S 80～200/2.8 IF-ED D ||v=in
4.1 <% eY>E
0.82 kg[u@LgvoN
Canon EF 70～200/2.8 L 'Z2:u!E
4.1 `mPmEV<
0.82 f])?Gw
Sigma AF 70～200/2.8 Apo EX ZK5(_qW&i
3.9 uY0V!W
0.81 fs4pAB #F
Minolta AF 80～200/2.8 Apo %VYQz) yW
3.9 5zJkPki
0.81 HE&,?vioy
Nikon AF 80～200/2.8 D ED !mFo:nQ)}
3.9 D^Dm, -
0.80 U
-~%-gFC
Contax 80～200/4 L/(e/Jalg
3.8 !-
f>*| @
0.79 PpM Z-f@
Tokina AF 80～200/2.8 8>x.zO_.c>
3.4 zi:F/TlUC
0.76 ,oe
e'
Leica 70～210/4 BmYU#h
3.3 GkMNV7"m
0.75 qG"|,bA
Pentax FA 80～200/2.8 iU^ 4a
3.2 -Nmf}`_
0.74 7= XQgbY/
佳能颇有影响的EF 35～350/3.5-5.6 L镜头，在35～200毫米段表现颇佳，但在远摄端表现平平，只有业余头的水平。该镜头整体得分为3.3分，MTF侧重平均值为0.76。图丽的AF 100～300/4 Pro镜头得分为3.1分，MTF侧重平均值为0.74。 aKs!*uo0H
)6)|PzMQ'
3. 业余级镜头 在流行业余标准变焦镜头中，以佳能和宾得的两款头得分最高。详见下表： G],+ ?E_,
镜头品牌规格 \Ekez~k{`
得分 3(P^PP8
MTF侧重平均值 "_+X#P
x
Canon EF 28～105/3.5-4.5 U )hk=wu6
3.3 #1Mk9sxo
0.75 cJA0$)JP&
Pentax FA 28～70/4 AL qx
3.oU
3.3 O;[PEV ~
0.75 ($(6]?J(?7
Canon EF 28～80/3.5-5.6 U , >Y. !
3.2 (PGmA>BT
0.74 W9 y8dw.
Canon EF 28～80/3.5-5.6 II U FcIH <_r
3.1 m6V1m0M
0.73 rP ;~<IxEr
Ricoh P 35～70/3.4-4.5 V2es.I
3.1 %9M ; MK
0.73 1W~-C B>
Nikon AF 28～80/3.5-5.6 D +C;ZO6%w
3.0 Y=X"YH|
0.72 OdQ >h$ gZ
Tamron AF 28～80/3.5-5.6 Asp <0P `ct0,i
3.0 1 hZM) )
0.72 bI[!y#_z4
Nikon AF 28～85/3.5-4.5 !N$4.slr<p
2.9 ;KQ'/n II
0.72 B2d$!A ny
Minolta MD 28～70/3.5-4.8 \$;\,p p
2.9 w :FH2*
0.71 w%S<N
Contax 28～70/3.5-4.5 .u7d
2.8 ?3SlvKI}H`
0.71 +a zPpGZ=
Nikon AF 28～70/3.5-4.5 D m?<8 ':
2.8 ?Z4& j'z<
Sigma AF 28～80/3.5-5.6 Macro OpxVy _5,
2.7 3+A 0O%0*
0.70 gZM{]G Q
Minolta AF 28～80/3.5-5.6 ?^BsR
2.7 ;YZ w{|gsh
0.70 miS+MK"
Ricoh 35～70/3.5-4.8 $pk3d+0B
2.6 $ O}gl Q
0.69 yfTnj: Fz
Pentax FA 28～80/3.5-4.7 0nx
<f>n
2.3 8e>;E
0.66 ?; )(O 2p
Pentax FA 28～80/3.5-5.6 1+eC'&@Xjt
2.0 BCUw"R#
0.64 gp- wl u4
Vivitar AF 28～80/3.5-5.6 #PXl*~PrQ/
1.8 bG ^eP :r
0.62 X z]}cRQ[
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： DDAqg x
镜头品牌规格 YD@V2 g K
得分 n OQ+oqM<
MTF侧重平均值 uzp !Y&C
Minolta AF 100～300/4.5-5.6 APO 7/Lbs
3.2 v@>hjie
0.74 );))kYr
Canon EF 70～210/3.5-4.5 U A X'(xb,
3.1 Br#]FB|tD
0.74 Slv}6at5
Vivitar 70～210/2.8-4 Series 1 ULU
]k#
3.0 g ?= B{V
0.73 G QF7]j/
Sigma 70～210/4-5.6 BOwkC;Q[
2.9 EVq<gGy
0.72 1pzU=!R?-O
Pentax FA 70～200/4-5.6 WDzov9ot
2.9 $ya#-pi`;
0.72 t9 m`K9.\
Minolta AF 70～210/3.5-4.5 B|extWwu
2.9 {qLnwy!i
0.72 Nq*\{rb
Nikon AF 70～210/4-5.6 D a*SJHBB
2.8 gEi" m5po
0.71 [j93Mp
Minolta AF 70～210/4.5-5.6 f[|xp?ef
2.7 d=>5%$:v
0.69 :hMuxHr
Yashica AF 70～210/4.5 |q I_9#M\(
2.7 ;7m>40W
0.69 &q":o 'q
Ricoh P 70～210/4.5-5.6 W
8E<P y
2.6 $u3N ',&
0.69 9MHb<~F
Minolta AF 80～200/4.5-5.6 R4IFl
z
2.6 #h r!7Kc;N
0.69 V7lDuiAI
Canon EF 100～300/4.5-5.6 U k.lnG5e
2.4 <CA
lJ
0.67 l>=c]
Pentax FA 100～300/4.5-5.6 x(S 064
2.4 p ^L6uM
0.67 t#P)KcWOt
4. 超广角变焦镜头（不分专业业余）： x7NxHTL
镜头品牌规格 ;Rnb^t6Z
得分 e9%6+ 9Y
MTF侧重平均值 |Cen5s
W&
Tamron SP AF 20～40/2.7-3.5 sW X
3.7 C62<pLJf
0.78 "V9!srIC
Nikon AF 20～35/2.8 D IF ]AHUo;(f%
3.6 }VFSF/\^
0.78 2}}~\C}o+
Canon EF 20～35/2.8 L *F Ag^G&1
3.5 .K93VTzy
0.77 s e1ipn _A
Sigma AF 21～35/3.5-4.2 A9R}74e4g
3.5 m0#hG
x
0.77 r;'!qwr
Canon EF 20～35/3.5-4.5 U )l"0:1I g
3.4 -5qO}^i$a
0.76 y%GV9
Pentax FA 20～35/4 AL 2`},;i~[
3.4 }.hBmhnZmI
0.76 Vnl~AQfk|
Minolta AF 17～35/2.8 G JBYQ7SsAS0
3.3 S2NsqHJr
0.75 %*/[aq, #
Tokina AF 20～35/3.5-4.5 ._R82 gy
3.3 K)v(Z"
0.75 !uZ +r%
Canon 20～35/3.5 L Mfz5:'
3.3 $K iMu
0.75 k]JLk"K
Canon EF 17～35/2.8 L vbFAS:Y:+
3.2 8t^"1ND
0.74 IM#+@vv
Sigma AF 17～35/2.8-4 EX -@73" w/
3.1 Rsulp#['
0.73 t b
i;X=5
Vivitar AF 19～35/3.5-4.5
V|D;7
2.9 y jpj J
0.72 f"tO*/|`
Minolta AF 20～35/3.5-4.5 vIRE vj#U
2.8 SB;Wa%
0.71 .d fTv/n
Pentax Fisheye 17～28/3.5-4.5 #[si.rv->
2.7 a}
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0.70 Dxe|4"%^
Tokina AF 20～35/2.8 Pro ]@f6O *&=
2.5 m<yA]
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0.68 c`>\R<Z ]
Sigma 21～35/3.5-4.2 MF w iq{ Jo#
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0.67 Y!`?q8z$G
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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。 X X F9oy8
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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。 |B n=$T]
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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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