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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。 : &mYz(1q  
i5?)E7-  
  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: b3wE8Co  
)UI$ s"  
  MTF = Vo / Vi F:%= u =  
<&n3"  
  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。 v'a]SpE5  
GfUIF]X  
  实际地,怎样从MTF值看一个镜头的特性呢? $lOx 6rL  
3P6pQm'.f  
  (1) 在较低条纹密度(<20lp/mm)时,MTF值受镜头分辨力的影响较小,这时候MTF主要表现了镜头成像的对比度的高低,说白了就是镜头“软”或“硬”的区别。 l$z[Vh^UU<  
ge`)sB,  
  (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]0a8[]3  
x +! <_p  
  看看photodo的例子: Dj;h!8t.  
^TyusfOz  
(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$--Hp4   
9xB^dKM3  
  看来Nikon头的分辨力较Canon稍低,但在低一些分辨力的情况下在10 lp/mm时MTF值却与canon持平,所以Nikon头的对比度的表现力要稍高于Canon, 也就是“硬”一些。据说这是对无穷远的测试结果,我总觉得再对中距离做做测试才能对镜头有更全面的了解。 Un]`Gd]:  
7OS\j>hb~  
  总之MTF是镜头分辨力和对比度的综合体现,在不同线密度的情况下二者对MTF值的影响不同。这是为什么MTF曲线都要对几种不同线密度测试的原因。 z:^Kr"=n  
q =b.!AZy  
MTF(续) Xj&{M[k<  
{0lY\#qcE  
浅说镜头的MTF值及其对市场流行镜头的实际指导意义 kI<C\ *N  
Bg-C:Ok 2'  
镜头的MTF值在分析判断一个镜头的成像质量上的作用,已经被于琪林等人在不同的杂志报纸上给予了详尽的阐述。但是,由于其图表复杂,每个镜头在不同光圈和不同焦距处都有一个曲线图,因此,对于一般读者而言,常感到无所适从。不象对于分辨率指标那样,简单明了,一眼就可看出某镜头在中心分辨率是××线对/毫米,在边缘是××线对/毫米。但是,分辨率数据在不同的实验条件下是不可比较的,并且所测结果的离散率很大。因此就出现了“英国数据”、“美国大众摄影数据”、“德国测评”、中国的“钱元凯据”、“于琪林数据”等,令读者眼花缭乱。某一镜头在这个数据中表现非凡,位列前茅,而在另一个数据中则表现平平,评价一般,令欲购买者无所适从。好在瑞典哈苏实验室从1991年开始,使用MTF专用测试设备,固定专职检验员,八年来已经测试了400多款35mm相机镜头,分别给出了客观公正的评价,为使用者和制造商提供了指导性数据。 { Y|h;@j$  
R$K.;  
浅谈MTF值的含义 Q`7!~qV0=  
[zm&}$nnN  
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。 ;8 JJ#ED  
r[eZV"  
利用MTF值对镜头统计分析及排列 w eT33O"!1  
MfJk`-%~  
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。 _0)#-L>xKF  
yH|ucN~k5S  
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。 Z9i,#/  
`-D6:- ,w  
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。 vYL{5,t {1  
c#OZ=`  
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。 W:3u$LTf*f  
UQ$dO2^  
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: +#6WORH0S  
镜头品牌规格 Vvm6T@b M8  
得分 6ApW+/  
MTF侧重平均值 pCb@4n b  
Contax 28~85/3.3-4 $9y]>R  
4.0 3LG}x/l  
0.81  s+[_5n~  
Canon EF 28~70/2.8 L bFVz ;  
3.9 s C e7ni  
0.81 fm;1Iu#  
Nikon AF 35~70/2.8 :GIY"l'  
3.8 "ltvD\  
0.79 enF.}fo]  
Minolta AF 28~70/2.8 RoxzCFsI\  
3.7 Q[i;I bY  
0.78 .!U `,)I  
Sigma AF 28~70/2.8 EX Asp #"O9\X/B  
3.5 UIL5K   
0.77 ]b'K BAMy  
Leica 28~70/3.5-4.5 && ecq   
3.2 DA]!ndJD  
0.75 RT9fp(6*  
Tokina AF 28~70/2.6-2.8 Pro Y5-X)f  
3.1 nv{ou [vQ  
0.73 6"|PJ_@P  
Sigma AF 28~70/2.8 W$EX6jTGI  
3.0 RL~\/#  
0.73 2N5 N^S  
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。 IQGIU3O  
E5jK}1t4V  
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: h"l{cDk  
镜头品牌规格 |QAmN> 7U  
得分 z:+Xs!S  
MTF侧重平均值 Z B`!@/3X  
Leica 80~200/4 E-*udQ  
4.2 Uk S86`.  
0.83 JGn@)!$+/  
Nikon AF-S 80~200/2.8 IF-ED D csRba;Z[  
4.1 7vNS@[8  
0.82 y3 LWh}~E  
Canon EF 70~200/2.8 L 0w< iz;30  
4.1 k,X)PQc  
0.82 aMm`G}9n  
Sigma AF 70~200/2.8 Apo EX 1ikkm7  
3.9 s<E_74q1  
0.81 )09_CC!a  
Minolta AF 80~200/2.8 Apo tK g%5;v  
3.9 '(+l77G  
0.81 W;~^3Hz6  
Nikon AF 80~200/2.8 D ED "y "C#:5  
3.9 66:|)  
0.80 QdUl-(  
Contax 80~200/4 *:BN LM  
3.8 )lB-D;3[_  
0.79 ~>>o'H6  
Tokina AF 80~200/2.8 Z'S>i*Ts  
3.4 jd]MC*%  
0.76 Qyt6+xL  
Leica 70~210/4 RvDqo d  
3.3 Gg5vf]VFo  
0.75 b'3#FI=:  
Pentax FA 80~200/2.8 at7/KuY!~  
3.2 lDMYDy{<  
0.74 YX^{lD1Jj  
佳能颇有影响的EF 35~350/3.5-5.6 L镜头,在35~200毫米段表现颇佳,但在远摄端表现平平,只有业余头的水平。该镜头整体得分为3.3分,MTF侧重平均值为0.76。图丽的AF 100~300/4 Pro镜头得分为3.1分,MTF侧重平均值为0.74。 *'d5~dz=  
+8Peh9"  
3. 业余级镜头 在流行业余标准变焦镜头中,以佳能和宾得的两款头得分最高。详见下表: .IF dJ  
镜头品牌规格 SkvKzV.R;  
得分 ; wW6x  
MTF侧重平均值 Y]Su<t gX?  
Canon EF 28~105/3.5-4.5 U YV! !bI  
3.3 %{zM> le9  
0.75 _'2r=a#`  
Pentax FA 28~70/4 AL tE>3.0U0Q  
3.3 JC>}(yQA  
0.75 /%)M lG  
Canon EF 28~80/3.5-5.6 U 9 *]Z  
3.2 H#w?$?nIWu  
0.74 Kz$Ijj  
Canon EF 28~80/3.5-5.6 II U yQou8P=%  
3.1 dr'6N1B@  
0.73 ;pAkdX&b  
Ricoh P 35~70/3.4-4.5 g](m& O  
3.1 dE ^(KBF  
0.73 c^Wm~"r  
Nikon AF 28~80/3.5-5.6 D KxJJ?WyM  
3.0 \+cQiN b@  
0.72 e m>CSBx  
Tamron AF 28~80/3.5-5.6 Asp {W `/KU?u  
3.0 ;`F0 %0d  
0.72 <U1uuOt  
Nikon AF 28~85/3.5-4.5 ?KS9Dh  
2.9 &<tji8Dj  
0.72 /Zm@.%.  
Minolta MD 28~70/3.5-4.8 ~x4Y57  
2.9 *qz]vUb/0  
0.71 ry7(V:ic  
Contax 28~70/3.5-4.5 <<UlFE9"  
2.8 ?I7H ):  
0.71 i"_f46r P  
Nikon AF 28~70/3.5-4.5 D ZO}V}3  
2.8 55,vmDd  
Sigma AF 28~80/3.5-5.6 Macro 72v 9S T  
2.7 x;b'y4kH  
0.70 ?d_<S0j-)  
Minolta AF 28~80/3.5-5.6 4pc=MR  
2.7 8, B9y D  
0.70 2<.}]yi  
Ricoh 35~70/3.5-4.8 uQ8]j.0  
2.6 8,['q~z  
0.69 SKcAZC  
Pentax FA 28~80/3.5-4.7 *qpmI9m  
2.3 B\<zU  
0.66 CdEJ/G:  
Pentax FA 28~80/3.5-5.6 ]?<uf40Mm  
2.0 }* BY!5  
0.64 <m)@~s?D  
Vivitar AF 28~80/3.5-5.6 <Ft.{aNq$c  
1.8 R0m}I5Frs  
0.62 L[O+9Yh  
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: ,u\M7,a^  
镜头品牌规格 .@[+05Yw  
得分 +,PBhB  
MTF侧重平均值 ){wE)NN  
Minolta AF 100~300/4.5-5.6 APO v$,9l+p/  
3.2 ^l iyWl  
0.74 u}ab[$Q5  
Canon EF 70~210/3.5-4.5 U Y<kvJb&1*  
3.1 wk-ziw  
0.74 \ wnQ[UNjP  
Vivitar 70~210/2.8-4 Series 1 _{ ?1+  
3.0 sRYFu%  
0.73 Hi|Oeu  
Sigma  70~210/4-5.6 .|o7YTcR:  
2.9 dc:|)bK M  
0.72 o3uv"# C  
Pentax FA 70~200/4-5.6 T4Zp5m")  
2.9 _A%z^&k(i  
0.72 KU$.m3A>  
Minolta AF 70~210/3.5-4.5 AQ-PY  
2.9 Os[^ch  
0.72 ~j8x"  
Nikon AF 70~210/4-5.6 D _#-(XQa  
2.8 &&t4G}*  
0.71 0iHK1Pt}  
Minolta AF 70~210/4.5-5.6 #X|'RL($  
2.7 r$0" Y-a  
0.69 -i 6<kF-W  
Yashica AF 70~210/4.5 ~+4OG 0  
2.7 IY :iGn8R  
0.69 Y&+<'FA  
Ricoh P 70~210/4.5-5.6 O":x$>'t  
2.6 l tQ:c  
0.69 Q=>@:1=  
Minolta AF 80~200/4.5-5.6 ,.F,]m=  
2.6 E8)C_[QJ`  
0.69 FK+jfr [  
Canon EF 100~300/4.5-5.6 U -3bl !9h^  
2.4 YSeXCJ:Iy  
0.67 Hk.+1^?%  
Pentax FA 100~300/4.5-5.6 +[D=2&tmk  
2.4 BQ".$(c q  
0.67 \O\onvEa  
4. 超广角变焦镜头(不分专业业余): _H%ylAt1j  
镜头品牌规格 L5PN]<~T  
得分 Xhi9\wteYw  
MTF侧重平均值 5 {'%trDEy  
Tamron SP AF 20~40/2.7-3.5 Cee?%NaTS  
3.7 dG6Mo76  
0.78 @(oz`|*  
Nikon AF 20~35/2.8 D IF >#xpg&2x  
3.6 #d__  
0.78 GHH1jJ_[7  
Canon EF 20~35/2.8 L J6&;pCAi  
3.5 1C'lT,twl  
0.77 2<|+h= &  
Sigma AF 21~35/3.5-4.2 1Te: &d  
3.5 {TlS)i`  
0.77 $yhQ)@#1  
Canon EF 20~35/3.5-4.5 U &OWiA;e?f  
3.4 \e( h6,@  
0.76 |W{z,e01x  
Pentax FA 20~35/4 AL y{5ZC~Z<!  
3.4 \6nWt6M  
0.76 #;2Ju'e#z  
Minolta AF 17~35/2.8 G HJoPk'p%  
3.3 =yvyd0|35  
0.75 }1Q]C"hY  
Tokina AF 20~35/3.5-4.5  +loD{  
3.3 2&06Db(  
0.75 wcB-)Ra  
Canon 20~35/3.5 L +9,"ne1'e  
3.3 l}Jf;C*j1z  
0.75 rzEE |  
Canon EF 17~35/2.8 L  |o=eS&)  
3.2 HWD  
0.74 >/}v8 k1v  
Sigma AF 17~35/2.8-4 EX jjEkz 5  
3.1 > : \lDz  
0.73 zj"J~s;?  
Vivitar AF 19~35/3.5-4.5 j9%=8Dn.<  
2.9 RLecKw&1{3  
0.72 zziujs:  
Minolta AF 20~35/3.5-4.5 :] {+ 3A  
2.8 EKq9m=Ua@o  
0.71 TfVB~"&  
Pentax Fisheye 17~28/3.5-4.5  fW|1AUD,  
2.7 (fb&5=Wzw  
0.70 4AzS~5S  
Tokina AF 20~35/2.8 Pro g:O~1jq  
2.5 >\3=h8zw  
0.68 ~vBmW_j  
Sigma 21~35/3.5-4.2 MF )^L+iht  
2.4 e{c%o;m(  
0.67 jA<v<oV  
ZKPnvL70  
5. 特殊变焦镜头 市场上流行的一些有名的特殊变焦头分值并不高,如尼康24~120/3.5-5.6 D IF只有2.3分,MTF侧重平均值只有0.66,腾龙AF 28~200/3.8-5.6 LD(Asp Super)得分为2.7分,MTF侧重平均值为0.70。倒是佳能新推出的防抖镜头EF 28~135/3.5~5.6 IS U得分达到3.5分,MTF侧重平均值达到0.77,进入专业级成像行列。 ,W7\AY07]  
3($%AGKJ  
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。 m3\lm@`)O  
r4A%`sk@  
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。。。 -^Baxkq(YM  
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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