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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。 ta'{S=^j mufJ@Y S# 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> }fy 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;dQLZCC 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%nK 2 DbIn3/WNe 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!k0 -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 RJa1pYK 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$55h 得分 w6<zPrA MTF侧重平均值 F|!
ib5 Leica 80~200/4 ;!Q}g19C 4.2 vH)V\V 0.83 \I+#M-V Nikon AF-S 80~200/2.8 IF-ED D SEXmVFsQ 4.1 /?_5!3K J 0.82 fZ[uNe[| Canon EF 70~200/2.8 L L7OFZ|gUz 4.1 8/BWe
;4 0.82 owKOH{otf Sigma AF 70~200/2.8 Apo EX ?CSv;: 3.9 WNcJ710k27 0.81 " gQJeMU Minolta AF 80~200/2.8 Apo #CTeZ/g 3.9 r9y(j
z 0.81 V8-*dE Nikon AF 80~200/2.8 D ED u)9YRMl 3.9 =.\PG[ 0.80 aM!%EaT Contax 80~200/4 )Nnrsa 3.8 -APbN(Vi 0.79 HMl
M!Xk? Tokina AF 80~200/2.8 +(/' b'* 3.4 {2T;^+KE 0.76 eiJ~1HX) Leica 70~210/4 m
^'! 3.3 H*E4+3y 0.75 7;3;8Q FX Pentax FA 80~200/2.8 *RJiHcII 3.2 Ck>{7Gw 0.74 1dl(`=^X 佳能颇有影响的EF 35~350/3.5-5.6 L镜头,在35~200毫米段表现颇佳,但在远摄端表现平平,只有业余头的水平。该镜头整体得分为3.3分,MTF侧重平均值为0.76。图丽的AF 100~300/4 Pro镜头得分为3.1分,MTF侧重平均值为0.74。 Sgq" 3(+%, {N'<_%cu 3. 业余级镜头 在流行业余标准变焦镜头中,以佳能和宾得的两款头得分最高。详见下表: 2f0qfF 镜头品牌规格 r O-=):2 得分 <gu>06 MTF侧重平均值 RI&V:1 Canon EF 28~105/3.5-4.5 U Z Is=%6""& 3.3 a_U[!`/w 0.75 ,ePl>m:Z
Pentax FA 28~70/4 AL |"i"8~/@< 3.3 J L!:`#\ 0.75 ^2\-zX!bt Canon EF 28~80/3.5-5.6 U UoOxGo 3.2 }II)<g' 0.74 *_H^]wNJG Canon EF 28~80/3.5-5.6 II U 8[L]w^ 3.1 ,u^%[ejH 0.73 ?F/)<r Ricoh P 35~70/3.4-4.5 s}g3*_" 3.1 <m0m8p"G 0.73 ;fxrOfb Nikon AF 28~80/3.5-5.6 D *yqke<o9) 3.0 ^Fg!.X_ 0.72 O6$n VpD3 Tamron AF 28~80/3.5-5.6 Asp X3R:^ff\ 3.0 0s.X 0.72 SdNxSD$Q Nikon AF 28~85/3.5-4.5 nUScDb2| 2.9 }.N~jx0R 0.72 (7w95xI Minolta MD 28~70/3.5-4.8 7g-{<d 2.9 <|1Kh ygv 0.71 NuR3]Ja\0 Contax 28~70/3.5-4.5 Z=9gok\ 2.8 ("P]bU+'> 0.71 7=a=@D[ Nikon AF 28~70/3.5-4.5 D x<1t/o 2.8 q_z ;kCHM Sigma AF 28~80/3.5-5.6 Macro Y
lhKP; 2.7 \JDxN
0.70 n*r Xj{Kt Minolta AF 28~80/3.5-5.6 u-@;Q<v$ 2.7 @BMuov 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 hQwUwfoe@ 2.3 hp$1c 0.66 8f>v[SQ" Pentax FA 28~80/3.5-5.6 "GX k;Y 2.0 FYIz_GTk 0.64 @nOuFX4 Vivitar AF 28~80/3.5-5.6 ZwMd 22 1.8 g"v6UZ\ 0.62 L b-xc] 在流行业余远摄变焦镜头中,美能达AF 100~300/4.5-5.6得分最高。详见下表: EAV6qW\r5] 镜头品牌规格 (o4':/es 得分 TUq
, MTF侧重平均值 &"d
:+!4h Minolta AF 100~300/4.5-5.6 APO Oar%LSkPRz 3.2 V)]lca 0.74 &Xi]0\M) Canon EF 70~210/3.5-4.5 U *Rgl(Ba 3.1 8^!ib/@v" 0.74 |}Mt hj9n Vivitar 70~210/2.8-4 Series 1 9F7}1cH7g@ 3.0 ubQr[/ 0.73 B/dJj# Sigma 70~210/4-5.6 y(X^wC 2.9 J3hhh(
0.72 th}&|Y)T2 Pentax FA 70~200/4-5.6 YM#J_sy@J. 2.9 J|CCTXT 0.72 y\Wp}} Minolta AF 70~210/3.5-4.5 )i[K1$x2 2.9 X0 ]Se( 0.72 ?dmwz4k0 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 Ymm*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 qWJap-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?$qi 0.74 7` t, Sigma AF 17~35/2.8-4 EX k_1oj[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:TWeZD 2.8 ;^P0+d^5C 0.71 CvqUaHW@ 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$14l 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
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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。
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