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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。 ta'{S=^j  
mufJ@YS#  
  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: 4ZAnq{nR4  
HJ]9e  
  MTF = Vo / Vi z&a>cjt_;  
xh) h#p.  
  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。 Q]v><  
K#>@T<  
  实际地,怎样从MTF值看一个镜头的特性呢? c>}f y  
P/e6b .M  
  (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。 4[o/p8*/  
xP61^*-2  
  (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)。 Y;dQLZ CC  
5_ \+8A*  
  看看photodo的例子: 6hX[5?}  
={]tklND  
(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 ,u&K(Z%  
zZ*\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。 5tG\5  
fp`k1Uq@  
  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。 a58]#L~  
(G<fvl!~  
MTF(续) B65"jy  
}JlrWJRi  
浅说镜头的MTF值及其对市场流行镜头的实际指导意义 i+&o%nK2  
DbIn3/W Ne  
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。 &hco3HfW  
(l ]_0-Z  
浅谈MTF值的含义 4!k 0  
- D&d1`N4  
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。 $FM: 8^  
ZtofDp5B  
利用MTF值对镜头统计分析及排列 x3L0;:Fx8P  
;T,`m^@zf  
哈苏实验室在测定了各镜头的MTF值曲线后,制定了MTF侧重平均值的计算方法,首先对预定焦距,分别对镜头的f4和f8时的MTF值,分别乘以0.4和0.6的侧重系数,相加得到某一线频下的MTF值,然后再取10线对/毫米的平均值乘以侧重系数0.57,20线对/毫米的平均值乘以侧重系数0.29,40线对/毫米的平均值乘以侧重系数0.14,将三个数字相加,就得到该镜头的MTF侧重平均值。根据这些数值对镜头打分。分数从0到5,使各种镜头的分值明显化,不象有些测试结果,给人的印象都很好,却失去了指导意义。 "eb+O  
'i5,2vT0  
1. 顶级镜头 全世界生产的数百种35mm相机镜头中,能够纳入顶级头的只有19款(得分4.5以上即MTF侧重平均值在0.86以上)。这些镜头全部是定焦头。其中标准镜头有8款(两款带微距),75~85mm焦距头有4款,90~135mm焦距头有6款(三款带微距),得分最高的为佳能的200mm/1.8镜头(4.8分,MTF侧重平均值0.89)。按照厂家划分,徕卡镜头占了六款(M系列:50/2,75/1.4,90/2.8;R系列:50/2,90/2.8,100/2.8 Macro),康太时四款(50/1.7,50/1.4,85/1.4,45/2G),佳能三款(EF85/1.2,EF135/2 EF200/1.8),宾得三款(50/1.4,50/2.8Macro,85/1.4),美能达两款(AF 50/2.8Macro,AF 100/2.8Macro),图丽一款(MF AT-X 90/2.5Macro)。实力雄厚的尼康竟然没有一款镜头入围。 qvN`46c  
y|Vwy4tK9  
如果仅考虑40线对/毫米的MTF侧重平均值(着眼于24寸照片的放大),在f8时成像素质最佳的为康太时的50/1.7和45/2G系列标头。他们在40线对/毫米的MTF侧重平均值分别达到0.73和0.72。这意味着用这两款镜头,采取必要的防震措施,在f8时可以拍出35mm相机所能拍出的可放大到24寸照片的最佳影象。在最大光圈时,最佳镜头可授予徕卡M50/2标头,其MTF侧重平均值达到0.50。 jM'(Qa  
P3op1/Np  
在所有大光圈人像头中,宾得的手动调焦85/1.4镜头以微弱优势占据上风。这是因为其在最大光圈时的MTF侧重平均值达到0.43,已达到业余变焦镜头f8时的MTF侧重平均值。在f8时的MTF侧重平均值虽略低于佳能EF85/1.2和康太时85/1.4,考虑到人像摄影多用大光圈,故位列第一应是问心无愧的。 Vu1swq)l  
hvo7T@*'  
2. 专业级镜头 在常用专业级标准变焦镜头中,康太时28~85/3.3-4居首,适马AF28~70/2.8居末。具体排列如下: r' E|6_0  
镜头品牌规格 *:tfz*FG$G  
得分 z\zqmW6  
MTF侧重平均值 g* DBW,  
Contax 28~85/3.3-4 \{K~x@`  
4.0 ..a@9#D  
0.81 t*dd/a  
Canon EF 28~70/2.8 L <Dq7^,}#  
3.9 RJa1p YK  
0.81 >Nr~7s  
Nikon AF 35~70/2.8 mVVL[z2+  
3.8 8d|#W  
0.79 o)r%4YOL  
Minolta AF 28~70/2.8 trm-&e7q?;  
3.7 D wtvtglqV  
0.78 gWLhO|y  
Sigma AF 28~70/2.8 EX Asp ToE^%J4  
3.5 DR c-L$bD  
0.77 ywkyxt  
Leica 28~70/3.5-4.5 sB+ B,DF  
3.2 m#a1N  
0.75 D9/PVd&#  
Tokina AF 28~70/2.6-2.8 Pro V:*6R/Ft  
3.1 M'>8P6O  
0.73 _<m yM2z  
Sigma AF 28~70/2.8 a"bael  
3.0 ]3&BLq  
0.73 "R % 3v.Z  
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。 v FWg0 $,  
)FSa]1t;x  
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: lSK<LytB  
镜头品牌规格 i{2ny$55h  
得分 w6<zPrA  
MTF侧重平均值 F|! ib5  
Leica 80~200/4 ;!Q}g19C  
4.2 vH)V\V  
0.83 \I+#M-V  
Nikon AF-S 80~200/2.8 IF-ED D SEXmVFsQ  
4.1 /?_5!3KJ  
0.82 fZNe[|  
Canon EF 70~200/2.8 L L7OFZ|gUz  
4.1 8/BWe ;4  
0.82 owKOH{otf  
Sigma AF 70~200/2.8 Apo EX ?CSv;:  
3.9 WNcJ710k27  
0.81 " gQJeMU  
Minolta AF 80~200/2.8 Apo #CTeZ/g  
3.9 r9y(j z  
0.81 V8-*dE  
Nikon AF 80~200/2.8 D ED u)9YRMl  
3.9 =.\PG [  
0.80 aM!%EaT  
Contax 80~200/4 )Nnrsa  
3.8 -APbN(Vi  
0.79 HMl M!Xk?  
Tokina AF 80~200/2.8 +(/' b' *  
3.4 {2T;^+KE  
0.76 eiJ~1H X)  
Leica 70~210/4 m ^ '!  
3.3 H*E4+3y  
0.75 7;3;8Q FX  
Pentax FA 80~200/2.8 *RJiHcII  
3.2 Ck>{7 Gw  
0.74 1dl(`=^X  
佳能颇有影响的EF 35~350/3.5-5.6 L镜头,在35~200毫米段表现颇佳,但在远摄端表现平平,只有业余头的水平。该镜头整体得分为3.3分,MTF侧重平均值为0.76。图丽的AF 100~300/4 Pro镜头得分为3.1分,MTF侧重平均值为0.74。 Sgq" 3(+%,  
{N'<_%cu  
3. 业余级镜头 在流行业余标准变焦镜头中,以佳能和宾得的两款头得分最高。详见下表: 2f0qfF  
镜头品牌规格 r O-=):2  
得分 < gu>06  
MTF侧重平均值  RI&V:1  
Canon EF 28~105/3.5-4.5 U ZIs=%6""&  
3.3 a_U[!`/ w  
0.75 , ePl>m:Z  
Pentax FA 28~70/4 AL |"i"8~/@<  
3.3 JL!:`#\  
0.75 ^2 \-zX!bt  
Canon EF 28~80/3.5-5.6 U UoOxGo  
3.2 }II)<g'  
0.74 *_H^]wNJG  
Canon EF 28~80/3.5-5.6 II U 8[L]w^  
3.1 ,u^%[ejH  
0.73  ?F/)<r  
Ricoh P 35~70/3.4-4.5 s}g3*_"  
3.1 <m0m8p"G  
0.73 ; fxrOfb  
Nikon AF 28~80/3.5-5.6 D *yqke<o9)  
3.0 ^F g!.X_  
0.72 O6$n VpD3  
Tamron AF 28~80/3.5-5.6 Asp X3R:^ff\  
3.0 0s .X  
0.72 SdNxSD$Q  
Nikon AF 28~85/3.5-4.5 nUScDb2|  
2.9 }.N~jx0R  
0.72 (7w95xI  
Minolta MD 28~70/3.5-4.8 7g-{ <d  
2.9 <|1Khygv  
0.71 NuR3]Ja\0  
Contax 28~70/3.5-4.5 Z=9gok\  
2.8 ("P]bU+'>  
0.71 7=a=@D[  
Nikon AF 28~70/3.5-4.5 D x<1t/o  
2.8 q_z;kCHM  
Sigma AF 28~80/3.5-5.6 Macro Y lhKP;  
2.7 \JDxN  
0.70 n*rXj{Kt  
Minolta AF 28~80/3.5-5.6 u-@;Q<v$  
2.7 @B Muov  
0.70 [7h/ 2La#  
Ricoh 35~70/3.5-4.8 iiv`ji  
2.6 4P}d/w?'KL  
0.69 B_S))3   
Pentax FA 28~80/3.5-4.7 hQwUw foe@  
2.3 hp$1c  
0.66 8f>v[SQ"  
Pentax FA 28~80/3.5-5.6 "GX k;Y  
2.0 FYIz_GTk  
0.64 @nOuFX4  
Vivitar AF 28~80/3.5-5.6 ZwM d 22  
1.8 g"v6UZ\  
0.62 L b-xc]  
在流行业余远摄变焦镜头中,美能达AF 100~300/4.5-5.6得分最高。详见下表: EAV6qW\r5]  
镜头品牌规格 (o4':/es  
得分  TUq ,  
MTF侧重平均值 &"d :+!4h  
Minolta AF 100~300/4.5-5.6 APO Oar%LSkPRz  
3.2 V)]lca  
0.74 &Xi] 0\M)  
Canon EF 70~210/3.5-4.5 U *Rgl(Ba  
3.1 8^!ib/@v"  
0.74 |}Mthj9n  
Vivitar 70~210/2.8-4 Series 1 9F7}1cH7g@  
3.0 ubQr[/  
0.73 B/dJj#  
Sigma  70~210/4-5.6 y(X^wC  
2.9 J3hhh(  
0.72 th}&|Y)T2  
Pentax FA 70~200/4-5.6 YM#J_sy@J.  
2.9 J|C CTXT  
0.72 y\Wp} }  
Minolta AF 70~210/3.5-4.5 )i[K1$x2  
2.9 X0]Se(  
0.72 ?dmw z4k0  
Nikon AF 70~210/4-5.6 D )3^#CD  
2.8 ~^>g<YR[  
0.71 T;v^BVn  
Minolta AF 70~210/4.5-5.6 VVqpzDoXG  
2.7 Y mm*p,`  
0.69 LBIEG_/m  
Yashica AF 70~210/4.5 0s6eF+bs  
2.7 ik5"9b-\<  
0.69 <7o@7r'0  
Ricoh P 70~210/4.5-5.6 ekd;sEO  
2.6 f{U,kCv  
0.69 p+V::O&&r  
Minolta AF 80~200/4.5-5.6 k#G+<7c<  
2.6 m}t`43}QE  
0.69 ;ZTh(_7  
Canon EF 100~300/4.5-5.6 U :3D[~-/S  
2.4 o(D6  
0.67 O@>{%u  
Pentax FA 100~300/4.5-5.6 aT8A +=K6  
2.4 T#a6X;9P  
0.67 jV' tcFr4  
4. 超广角变焦镜头(不分专业业余): m}+_z^@j9  
镜头品牌规格 qWJa p-hb  
得分 :@S=0|:j  
MTF侧重平均值 !X 0 (4^  
Tamron SP AF 20~40/2.7-3.5 :|Bzbn=N2  
3.7 z5W;-sCz  
0.78 |T{ZDJ+  
Nikon AF 20~35/2.8 D IF ^9XAWj"  
3.6 ,.V=y%  
0.78 *oAnG:J+M  
Canon EF 20~35/2.8 L }3R:7N`,|  
3.5 h8P_/.+g|V  
0.77 Rk}=SB-  
Sigma AF 21~35/3.5-4.2 yn04[PN2  
3.5 '8b=4mrbH  
0.77 q,]57s  
Canon EF 20~35/3.5-4.5 U 29NP!W /g  
3.4 Nrc-@ ]  
0.76 r]&&*:  
Pentax FA 20~35/4 AL Yy_mX}\x  
3.4 '>>@I~<\  
0.76 F>at^6^  
Minolta AF 17~35/2.8 G kv`5"pa7M  
3.3 vr$z6m ^  
0.75 uR82},r$m  
Tokina AF 20~35/3.5-4.5 dq3"L!0u  
3.3 Zk0?=f?j  
0.75 a2H_8iQ!  
Canon 20~35/3.5 L N~B'gJJDx  
3.3 v[>8<z8  
0.75 I2C1mV  
Canon EF 17~35/2.8 L #M92=IH  
3.2 [bd?$q i  
0.74 7` t,   
Sigma AF 17~35/2.8-4 EX k_1o j[O  
3.1 #b{;)C fL  
0.73 g= s2t"&  
Vivitar AF 19~35/3.5-4.5 op|x~Thf  
2.9 ;MjOs&1f0K  
0.72 v9Ez0 :)  
Minolta AF 20~35/3.5-4.5 Yq:TW eZD  
2.8 ;^P0+d^5C  
0.71 Cv qUaHW@  
Pentax Fisheye 17~28/3.5-4.5 7s1LK/R|u  
2.7 zxvowM  
0.70 iPrAB*  
Tokina AF 20~35/2.8 Pro {1W,-%  
2.5 |R(rb-v  
0.68 *1_A$14 l  
Sigma 21~35/3.5-4.2 MF \K(# r=  
2.4 5va ;Ol4  
0.67 ]yA_N>k2K  
.?.Q[ic  
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。 }Yp]A  
/f -\ 3  
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。 ^os|yRzV*M  
8 9f{8B]z  
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。。。 :F`yAB3  
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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