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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。 Xn:ac^  
%Q[+bN[/  
  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: 4j h4XdH  
fP 5!`8  
  MTF = Vo / Vi WX9pJ9d  
wfc[B;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。 S&m5]h!D  
/DQcM.3  
  实际地,怎样从MTF值看一个镜头的特性呢? 2\1\Jn#q  
QWWoj[d#  
  (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。 SsF 5+=A  
V7 dAB,:  
  (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)。 DUK.-|a7  
BA+:}81&<q  
  看看photodo的例子: 3kBpH7h4  
rO`n S<G  
(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 v^_<K4N`  
*>XY' -;2e  
  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。 3tTz$$-#  
5"JnJH  
  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。 y Yvv;E  
~IE5j,SC  
MTF(续) 1yIo 'i1  
]\:FFg_O6t  
浅说镜头的MTF值及其对市场流行镜头的实际指导意义 W<uL{k.Kpd  
A*:(%!  
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。 +6* .lRA  
;Q.g[[J/p  
浅谈MTF值的含义 m 5NF)eL  
&sx|sLw)  
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。 q61 rNOw_  
g loo].z  
利用MTF值对镜头统计分析及排列 p3eJFg$  
r}~l(  
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。 6YZ&>` a^  
/m;w~ -N  
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。 XabrX|B#  
`<>8tZS9"  
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。 FZ^byIS[  
[VPqI~u5)  
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。 ZtEHP`Iin  
MQ>vHapr  
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: ':!;6v|L  
镜头品牌规格 uBks#Y*3$  
得分 3RRZVc* ^  
MTF侧重平均值 ZH%[wQ~4  
Contax 28~85/3.3-4 7q|(ZZa  
4.0 +WwQ!vWWd  
0.81 Te> 7I  
Canon EF 28~70/2.8 L ryx<^q  
3.9 F ,{nG[PL  
0.81 _}!Q4K  
Nikon AF 35~70/2.8 BsB}noN}  
3.8 F,O+axO ja  
0.79 yHt63z8'  
Minolta AF 28~70/2.8 @ z#k~  
3.7 !T0IMI  
0.78 ?V[yw=sl04  
Sigma AF 28~70/2.8 EX Asp nL+*Ja  
3.5 LTtfOcrt  
0.77 .(S,dG0P  
Leica 28~70/3.5-4.5 xel&8 `  
3.2 e`$v\7K  
0.75 H[,.nH_>+  
Tokina AF 28~70/2.6-2.8 Pro m2|0<P@k!  
3.1 .<42-IEc  
0.73 v:6b&wS L3  
Sigma AF 28~70/2.8 wKY6[vvF  
3.0 iMp)g%Ng  
0.73 \Y!Z3CK  
腾龙最新推出的AF 28~105/2.8LD专业镜头,得分只有2.4分,MTF值为0.67。尼康新推出的AF-S 28~70/2.8 ED的MTF值尚未测试。 S|]~,l2]}  
~82jL%-u  
在常用专业级中远变焦镜头中,徕卡80~200/4镜头最好。各镜头位次排列如下: +]]wf'w  
镜头品牌规格 I;-{#OE,  
得分 2|%30i,vV  
MTF侧重平均值 ;#~ !`>n?  
Leica 80~200/4 &`TX4b^/!  
4.2 WejY b;KS  
0.83 %okEN !=  
Nikon AF-S 80~200/2.8 IF-ED D e#'`I^8l  
4.1 *Nt6 Ufq6  
0.82 >M1/m=a  
Canon EF 70~200/2.8 L 9i`LOl:;  
4.1 6U /wFT!7$  
0.82 ZY/at/v  
Sigma AF 70~200/2.8 Apo EX WJ.PPq>]F  
3.9 If&p$pAH?  
0.81 g{J3Ba  
Minolta AF 80~200/2.8 Apo u%h<5WNh<  
3.9 '[-/X a['  
0.81 K0E ;4r  
Nikon AF 80~200/2.8 D ED !X.N$0  
3.9 2hp x%H  
0.80 &1[5b8H;+  
Contax 80~200/4 8D n]`}ok  
3.8 ~0}eNz*  
0.79 ( ~OwO_|3  
Tokina AF 80~200/2.8 qe$K6A%Yd  
3.4  ]t=>#  
0.76 9]YmP8  
Leica 70~210/4 7Ow7|  
3.3 {Y@[hoHtF  
0.75 2~@=ua[|=5  
Pentax FA 80~200/2.8 Z~nl{P#  
3.2 vn_avYwiy  
0.74 95<:-?4C;W  
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。 YG8oy!Zl  
:qZ^<3+:  
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: W[?B@sdSZ  
镜头品牌规格 vK{K#{  
得分 xn@jL;+<-  
MTF侧重平均值 MQ+ek4  
Canon EF 28~105/3.5-4.5 U t}tKm  
3.3 /f[_]LeV]  
0.75 Vg+SXq6G  
Pentax FA 28~70/4 AL zXD@M{  
3.3 O92Yd$S  
0.75 ^ UzF nW@a  
Canon EF 28~80/3.5-5.6 U + ND9###  
3.2 3q>"#+R.t  
0.74 tWiV0PTI  
Canon EF 28~80/3.5-5.6 II U *O5+?J Z!  
3.1 e>^R 8qM?  
0.73 op*+fJHD  
Ricoh P 35~70/3.4-4.5 <H)@vW]_  
3.1 ?MYD}`Cv  
0.73 >guQY I@4,  
Nikon AF 28~80/3.5-5.6 D qWFg~s#+  
3.0 M($},xAvDU  
0.72 @}gdOaw  
Tamron AF 28~80/3.5-5.6 Asp x\DkS,O  
3.0 wl%1B64  
0.72 hF~B&^dd.  
Nikon AF 28~85/3.5-4.5 JW\"S  
2.9 f h^_=R(/  
0.72 {P-PH$ E-  
Minolta MD 28~70/3.5-4.8 !D3}5A1,  
2.9 -?RQ%Ue  
0.71 _D9=-^  
Contax 28~70/3.5-4.5 ~30Wb9eL  
2.8 >D<=9G(a  
0.71 _iu|*h1y  
Nikon AF 28~70/3.5-4.5 D n@Ag`}  
2.8  vt N5{C  
Sigma AF 28~80/3.5-5.6 Macro mSfhl(<L  
2.7 Lvq]SzOw  
0.70 4m*(D5Y=|  
Minolta AF 28~80/3.5-5.6 )ta5y7np  
2.7 {yHfE,  
0.70 k%g xY% 0  
Ricoh 35~70/3.5-4.8 O[y`'z;C  
2.6 -z$0S%2?  
0.69 i!3KG|V  
Pentax FA 28~80/3.5-4.7 ~@D%qbN  
2.3 ib_Gy77Os  
0.66 VK;x6*Y  
Pentax FA 28~80/3.5-5.6 \6hL W_q1  
2.0 ,NEs{! T  
0.64 $kma#7  
Vivitar AF 28~80/3.5-5.6 `4 bd,  
1.8 `tG_O  
0.62 Ij1 ]GZ`A(  
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: k+[KD>;1  
镜头品牌规格 ?+5{HFx  
得分 +{%(_ <  
MTF侧重平均值 x\.i `ukx  
Minolta AF 100~300/4.5-5.6 APO 1H =wl =K  
3.2 Db=>7@h3C  
0.74 rR@n> Xx  
Canon EF 70~210/3.5-4.5 U O&w3@9KJ?  
3.1 @/~k8M/  
0.74 RYl3txw  
Vivitar 70~210/2.8-4 Series 1 i\;&CzC:  
3.0 9*;isMkq<  
0.73 _c8.muQ<  
Sigma  70~210/4-5.6 yH%+cmp7  
2.9 9K46>_TyH  
0.72 C;q}3c*L  
Pentax FA 70~200/4-5.6 SU O;  
2.9 .k`*$1?73x  
0.72 BG:`Fq"T  
Minolta AF 70~210/3.5-4.5 Gv,92ny!|  
2.9 =jIT"rk  
0.72 `A'I/Hf5  
Nikon AF 70~210/4-5.6 D ,{?bM  
2.8 d Zz^9:C+  
0.71 fslk7RlSKg  
Minolta AF 70~210/4.5-5.6 &n]Z1e}5  
2.7 :Q ?J}N  
0.69 OF<n T  
Yashica AF 70~210/4.5 cm@oun  
2.7 'Z2N{65  
0.69 2${,%8"0s  
Ricoh P 70~210/4.5-5.6 5V nr"d  
2.6 +< \cd9  
0.69 1gShV ]2  
Minolta AF 80~200/4.5-5.6 |369@un6  
2.6 }'V'Y[  
0.69 vg:J#M:  
Canon EF 100~300/4.5-5.6 U 3]`qnSYBv  
2.4 \e:FmG  
0.67 k[ffs}  
Pentax FA 100~300/4.5-5.6 _X%6+0M  
2.4 Fm$n@R bX  
0.67 H]i+o6  
4. 超广角变焦镜头(不分专业业余): /ik)4]>  
镜头品牌规格 <Xs @ \  
得分 [wy3Ld  
MTF侧重平均值 9(^X2L&Z  
Tamron SP AF 20~40/2.7-3.5 /[|}rqX(  
3.7 R!/,E  
0.78 ~e`;"n@4  
Nikon AF 20~35/2.8 D IF oX 2DFgz  
3.6 QVSsi j  
0.78 =>:% n  
Canon EF 20~35/2.8 L @%G'U&R{  
3.5 @8M'<tr<z  
0.77 `z$uw  
Sigma AF 21~35/3.5-4.2 e1`)3-f  
3.5 E%k ]cZ  
0.77 uF]D  
Canon EF 20~35/3.5-4.5 U .}$`+h8W T  
3.4 L^5&GcHP0  
0.76 b#Fk>j  
Pentax FA 20~35/4 AL 9!O+Ryy?\  
3.4 do=x 9k@Q  
0.76 "]SJbuzh  
Minolta AF 17~35/2.8 G KMpDlit  
3.3 &v3D" J  
0.75 c<+g|@A#  
Tokina AF 20~35/3.5-4.5 AF*ni~  
3.3 de=5=>P7  
0.75 K4?t' dd]  
Canon 20~35/3.5 L s]F?=yEp  
3.3 =0 C l  
0.75 9LqMQv"xW  
Canon EF 17~35/2.8 L {h vQ<7b  
3.2 d6t)gG*5  
0.74 F;d%@E_Bc  
Sigma AF 17~35/2.8-4 EX r|\5'ZMx  
3.1 HC9vc,Fp  
0.73 F,L82N6\U  
Vivitar AF 19~35/3.5-4.5  r21?c|IP  
2.9 Yn IM-  
0.72 1kvPiV=X>  
Minolta AF 20~35/3.5-4.5 b[{m>Fa+o#  
2.8 j{Yt70Wv  
0.71 `zElBD  
Pentax Fisheye 17~28/3.5-4.5 :c~9>GCE&  
2.7 tAb;/tM3I  
0.70 z`86-Ov  
Tokina AF 20~35/2.8 Pro bK_0NrXP  
2.5 LT,iS)dY+  
0.68 v5&xY2RI7  
Sigma 21~35/3.5-4.2 MF %Lh-aP{[e  
2.4 m6bWmGn GC  
0.67 3JlC/v#0  
aJK-O"0/  
5. 特殊变焦镜头 市场上流行的一些有名的特殊变焦头分值并不高,如尼康24~120/3.5-5.6 D IF只有2.3分,MTF侧重平均值只有0.66,腾龙AF 28~200/3.8-5.6 LD(Asp Super)得分为2.7分,MTF侧重平均值为0.70。倒是佳能新推出的防抖镜头EF 28~135/3.5~5.6 IS U得分达到3.5分,MTF侧重平均值达到0.77,进入专业级成像行列。 WX%h4)z*  
{+@ms$z  
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。 LKK{j,g7  
L?3VyBE  
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。。。 -s{R/6 :  
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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