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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。 'r'+$D7  
+k;][VC[O  
  MTF 表现了一个镜头对所摄物体对比度(contrast)的再现能力。光学中对于正弦条纹对比度的定义是V = (Imax - Imin) / (Imax + Imin),(这儿人们用矩形条纹,也一样)。那么MTF就是成像前后此对比度的比: ^^z_[Ih  
g|Xjw Ti8$  
  MTF = Vo / Vi B,b^_4XX$  
:d1Kq _\K  
  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。 O-(gkE  
dnzZ\t>U  
  实际地,怎样从MTF值看一个镜头的特性呢? P" aw--f(  
=xjt PmZ5X  
  (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。 eWOZC(I*z  
Ug#EAV<m  
  (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)。 e'X"uH Xt.  
+8}8b_bgH  
  看看photodo的例子: bQ`2ll*(  
&SMM<^P.  
(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 RPw1i*  
II]-mb  
  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。 Bo4iX,zu  
Ow 0(q^H<  
  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。 ra F+Bt`  
6m0- he~  
MTF(续) R^6]v`j;  
W~& QcSWqD  
浅说镜头的MTF值及其对市场流行镜头的实际指导意义 %Vb~}sT:  
E?h'OR@_ L  
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。 8Xa{.y"  
F%I*m^7d  
浅谈MTF值的含义 I:UN2`*#  
, }B{)  
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。 Wb#ON|.2  
QSx4M  
利用MTF值对镜头统计分析及排列 eB_ M *+^  
X\|h:ce  
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。 ob K6GG?ZE  
W]5sqtF;6  
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。 u vyvy  
;y.<I&  
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。 <3 I0$?xL  
e@DVf  
在所有大光圈人像头中,宾得的手动调焦85/1.4镜头以微弱优势占据上风。这是因为其在最大光圈时的MTF侧重平均值达到0.43,已达到业余变焦镜头f8时的MTF侧重平均值。在f8时的MTF侧重平均值虽略低于佳能EF85/1.2和康太时85/1.4,考虑到人像摄影多用大光圈,故位列第一应是问心无愧的。 k&= iye(  
E9Hyd #A  
2. 专业级镜头 在常用专业级标准变焦镜头中,康太时28~85/3.3-4居首,适马AF28~70/2.8居末。具体排列如下: K7},X01^  
镜头品牌规格 Uc0Sb  
得分 `;Xwv)  
MTF侧重平均值 Mb+CtI_'  
Contax 28~85/3.3-4 \eCQL(_  
4.0 g7r0U6Y  
0.81 ]g]~!":  
Canon EF 28~70/2.8 L gcF V$  
3.9 J%P{/nR  
0.81 L[Y|K%;~  
Nikon AF 35~70/2.8 xHaoSs*C9  
3.8 p><DA fB  
0.79 6AKT -r.  
Minolta AF 28~70/2.8 oN[# C>#(  
3.7 l)qGG$7$  
0.78 aFDCVm%U|  
Sigma AF 28~70/2.8 EX Asp pbNW l/|4  
3.5 { \5-b:#_  
0.77 nE"0?VNW$  
Leica 28~70/3.5-4.5 W C3b_ia  
3.2 oI9-jW  
0.75 U/:x<Y$ tj  
Tokina AF 28~70/2.6-2.8 Pro 9S{?@*V  
3.1 0hX@ta[Up  
0.73 4(p,@e31  
Sigma AF 28~70/2.8 8zH/a   
3.0  o[>p  
0.73 &$.x1$%  
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 Z5 ^k  
@v=A)L  
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: -P$E)5?^  
镜头品牌规格 G2hBJTW  
得分 jAOD&@z1  
MTF侧重平均值 #*;Nb  
Leica 80~200/4 q^+Z>   
4.2 3bMUsyJ2  
0.83 kA(q-Re$B*  
Nikon AF-S 80~200/2.8 IF-ED D -1 _7z{.  
4.1 \:-N<[  
0.82 g# <M/qn  
Canon EF 70~200/2.8 L "6P-0CJ  
4.1 KDy:A>_ G"  
0.82 fa;GM7<e)  
Sigma AF 70~200/2.8 Apo EX Mta;6<  
3.9 nuX W/7M  
0.81 qYR+qSAJP  
Minolta AF 80~200/2.8 Apo T(6B,  
3.9 P%xz"l i  
0.81 o!M*cyq  
Nikon AF 80~200/2.8 D ED von~-51;  
3.9 4!tHJCq"  
0.80 g6 3?(+Fz  
Contax 80~200/4 dM3V2TT  
3.8 POvpaPAZ<  
0.79 s\ i.pd:Q  
Tokina AF 80~200/2.8 QtsyMm  
3.4 @DYkWivLu  
0.76 T+|V;nP.  
Leica 70~210/4 4C_-MJI  
3.3 9 ulr6  
0.75 A[m4do  
Pentax FA 80~200/2.8 =m= utd8  
3.2 >SZ9,K4Gs  
0.74 $[P>nRhW  
佳能颇有影响的EF 35~350/3.5-5.6 L镜头,在35~200毫米段表现颇佳,但在远摄端表现平平,只有业余头的水平。该镜头整体得分为3.3分,MTF侧重平均值为0.76。图丽的AF 100~300/4 Pro镜头得分为3.1分,MTF侧重平均值为0.74。 wuTCdBu6hU  
U[8Cg  
3. 业余级镜头 在流行业余标准变焦镜头中,以佳能和宾得的两款头得分最高。详见下表: ';?b99  
镜头品牌规格 "Z6:d"S`  
得分 6">jf #pE  
MTF侧重平均值 c~UYs\  
Canon EF 28~105/3.5-4.5 U -/ #tQ~{gs  
3.3 tr\Vr;zd  
0.75 c{t[iXDG  
Pentax FA 28~70/4 AL c/57_fOK  
3.3 weiqt *,8  
0.75 W[3)B(Vq<E  
Canon EF 28~80/3.5-5.6 U __V6TDehJ$  
3.2 d/OIc){tD  
0.74 ;DKwv}  
Canon EF 28~80/3.5-5.6 II U =}~h bPJM  
3.1 :B'}#;8_  
0.73 Lay+)S.ta[  
Ricoh P 35~70/3.4-4.5 Xsc5@O!  
3.1 , eZL&n  
0.73 `$\Y,9E}x  
Nikon AF 28~80/3.5-5.6 D p=(;WnsK  
3.0 :/IcFU~)M  
0.72 tnmuCz  
Tamron AF 28~80/3.5-5.6 Asp VQvl,'z  
3.0 4 1TB  
0.72 {P#&e>)v{  
Nikon AF 28~85/3.5-4.5 )Oz( <vxw  
2.9 ZCMB]bL-e  
0.72 5Ffz^;i  
Minolta MD 28~70/3.5-4.8 O/\jkF  
2.9 Sn/~R|3XA7  
0.71 $E4W{ad2jW  
Contax 28~70/3.5-4.5 Xze   
2.8 >1tGQ cg  
0.71 J7.bFW'  
Nikon AF 28~70/3.5-4.5 D zY|]bP[NEH  
2.8 |Tz4xTK  
Sigma AF 28~80/3.5-5.6 Macro WU1o4&OF  
2.7 oA~m*|  
0.70 d/(=q  
Minolta AF 28~80/3.5-5.6 j#U?'g  
2.7 T}[W')[s  
0.70 W &4`eB/4}  
Ricoh 35~70/3.5-4.8 IR%a+;Xs  
2.6 Q[p0bD:  
0.69 UUY-EC7X  
Pentax FA 28~80/3.5-4.7 8'B\%.+"8e  
2.3 asW1GZO  
0.66 KW&&AuPb}  
Pentax FA 28~80/3.5-5.6 $YSD%/c  
2.0 );z}T0C  
0.64 Z=!*7@QY  
Vivitar AF 28~80/3.5-5.6 1 qUdj[Bj  
1.8 2>O2#53ls0  
0.62 BPrA*u }T  
在流行业余远摄变焦镜头中,美能达AF 100~300/4.5-5.6得分最高。详见下表: {7eKv+30  
镜头品牌规格 J5Fg]O*  
得分 Bw*z4qb{yH  
MTF侧重平均值 uU.9*B=H9  
Minolta AF 100~300/4.5-5.6 APO !nj%n  
3.2 L238l  
0.74 ].dTEzL9X  
Canon EF 70~210/3.5-4.5 U :/%Vpdd@  
3.1 TKLy38  
0.74 {u.V8%8  
Vivitar 70~210/2.8-4 Series 1 g@Ni!U"_c  
3.0 m4Wn$Z  
0.73 YF>t{|  
Sigma  70~210/4-5.6 }h_Op7.5D  
2.9 t48(GKF  
0.72 [k'Ph33c  
Pentax FA 70~200/4-5.6 cfeX (0  
2.9 ;mi0Q.  
0.72 U-FA^c;  
Minolta AF 70~210/3.5-4.5 7Xad2wXn  
2.9 xk|$Oa  
0.72 Xb^\{s?b  
Nikon AF 70~210/4-5.6 D Y[~6f,?^  
2.8 oLr"8R\d>t  
0.71 YRp\#pVnZ  
Minolta AF 70~210/4.5-5.6 M@'V4oUz  
2.7 (uG4W|?p  
0.69 kmc9P&  
Yashica AF 70~210/4.5 gv[7h'}<  
2.7 mLk Z4OZ  
0.69 R ^B2J+O  
Ricoh P 70~210/4.5-5.6 j^%i?BWw  
2.6 ^CK)q2K>[  
0.69 9uS7G*  
Minolta AF 80~200/4.5-5.6 ooZ-T>$  
2.6 D`t e|K5  
0.69 Y$ChMf  
Canon EF 100~300/4.5-5.6 U xu:m~8%  
2.4 ;n;^f&;sJ  
0.67 F7;xf{n<  
Pentax FA 100~300/4.5-5.6 ,K9UT#h  
2.4 f0D Ch]  
0.67 bf74 "  
4. 超广角变焦镜头(不分专业业余): <Y#R]gf1  
镜头品牌规格 *}_/:\v  
得分 y2+a2  
MTF侧重平均值  Nr[Rp  
Tamron SP AF 20~40/2.7-3.5 -ufmpq.  
3.7 5dgBSL$A}]  
0.78 i9xv`Ev=R  
Nikon AF 20~35/2.8 D IF dJLJh*=AG  
3.6 `5 6QX'?  
0.78 q~^:S~q  
Canon EF 20~35/2.8 L fiZv+R<x1  
3.5 6fV)8,F3  
0.77 @qC:% |>  
Sigma AF 21~35/3.5-4.2 KvD$`"L/CT  
3.5 ^ Wl/  
0.77 t<|s &  
Canon EF 20~35/3.5-4.5 U *n*y!z  
3.4 ltrSTH,kL  
0.76 `{wku@  
Pentax FA 20~35/4 AL d_,tXV"z&  
3.4 DrEtnt   
0.76 AfEEYP)N  
Minolta AF 17~35/2.8 G &tgvE6/V  
3.3 f oVD+\~Y  
0.75 vUK>4^{J5  
Tokina AF 20~35/3.5-4.5 'i(p@m<'  
3.3 # 0!IUSa  
0.75 2wBU@T1  
Canon 20~35/3.5 L -*lP1Nbp  
3.3 {^f0RGJg9  
0.75 H n!vTB  
Canon EF 17~35/2.8 L d*>k ]X@G  
3.2 2`I;f/S d  
0.74 ]-'9|N*}l  
Sigma AF 17~35/2.8-4 EX s4$m<"~  
3.1 :'dc=C  
0.73 0X?fDz}jd  
Vivitar AF 19~35/3.5-4.5 n`}&, UA$4  
2.9 5lxq-E3  
0.72 4LjSDgA  
Minolta AF 20~35/3.5-4.5 k@aP&Z~  
2.8 5)zB/Ta<  
0.71 ,&?q}M  
Pentax Fisheye 17~28/3.5-4.5 v,+l xY  
2.7 W[>TqT63  
0.70 #Q@6:bBzv  
Tokina AF 20~35/2.8 Pro t60/f&A#7H  
2.5 t4k'9Y:\Q  
0.68 W{+0iAYnp  
Sigma 21~35/3.5-4.2 MF 9(F?|bfk  
2.4 ijqdZ+  
0.67 %gMpV  
R{o*O_qX  
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。 mY 8=qkZE  
_A|\.(t  
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。 ,:(leWeA9  
=(X'c.%i  
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。。。 t1:S!@  
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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