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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。 x/s:/YN'
G+c&e:ip<
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: V(& L
P'<i3#;7X
MTF = Vo / Vi lju5+0BSb
)O[8 D
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。 u2#q7}
6Ryc&z5
实际地，怎样从MTF值看一个镜头的特性呢？ ']nIa7
(@^9oN~}
(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。 e1Db
+ QBV
N?@^BZ
(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)。 9~ UR(Ts}l
0!\gK <,z
看看photodo的例子： [(n5-#1S
:qo[@ x{
(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 Mk*4J]PP
e i=
4u'
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。 FF8j W1
Vl^x_gs#_]
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。 uc,>VzdB
2* g2UP
MTF（续） S|=)^$:
b~^'P
浅说镜头的MTF值及其对市场流行镜头的实际指导意义 LW<Lg N"L-
\92M\S
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。 vsI;ooR>
#eJfwc1JY
浅谈MTF值的含义 vC,F E
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#4AU&UM+i
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。 (XOz_K6c%K
}%XB*pz Q
利用MTF值对镜头统计分析及排列 g]f<k2
Ft>B% -;
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。 ]>~.U ~
"==c
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。 ^y>V-R/N
IgbuMEfL
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。 9':Ipf&x
@ 51!3jeu
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。 Ny"9!3V
Sj ovL@X
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： -)-: rRx-
镜头品牌规格 v
o:KL%)
得分 >9w^C1"
MTF侧重平均值 ^$oa`B^2JM
Contax 28～85/3.3-4 ^ ?e[$}
4.0 T]0K4dp+
0.81 4b}p[9k
Canon EF 28～70/2.8 L #s~ITG #H
3.9 K Le6V+ki*
0.81 z_(l]Ern}
Nikon AF 35～70/2.8 Z&^vEQ
3.8 }zA|M9%E
0.79 @C-dCC?
Minolta AF 28～70/2.8 1
k!gR
3.7 ^fKKsfIf
0.78 I e!KIU
Sigma AF 28～70/2.8 EX Asp 0fa f4LzU!
3.5 5^uX!_ r`
0.77 K 14.!m
Leica 28～70/3.5-4.5 zDYJe_m ~
3.2 .;? ha'
0.75 lsV> sW4]Z
Tokina AF 28～70/2.6-2.8 Pro 2\{/|\
3.1 O4-#)#-)S~
0.73 di_ N}x*
Sigma AF 28～70/2.8 x6>WvF Z
3.0 }*XF- U
0.73
e$
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。 BSS4} qyS
]oix))'n
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： GGHMpQ
镜头品牌规格 C^C'!
得分 ';eA aDM
MTF侧重平均值 n}NUe`E_h
Leica 80～200/4 djf8FNnn
4.2 Wr Wz+5M8
0.83 V,ZRX}O
Nikon AF-S 80～200/2.8 IF-ED D pz2E+o
4.1 s,-<P1}/
0.82 "j%Gr :a
Canon EF 70～200/2.8 L #d8]cm=
4.1 34k(:]56|
0.82
mC ]Krnx
Sigma AF 70～200/2.8 Apo EX _u-tRHh|A
3.9 v 'L"sgW6I
0.81 SFWS<H(IN
Minolta AF 80～200/2.8 Apo @ &c@
3.9 Gyu = }
0.81 M|{KQ3q:9
Nikon AF 80～200/2.8 D ED L%7WHtU*#
3.9 [Qk j}
0.80 ;|rF P
Contax 80～200/4 Uwiy@ T Z
3.8 %Y`)ZKh
0.79 ,vi6<C\
Tokina AF 80～200/2.8 :@~3wD[y
3.4 -}qay@cDt
0.76 mznE Cy
Leica 70～210/4 9MRe?
3.3 /\jRr7 Cd
0.75 =aT8=ihP
Pentax FA 80～200/2.8 H ow:_ Hj
3.2 Qe[ai?iJkt
0.74 I~
SFY>s
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。 :)_P7k`>e/
NnZ_x>R
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： bB.nevb9p
镜头品牌规格 D5T0o"A
得分 7Il
/+l(
MTF侧重平均值 arPqVMVr
Canon EF 28～105/3.5-4.5 U [:Odb?+ `F
3.3 '\7&I z:%
0.75 mpCKF=KL.
Pentax FA 28～70/4 AL ELV$!f|u
3.3 =>C3IR/
0.75 d cht8nX7~
Canon EF 28～80/3.5-5.6 U xI=[=;L
3.2 x JzO?a '
0.74 9NC6q-2
Canon EF 28～80/3.5-5.6 II U jK=-L#hz
3.1 i V%tn{fc
0.73 ZONe}tv:
Ricoh P 35～70/3.4-4.5 Xo4K!U>TzZ
3.1 QEL3b4Vm
0.73 0.Nik^~
Nikon AF 28～80/3.5-5.6 D 0Ioa;Xg On
3.0 &_6B{Q
0.72 u|8V7*)3
Tamron AF 28～80/3.5-5.6 Asp :'dH)yO
3.0 .!Q[kn0a
0.72 rUF= uO(
Nikon AF 28～85/3.5-4.5 9%uJ:c?
2.9 0Z[8d0
0.72 7+p=4i^@Zs
Minolta MD 28～70/3.5-4.8 d 'wWj
2.9 V@>s]]HMq#
0.71 *}i.,4+y
Contax 28～70/3.5-4.5 * C(XGX\?-
2.8 T*C]:=)
0.71 zTt6L6:u
Nikon AF 28～70/3.5-4.5 D
Et0;1
2.8 ;lo!o9` <
Sigma AF 28～80/3.5-5.6 Macro ?To r)>A'
2.7 ~); 7D'[
0.70 l7JY`x
Minolta AF 28～80/3.5-5.6 F0 FF:><
2.7 Co>=<\yi
0.70 U,u\o@3A
Ricoh 35～70/3.5-4.8 ZA4vQDW
2.6 Vz&!N/0i
0.69 q>ps99[=
Pentax FA 28～80/3.5-4.7 Y f(QU`w_
2.3 >H?{=H+/#
0.66 ]q@6&]9
Pentax FA 28～80/3.5-5.6 pEE. %U
2.0 co%ttH\ n
0.64 {^
^)bf|1'
Vivitar AF 28～80/3.5-5.6 D@>^_cTO24
1.8 .qBf`T;
0.62 HI30 -$9
在流行业余远摄变焦镜头中，美能达AF 100～300/4.5-5.6得分最高。详见下表： 1e#}+i!a
镜头品牌规格 t1YVE%`w
得分 * 7 o (
MTF侧重平均值 t |aBe7t7
Minolta AF 100～300/4.5-5.6 APO It@.U|
3.2 e[7n`ka
'
0.74 Ol'Ct'_k,"
Canon EF 70～210/3.5-4.5 U LN?W~^gsR
3.1 9I C|2w66
0.74 _YW1Mk1
Vivitar 70～210/2.8-4 Series 1 G u-#wv5@
3.0 /_P 5 U E(
0.73 I vQ]-A}N
Sigma 70～210/4-5.6 W`^Zb[
2.9 LMrb
1lg$
0.72 <k&Q"X:"
Pentax FA 70～200/4-5.6 z\8Kz ]n~
2.9 -P<e-V%<
0.72 Vn6 g(:\w
Minolta AF 70～210/3.5-4.5 >I3#ALF
2.9 -q BrJ1*
0.72 y#Ao6Od6
Nikon AF 70～210/4-5.6 D h+! Ld^'c
2.8 39QAj&
0.71 [g:ZIl4p\P
Minolta AF 70～210/4.5-5.6 w"O^C R)
2.7 [ENm(e$sI
0.69 a 8Jn.!
Yashica AF 70～210/4.5 S& % G B
2.7 DUxj^,mf,
0.69 k!K}< sX2
Ricoh P 70～210/4.5-5.6 FaC;vuSpy
2.6 7 p(^I*|
0.69 sV+/JDl
Minolta AF 80～200/4.5-5.6 geL)v7t+#
2.6 <8>gb!D G
0.69 jd|? aK;(
Canon EF 100～300/4.5-5.6 U }^;Tt-*k
2.4 Tt.wY=,K
0.67 hGx)X64Mw
Pentax FA 100～300/4.5-5.6 "]81+
D
2.4 S Xn1v.6
0.67 PYYOC"$
4. 超广角变焦镜头（不分专业业余）： O<Rm9tZ8
镜头品牌规格 CfA^Xp@vc
得分 R g 7 O
MTF侧重平均值 {i )k# `
Tamron SP AF 20～40/2.7-3.5 hTZaI *
3.7 Tp&03
0.78 'Jww}^h1
Nikon AF 20～35/2.8 D IF E-_FxBw
3.6 L<encPJt
0.78 "M D
Canon EF 20～35/2.8 L Iq`:h&'!L
3.5 \e64Us>"x
0.77 o/ bmS57
Sigma AF 21～35/3.5-4.2 Cvr?%+)$M
3.5 @sRUl
,M;Z
0.77 !S A j V)
Canon EF 20～35/3.5-4.5 U K'EGm #I
3.4 s_A<bW566F
0.76 |'xVU8
Pentax FA 20～35/4 AL z{w!yMp"
3.4 *P,dR]-m
0.76 s)ymm7?
Minolta AF 17～35/2.8 G =^m,|j|d>4
3.3 c0.i
0.75 01VEz
8[\
Tokina AF 20～35/3.5-4.5 Mvq5s +.
3.3 `x2Q:&.H`
0.75 SR@yG:~
Canon 20～35/3.5 L ZtPq */'
3.3 u6{= Z :
0.75 SnsOuC5Ah
Canon EF 17～35/2.8 L vs-%J 6}G
3.2 Z?yMy zT
0.74 $gU6=vN1#
Sigma AF 17～35/2.8-4 EX #;59THdtPk
3.1 pBV_'A}ioh
0.73 c|8[$_2
Vivitar AF 19～35/3.5-4.5 AvF:$ kG
2.9 WZ @/' [
0.72 Fp52 |w_
Minolta AF 20～35/3.5-4.5 XLe8]y=
2.8 6 KuB<od
0.71 m %A h]x;
Pentax Fisheye 17～28/3.5-4.5 #jAlmxN
2.7 e|)6zh<O:
0.70 ns|)VX
Tokina AF 20～35/2.8 Pro I^>m-M.
2.5 ?-mDvW
0.68 qP6 Yn JWl
Sigma 21～35/3.5-4.2 MF $xRZU9 +
2.4 *GxOiv7"4W
0.67 Wy{xTLXk2
0F$;]zg
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。 $e66j V
Y0`@$d&n
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。 gFR9!=,/V%
j{00iA}
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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