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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。 u]]5p[ |S  
z`xz~9a<  
  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: li 3PR$W V  
.J1Hg  
  MTF = Vo / Vi )/+eL RN5G  
hD6ur=G8u  
  MTF值和条纹密度(空间频率,lp/mm)的关系是:条纹越密,MTF 越低。条纹密到一定程度时,镜头的分辨能力达到极限,MTF值趋近于零。这一极限情况到达得越晚,表明镜头的分辨力越高。 :m)Rmwn_  
V'.eesN  
  实际地,怎样从MTF值看一个镜头的特性呢? LDi ez i  
ku[=QsMv  
  (1) 在较低条纹密度(<20lp/mm)时,MTF值受镜头分辨力的影响较小,这时候MTF主要表现了镜头成像的对比度的高低,说白了就是镜头“软”或“硬”的区别。 p^zEfLTU  
,Zcx3C:#  
  (2) 在高条纹密度(>40lp/mm)时,MTF值则主要体现镜头分辨能力的大小。(对比度也有影响,但此时不是主要因素)。 mtWx ?x  
BJO~$/R?v  
  看看photodo的例子: :AqnWy  
xV n]m9i  
(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 T`w};]z^d2  
.2{C29g  
  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。 UTK.tg  
bKt3x+x(  
  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。 kq1M <lk  
m)[wZP*e  
MTF(续) !irX[,e  
*F8 uu.  
浅说镜头的MTF值及其对市场流行镜头的实际指导意义 #Zavdkw=d  
9h,yb4jPP  
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。 3]kAb`9[K2  
dS;|Kl[Om  
浅谈MTF值的含义 RP@idz  
r/q1&*T  
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。 |Qt`p@W  
Am=PUQF$  
利用MTF值对镜头统计分析及排列 [vjkU7;7A  
9 <kkzy  
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。 WfjUJw5x"s  
sm&rR=b  
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。 qYu!:xa8  
73sAZa|  
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。 Jn:GA@[I  
:jKXKY+T  
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。 VGDEP!)-8  
VzYP:QRz  
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: |z7Crz  
镜头品牌规格 n%ArA])_&  
得分 r+#V{oE_  
MTF侧重平均值 qf&a<[p~  
Contax 28~85/3.3-4 X8l1xD  
4.0 %{VI-CQ  
0.81 k2tX$\E  
Canon EF 28~70/2.8 L {u=\-|t  
3.9 TcKKI  
0.81 g`8 mh&u%  
Nikon AF 35~70/2.8 _467~5JkU  
3.8 8^"|-~#<  
0.79 )J6b:W  
Minolta AF 28~70/2.8 x#gmliF  
3.7 D>x'3WYR  
0.78 T#^6u)  
Sigma AF 28~70/2.8 EX Asp 7/OOq=z  
3.5 vLT12v:)`  
0.77 W%XS0k}x  
Leica 28~70/3.5-4.5 6exlb:  
3.2 Xie dgy  
0.75 rnBeL _8C  
Tokina AF 28~70/2.6-2.8 Pro !/(}meZj  
3.1 n]{}C.C=  
0.73 NizJq*V>  
Sigma AF 28~70/2.8 j83Y'VJJC  
3.0 YK+Z0ry  
0.73 I/-w65J]  
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。 b!HFv;^N  
rMFZ#38d  
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: +4p ;4/=  
镜头品牌规格 Pk]9.e1_  
得分 EkAqFcKLq  
MTF侧重平均值 sF3 l##Wv  
Leica 80~200/4 :3*oAh8|  
4.2 0|Ft0y`+  
0.83 9*Twx&  
Nikon AF-S 80~200/2.8 IF-ED D 6)<oO(  
4.1 dZYJ(7%  
0.82 VM|)\?Q  
Canon EF 70~200/2.8 L qhf/B)  
4.1 43Uy<%yb>}  
0.82 Q)X\VQcgj  
Sigma AF 70~200/2.8 Apo EX %t|2GIu  
3.9 &ziB#(&:H  
0.81 vCo}-b-j  
Minolta AF 80~200/2.8 Apo $/#)  
3.9 E :g ArQ  
0.81 |wn LxI  
Nikon AF 80~200/2.8 D ED 7IW7'klkvD  
3.9 4i&!V9@:  
0.80 ,^66`C[G  
Contax 80~200/4 +Ws}a  
3.8 Cu<ojN- $  
0.79 pnb$lpxt  
Tokina AF 80~200/2.8 #{`NJ2DU]  
3.4 (8F?yBu  
0.76 n ,%^R  
Leica 70~210/4 8(K~QvE~  
3.3 $4) g uG)  
0.75 8k% :w0H  
Pentax FA 80~200/2.8 V0B4<TTAo~  
3.2 S?WUSx*N  
0.74 1@@]h!>k:  
佳能颇有影响的EF 35~350/3.5-5.6 L镜头,在35~200毫米段表现颇佳,但在远摄端表现平平,只有业余头的水平。该镜头整体得分为3.3分,MTF侧重平均值为0.76。图丽的AF 100~300/4 Pro镜头得分为3.1分,MTF侧重平均值为0.74。 cwU6}*_zn  
sW`iXsbWM>  
3. 业余级镜头 在流行业余标准变焦镜头中,以佳能和宾得的两款头得分最高。详见下表: >%A=b}VS  
镜头品牌规格 C>-"*Lt  
得分 `b$I)UUm  
MTF侧重平均值 $jL.TraV7  
Canon EF 28~105/3.5-4.5 U  7cQw?C  
3.3 !}m 8]&  
0.75 7cSvAX0Z.  
Pentax FA 28~70/4 AL Fd0FG A&L  
3.3 |'(IWU  
0.75 8[XNFFUZs  
Canon EF 28~80/3.5-5.6 U  F<1'M#bl  
3.2 2)H|/  
0.74 ^U1 +D^AJ  
Canon EF 28~80/3.5-5.6 II U PSvRO% &  
3.1 L(YT6Vmm+t  
0.73 '7%9Sqx  
Ricoh P 35~70/3.4-4.5 'a9.JS[pj  
3.1 &$ 9bC 't6  
0.73 s @9#hjv2  
Nikon AF 28~80/3.5-5.6 D 8 F 1ga15  
3.0 V6o,}o&-  
0.72 Va:jMN  
Tamron AF 28~80/3.5-5.6 Asp |1$X`|S  
3.0 }:A kpm  
0.72 7wiu%zfa:=  
Nikon AF 28~85/3.5-4.5 <]J5AdJ  
2.9 {K}+$jzGVt  
0.72 WfI~l)  
Minolta MD 28~70/3.5-4.8 q9Wtu7/  
2.9 gNBI?xs`p  
0.71 D=+sD"<|  
Contax 28~70/3.5-4.5 GR9F^Y)K{  
2.8 '1IH^<b  
0.71 ^^mi@&ApLD  
Nikon AF 28~70/3.5-4.5 D 7hQl,v< 5  
2.8 {643Dz<e  
Sigma AF 28~80/3.5-5.6 Macro ;* Jd#O  
2.7 AUd}) UR  
0.70 o! N@W  
Minolta AF 28~80/3.5-5.6 0J B"@U&-  
2.7 ^8*.r+7p  
0.70 _;+&'=6.[  
Ricoh 35~70/3.5-4.8 36z{TWF  
2.6 _7VU ,  
0.69 23m+"4t  
Pentax FA 28~80/3.5-4.7 C.Yz<?;S  
2.3 k3w#^ "i  
0.66 q Sah_N  
Pentax FA 28~80/3.5-5.6 ]y/:#^M+  
2.0 ^  +G> N  
0.64 ME"/%59r  
Vivitar AF 28~80/3.5-5.6 #k6T_ki  
1.8 0o`o'ZV=c  
0.62 i+6/ g  
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: #:X :~T  
镜头品牌规格 N[%IrN3  
得分 Spb'jAKj'  
MTF侧重平均值 c_ i;'  
Minolta AF 100~300/4.5-5.6 APO m;|I}{r  
3.2 dcsd//E  
0.74 z'o+3 zq^  
Canon EF 70~210/3.5-4.5 U 7UiU3SUcg  
3.1 Wh7nli7f_  
0.74 |b'AWI81D  
Vivitar 70~210/2.8-4 Series 1 >{[J+f{~|  
3.0 NoT oLt\  
0.73 #N:o)I  
Sigma  70~210/4-5.6 nN: i{t4f  
2.9 #=2~MXa@z7  
0.72 d4U_Wu&  
Pentax FA 70~200/4-5.6 yWy9IWI["  
2.9 L!5HE])<)  
0.72 ;%&@^;@k%  
Minolta AF 70~210/3.5-4.5 f#?R!pR  
2.9 tBt\&{=|D  
0.72 wS*UXF&f  
Nikon AF 70~210/4-5.6 D \4 DH&gZ[  
2.8 00ho*p!E'  
0.71 iD9GAe}x  
Minolta AF 70~210/4.5-5.6 gw-l]@;1  
2.7 >8c9-dTmf  
0.69 ay2.C BF  
Yashica AF 70~210/4.5 3i<*,@CY  
2.7 o_S8fHqjt  
0.69 (,k=mF  
Ricoh P 70~210/4.5-5.6 #gP\q?5Ov  
2.6 EJZ2V>\_-0  
0.69 'k hJZ:  
Minolta AF 80~200/4.5-5.6 1 OX(eXF>  
2.6 7_LE2jpC,5  
0.69 N gr7E  
Canon EF 100~300/4.5-5.6 U (_D#gr{S=  
2.4 eG<32$I  
0.67 KpWQ;3D2  
Pentax FA 100~300/4.5-5.6 BX?Si1c  
2.4 aV1(DZ83  
0.67 :%{8lanO  
4. 超广角变焦镜头(不分专业业余): ]Kd:ZmJ  
镜头品牌规格 #qzozQ4  
得分 S;= D/)[mr  
MTF侧重平均值 tkA '_dcIC  
Tamron SP AF 20~40/2.7-3.5 VrHFM(RNe  
3.7 0 I,-1o|s  
0.78 {ES3nCL(8  
Nikon AF 20~35/2.8 D IF zKR_P{W>^  
3.6 Pp?J5HW  
0.78 V\A?1   
Canon EF 20~35/2.8 L @f5X AK?  
3.5 w%kxY5q  
0.77 n@xU5Q  
Sigma AF 21~35/3.5-4.2 tjGQ0-Lo  
3.5 SOd(& >  
0.77 &BP%~  
Canon EF 20~35/3.5-4.5 U s i C/k*  
3.4 N[Fz6,ZG _  
0.76 NcdOzx>  
Pentax FA 20~35/4 AL B?k75G  
3.4 A@GyKx%x$  
0.76 P9gIKOOx#4  
Minolta AF 17~35/2.8 G  'y1=Z  
3.3 b}Jcj  
0.75 M Su_*&j9T  
Tokina AF 20~35/3.5-4.5 YOqBIbp~&)  
3.3 Rb?6N  
0.75 B#8!8  
Canon 20~35/3.5 L iCx}v[;Ol  
3.3 =MA$xz3  
0.75 /K1YDq<=  
Canon EF 17~35/2.8 L ZPHB$]ri  
3.2 R'He(x  
0.74 JpN+'/  
Sigma AF 17~35/2.8-4 EX 0P z"[  
3.1 &W*9'vSm.  
0.73 }k$2r3  
Vivitar AF 19~35/3.5-4.5 d(<[$ 3.  
2.9 uN2Ck  
0.72 ~'n3],o?  
Minolta AF 20~35/3.5-4.5 &G:#7HX@-  
2.8 w!7Hl9BW  
0.71 e~oI0%xl^  
Pentax Fisheye 17~28/3.5-4.5 Enyx+]9  
2.7 }9=VhC%J  
0.70 _O{3bIay3!  
Tokina AF 20~35/2.8 Pro !c/G'se  
2.5 sSU p7V  
0.68 `*^ f =y  
Sigma 21~35/3.5-4.2 MF "{Lp'+wNw  
2.4 [WW3'= e^  
0.67 [5yLg  
f!AcBfaLr  
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。 Xf(H_&K  
[7 oU =  
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。 7Rwn{]r  
3w6}%=)$8  
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。。。 pXPLTGY<R+  
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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