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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。 r_a1oO:
a 6fH *2E
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: %s%e5hU
h2]G V-
MTF = Vo / Vi E&W4`{6K4
cz>`$Zz
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。 ! G ~\9
?0E-Lac=
实际地，怎样从MTF值看一个镜头的特性呢？ .|kp`-F51
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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。 LrV4^{9(
{}PBYX R
(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)。 zpxy X|
H&Z sMML/%
看看photodo的例子： /z,+W9`
D>q? My
(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 n-lDE}K9%B
%} Ob~m>P
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。 0jefV*3qpB
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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。 g!;Hv
oxqD/fY
MTF（续） j\@|oW0
p@xK`=Urb
浅说镜头的MTF值及其对市场流行镜头的实际指导意义 {[B` q
Zo(QU5m0
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。 laFF/g;sRC
pe@/tO&I
浅谈MTF值的含义 h<2O+"^
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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。 #T)gKp
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利用MTF值对镜头统计分析及排列 EabZ7zFoN
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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。 d5B96;3
nR~L$Wu5_a
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。 ut^^,w{ o>
TBqJ.a
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。 cvf#^Cu
M}6? |ir
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。 {YgB ?kt5
4q5bW+$Xj
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： r* l :F{
镜头品牌规格 ddD $ 4+
得分 ; yH1v X
MTF侧重平均值 {utIaMb]&v
Contax 28～85/3.3-4 Z66@@?`
4.0 7e-l`]
0.81 y/@.T\p
Canon EF 28～70/2.8 L ~\m|pxcj
3.9 FVcoo V
0.81 ^^Tu/YC9x
Nikon AF 35～70/2.8 Ot }
E
3.8 pYs"Y;%
0.79 ojit Bo~
Minolta AF 28～70/2.8 l;g8_uyjv7
3.7 zZ =.riK
0.78 .sDVBT'%
Sigma AF 28～70/2.8 EX Asp V+l>wMeo
3.5 e$^ O_e
0.77 "8 "7AoE
Leica 28～70/3.5-4.5 |f0KIb}d
3.2 }A"%YDrNbG
0.75 ^\<1Y''
Tokina AF 28～70/2.6-2.8 Pro x+9 aTsZ
3.1 [Hww3+~+
0.73 t XTa>Q
Sigma AF 28～70/2.8 lLT;V2=osX
3.0 {
O*maE"
0.73 c.PPVqx
腾龙最新推出的AF 28～105/2.8LD专业镜头，得分只有2.4分，MTF值为0.67。尼康新推出的AF-S 28～70/2.8 ED的MTF值尚未测试。 ~WJEH#
vF= d`T<
在常用专业级中远变焦镜头中，徕卡80～200/4镜头最好。各镜头位次排列如下： ukr
a)>Y[|
镜头品牌规格 /*lSpsBn
得分 bewi.$E{
MTF侧重平均值 &4yI]
Leica 80～200/4 |!)3[<.
4.2 g< Sa{<0
0.83 ,g$N
Nikon AF-S 80～200/2.8 IF-ED D KPUc+`cN%
4.1 :R<n{%~
0.82 4PEJ}B W
Canon EF 70～200/2.8 L #$Z|)i]w
4.1 @"H+QVJ@
0.82 !58-3F%P
Sigma AF 70～200/2.8 Apo EX 16YJQ ue
3.9 s]r "-^eS3
0.81 .Tdl'y:..
Minolta AF 80～200/2.8 Apo 4y+] V~p
3.9 ge[+/$(1
0.81 U&/Jh^Yy
Nikon AF 80～200/2.8 D ED h"' )D
3.9 xgt dmv %
0.80 @M"h_Z1#
Contax 80～200/4 *IGgbg[0
3.8 q"A( l
0.79 vGC^1AM
Tokina AF 80～200/2.8 2`l$uEI3oJ
3.4 ^m{ kn8
0.76 Db=
iJ68
Leica 70～210/4 5_nkN`x
3.3 kO\(6f2|x
0.75 `{/z\
Pentax FA 80～200/2.8 Bj J$I^
3.2 oG5JJpLT
0.74 ]RQQg,|D
佳能颇有影响的EF 35～350/3.5-5.6 L镜头，在35～200毫米段表现颇佳，但在远摄端表现平平，只有业余头的水平。该镜头整体得分为3.3分，MTF侧重平均值为0.76。图丽的AF 100～300/4 Pro镜头得分为3.1分，MTF侧重平均值为0.74。 lBL;aTzo
>=i47-H
3. 业余级镜头 在流行业余标准变焦镜头中，以佳能和宾得的两款头得分最高。详见下表： BRV /7ao="
镜头品牌规格 h]c-x(+
得分 Y'Jb@l`$-
MTF侧重平均值 Q/=L(_1l
Canon EF 28～105/3.5-4.5 U /z,sM"d
3.3 |]]Xee]
0.75 >\$ qF
Pentax FA 28～70/4 AL abCcZ<=|b
3.3 t4UKG& [a
0.75 v/Z}|dT"
Canon EF 28～80/3.5-5.6 U U\
y?P:yy
3.2 ^gh/$my;
0.74 ![:S~x1
Canon EF 28～80/3.5-5.6 II U +8Zt<snG
3.1 7##nY3",^
0.73 "a6
wd
Ricoh P 35～70/3.4-4.5 GOa](oD}
3.1 lb&tAl"D
0.73 (ZjIwA9>
Nikon AF 28～80/3.5-5.6 D OHqLMBW!!
3.0 'sY>(D*CQ
0.72 7vcYI#(2
Y
Tamron AF 28～80/3.5-5.6 Asp f| 3` 8JU
3.0 /%rbXrR4w
0.72 ]O DC+q1
Nikon AF 28～85/3.5-4.5 Yk:fV &]
2.9 jfS?#;T)
0.72 ||}|=Sz
Minolta MD 28～70/3.5-4.8 J~DP*}~XK
2.9 _$wWKJy9
0.71 <k5Fl vE2
Contax 28～70/3.5-4.5 brNe13d3~"
2.8 E[t\LTt*n
0.71 N*lq)@smq
Nikon AF 28～70/3.5-4.5 D #:vos VqG
2.8 M`KrB5 a+6
Sigma AF 28～80/3.5-5.6 Macro vP3Fb;
2.7 %7O` ]ik:
0.70 fmA&1u/xMs
Minolta AF 28～80/3.5-5.6 R?>a UFM
2.7 u|WX?@\
0.70 ;MCv
Ricoh 35～70/3.5-4.8 x7l)i!/$
2.6 vf~q %+UqK
0.69 |>A 1J:
Pentax FA 28～80/3.5-4.7 S]9:3~
2.3 ]BP/KCjAI<
0.66 1
xiq]~H
Pentax FA 28～80/3.5-5.6 @+ Berb
2.0 A T+|}B!
0.64 H4KwbTT"+
Vivitar AF 28～80/3.5-5.6 \@['V
1.8 fb wo2qe@K
0.62 1b;Aru~l
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： .-`7Av+7
镜头品牌规格 b\][ x6zJp
得分 .+ai
dWd
MTF侧重平均值 w^p
'D{{
Minolta AF 100～300/4.5-5.6 APO i{ T0[\4
3.2 emw3cQ
0.74 = NF},j "
Canon EF 70～210/3.5-4.5 U ]Vl * !,(i
3.1 0$}+tq+
0.74 \0 (QO8.
Vivitar 70～210/2.8-4 Series 1 KTBsH; 6
3.0 4'Vuhqk
0.73 zL3~,z/o
Sigma 70～210/4-5.6 x
nW apG
2.9 6rt .ec (
0.72 ;r^8In@6
Pentax FA 70～200/4-5.6 ~Rk6@&ZS}
2.9 K ^A\S
0.72 h k(2,z
Minolta AF 70～210/3.5-4.5 @ L% 3}
2.9 ub+>i
0.72 !7AW_l9`i
Nikon AF 70～210/4-5.6 D M `Y~IG}
2.8 1-r1hZ-
0.71 b,KQG|k
Minolta AF 70～210/4.5-5.6 sA3 4`ZAa
2.7 "p#mNc
0.69 F FR_1V f
Yashica AF 70～210/4.5 GL nj& Ve
2.7 ;| soc:aH
0.69 JT[|l-\zo
Ricoh P 70～210/4.5-5.6 yFl@ z
2.6 UR1U; k
0.69 HR\yJt
Minolta AF 80～200/4.5-5.6 6}n_r}kN R
2.6 ]*%0CDY6`N
0.69 7$Bq.Lc#z
Canon EF 100～300/4.5-5.6 U k
U*\Fa*E
2.4 3PpycJ}
0.67 P9G c)$6{p
Pentax FA 100～300/4.5-5.6 d01bt$8>
2.4 V. =! ^0'A
0.67 EXS
1.3>
4. 超广角变焦镜头（不分专业业余）： $w )yQ %
镜头品牌规格 "CT'^d+
得分 $MfHA ~^
MTF侧重平均值 jGb+bN5 U7
Tamron SP AF 20～40/2.7-3.5 K> lA6i7?
3.7 c[3sg
0.78 ,Tvk&<!0
Nikon AF 20～35/2.8 D IF $ze%! C
3.6 dF5EIPl;J
0.78 qg'RD]a> R
Canon EF 20～35/2.8 L B r`Xw^S
3.5 eqZ V/a
0.77 (O\5gAx
Sigma AF 21～35/3.5-4.2 8JJqEkQ
3.5 +]Po!bN@@
0.77 Z8z.Xn
Canon EF 20～35/3.5-4.5 U 5^ARC^v
3.4 ^UEI`_HO0
0.76 Cc$!TZq=
Pentax FA 20～35/4 AL ? Z.p.v
3.4 kHo0I8
0.76 QPg
QM6
Minolta AF 17～35/2.8 G eL0 U5>#
3.3 vf K^^S
0.75 }XX)U_ x
Tokina AF 20～35/3.5-4.5 aiF7\^aw$
3.3 qTj7mUk
0.75 i,8h
B(M!
Canon 20～35/3.5 L ;;2XLkWu
3.3 =XzrmPu
0.75 4fT,/[k ?
Canon EF 17～35/2.8 L b" 1a7
3.2 Ew*_@hVC
0.74 $k,Z)2
Sigma AF 17～35/2.8-4 EX *l)_&p
3.1 kl?U 2A.=
0.73 I+ rHb<
P%
Vivitar AF 19～35/3.5-4.5 g"EvMv&
2.9 %\6|fKB4 <
0.72 Nv,1F
Minolta AF 20～35/3.5-4.5 5k)QjZo
2.8 )M<"YI)g
0.71 s X.L
Pentax Fisheye 17～28/3.5-4.5 ~pO6C*"
2.7 ^ r-F@$:.
0.70 "_eHK#)
Tokina AF 20～35/2.8 Pro GPONCL8(0
2.5 , ;W6 wj
0.68 "9'~6b
Sigma 21～35/3.5-4.2 MF oM G8?p
2.4 Iojyku\W.
0.67 |L}zB,
v8Vw.Ce`f
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。 qsOA(+ZP
!8 lG"l|,l
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。 z#ab
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