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    [其它]MTF调制传递函数知识详解 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2010-02-10
    关键词: MTF函数
    MTF:Modulation Transfer Function. 中文译作调制传递函数 oq (W|  
    6}*4co  
      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: x$pz(Q&v  
    |Vp ?  
      MTF = Vo / Vi ~$1g"jIw  
    r'@7aT&_  
      MTF值和条纹密度(空间频率,lp/mm)的关系是:条纹越密,MTF 越低。条纹密到一定程度时,镜头的分辨能力达到极限,MTF值趋近于零。这一极限情况到达得越晚,表明镜头的分辨力越高。 SXV2Y-  
    C\ 34R  
      实际地,怎样从MTF值看一个镜头的特性呢? )[=C@U  
    eUD 5 V  
      (1) 在较低条纹密度(<20lp/mm)时,MTF值受镜头分辨力的影响较小,这时候MTF主要表现了镜头成像的对比度的高低,说白了就是镜头“软”或“硬”的区别。 qr~zTBT] E  
    vJ;0%;eu[!  
      (2) 在高条纹密度(>40lp/mm)时,MTF值则主要体现镜头分辨能力的大小。(对比度也有影响,但此时不是主要因素)。 J@rBrKC  
    Xod/GY G  
      看看photodo的例子: TnuA uui*  
    "M,Hm!j  
    (1)Nikkor 35mm/1.4ais:Weighted MTF 1 0 lp/mm: 0,89Weighted MTF 20 lp/mm: 0,76Weighted MTF 40 lp/ mm: 0,52(2)Canon 35mm/1.4L USM:Weighted MTF 10 lp/mm: 0,89W eighted MTF 20 lp/mm: 0,78Weighted MTF 40 lp/mm: 0,59 n+ s=u$%qn  
    C]3^:b+   
      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。 6~6 vwp  
    C @P$RVS  
      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。 hl8oE5MU  
    .EjjCE/v-  
    MTF(续) V! .I>  
    8boiJku`  
    浅说镜头的MTF值及其对市场流行镜头的实际指导意义 W>[TFdH?  
    wid  
    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。 |w>d]eA5  
    ~Yre(8+M  
    浅谈MTF值的含义 6?/f $,v  
    E:P_CDSd]  
    MTF值(模量传递函数)是对镜头的锐度,反差和分辨率进行综合评价的数值。对于一个平面黑(白)色物体,它的线对频率是0。此时,任何一个最简易的镜头都可以完整的体现出这一反差。即MTF值等于1。而对于纯黑和纯白相间的线条(反差为100%)来说,随着线对频率的提高,通过镜头表现的反差就相应减少(反差小于100%)。当线频达到一个很高的数值时(例如1000线对/毫米),则任何镜头也只能把它们记录成一片灰色。这时镜头的MTF值就接近于0。因此,MTF值是一个界于0到1之间的数值。这个数值越大(越接1),说明这个镜头还原真实的能力越强。例如在35mm底片上,10线对/毫米的线对频率时,优质镜头的MTF值为95%左右,而业余镜头的MTF值也在90%左右,这样在普通5寸片上的差别就几乎看不出来。而对于40线对/毫米的线频时,优质镜头的最高MTF值可达70%以上,而业余镜头此时的最高MTF值却只有40%左右。将底片放大到24寸时,被摄体的细节表现差别就充分反映出来。对于分辨率高而明锐度低的镜头,虽然能把一个黑发白肤女郎的眉毛(反差较大)拍的清晰可辩,而对于一个德国北部(灰发白皮肤)或印度(黑发棕皮肤)的女郎而言,由于体现不出来反差,其眉毛也只能是模糊一团了。举一个灰发女郎在白背景前的散发为例(假定反差为0.45):通过优质镜头后其反差仍然为0.45×70%=0.315,而通过业余镜头后反差则降低为0.45×40%=0.18。我们知道,在白纸上印刷灰字时,两者的反差小于0.2时读者就很难辨认了,更何况此时的发丝只有0.18的反差呢。 K)eyFc  
    ^Jc|d,u;s  
    利用MTF值对镜头统计分析及排列 ^vI`#}?  
    yx7y3TSq  
    哈苏实验室在测定了各镜头的MTF值曲线后,制定了MTF侧重平均值的计算方法,首先对预定焦距,分别对镜头的f4和f8时的MTF值,分别乘以0.4和0.6的侧重系数,相加得到某一线频下的MTF值,然后再取10线对/毫米的平均值乘以侧重系数0.57,20线对/毫米的平均值乘以侧重系数0.29,40线对/毫米的平均值乘以侧重系数0.14,将三个数字相加,就得到该镜头的MTF侧重平均值。根据这些数值对镜头打分。分数从0到5,使各种镜头的分值明显化,不象有些测试结果,给人的印象都很好,却失去了指导意义。 b >'c   
    #z c$cr  
    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。 ,X\qlT5C  
    .pblI  
    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。 p`'3Il3  
    "~"=e  
    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。 7&Ie3[Rm_3  
    `b_n\pf ]  
    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: jTqE V(  
    镜头品牌规格 *(sv5c!0M8  
    得分 Y*S(uqM  
    MTF侧重平均值 ! z5Ozm+}  
    Contax 28~85/3.3-4 R !>SN0  
    4.0 NFf?~I&mfu  
    0.81 ^+Vf*YY 8  
    Canon EF 28~70/2.8 L iq5-eJmq  
    3.9 P+rDln {  
    0.81 0aYoc-( A  
    Nikon AF 35~70/2.8 )\{]4[9N  
    3.8 {=+'3p  
    0.79 Z{_YH7_  
    Minolta AF 28~70/2.8 z/pxZ B ~"  
    3.7 ^fbzlu?G4-  
    0.78 Xzqx8Kd  
    Sigma AF 28~70/2.8 EX Asp fhro"5/4  
    3.5 9Wdx"g52_D  
    0.77 <"7Wb"+  
    Leica 28~70/3.5-4.5 W}WDj:  
    3.2 w1+ %+x  
    0.75 2>xEE  
    Tokina AF 28~70/2.6-2.8 Pro 2hb>6Z;r]K  
    3.1 D<T:UJ  
    0.73 QPB ^%8  
    Sigma AF 28~70/2.8 0 l+Jq  
    3.0 6N/6WrQEeg  
    0.73 /WIH#M  
    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。 yY"n:&T(  
    48.4GwL7  
    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: @\U] hN?  
    镜头品牌规格 w|-m*v .  
    得分 >ni0:^vp  
    MTF侧重平均值 ixB"6O  
    Leica 80~200/4 |[$ TT$Fb  
    4.2 R^yh,  
    0.83 ZU l-&P_X  
    Nikon AF-S 80~200/2.8 IF-ED D n -xCaq  
    4.1 L!Gpk)}[i  
    0.82 ziv*4  
    Canon EF 70~200/2.8 L  bDq<]h_7  
    4.1 Yd<9Y\W%?  
    0.82 ,S&p\(r.  
    Sigma AF 70~200/2.8 Apo EX ,be$ ~7qS  
    3.9  $kxu-  
    0.81 :bq UA(k  
    Minolta AF 80~200/2.8 Apo RvyCc!d  
    3.9 r(g# 3i4Q  
    0.81 9x#T j/5%  
    Nikon AF 80~200/2.8 D ED Axla@  
    3.9 ]#W9l\  
    0.80 <jh=W9.N_  
    Contax 80~200/4  CxrsP.  
    3.8 3s#/d,+  
    0.79  *1 *i5c  
    Tokina AF 80~200/2.8 z -'e<v;w  
    3.4 m~gcc  
    0.76 <Kk?BRxi  
    Leica 70~210/4 (Y  
    3.3 ~bgM*4GW  
    0.75 _lfS"ae  
    Pentax FA 80~200/2.8 S)`@)sr  
    3.2 |W5lhx0U  
    0.74 u0%bv\$m  
    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。 i4)]lWnd  
    $]4o!Z  
    3. 业余级镜头 在流行业余标准变焦镜头中,以佳能和宾得的两款头得分最高。详见下表: <=%G%V_s  
    镜头品牌规格 O:#/To'  
    得分 [f]:h Ji  
    MTF侧重平均值 -2Dgr\M  
    Canon EF 28~105/3.5-4.5 U f;bVzti+w  
    3.3 +^[SXI^JaJ  
    0.75 & z5:v-G?  
    Pentax FA 28~70/4 AL yp< )v(8|'  
    3.3 ob9=/ R?i  
    0.75 ;7(vqm<V2~  
    Canon EF 28~80/3.5-5.6 U [=>[2Ty  
    3.2 so A] f  
    0.74 :#=B wdC  
    Canon EF 28~80/3.5-5.6 II U \OkJX_7  
    3.1 5L,q,kVS  
    0.73 a#&\65D  
    Ricoh P 35~70/3.4-4.5 4Dasj8GsV  
    3.1 p@wtT"Y  
    0.73 ?8q4texf[  
    Nikon AF 28~80/3.5-5.6 D ogoEtKi  
    3.0 fH% C&xj'&  
    0.72 Lv *USN  
    Tamron AF 28~80/3.5-5.6 Asp 5oo6d4[  
    3.0 xN6}4JB  
    0.72 4Td)1~zc3  
    Nikon AF 28~85/3.5-4.5 22`e7  
    2.9 ;bFd*8?;  
    0.72 M%5_~g2n'\  
    Minolta MD 28~70/3.5-4.8 1vCVTuRF  
    2.9 x)f<lZ^L&H  
    0.71 AH^'E  
    Contax 28~70/3.5-4.5 jgBJs^JgYG  
    2.8 qKs"L^b  
    0.71 (i-L:  
    Nikon AF 28~70/3.5-4.5 D bUc ++M  
    2.8 o)H| #9h5  
    Sigma AF 28~80/3.5-5.6 Macro NFI~vkk'G  
    2.7 tD]vx`0>  
    0.70 x6Q_+!mnk  
    Minolta AF 28~80/3.5-5.6 sfsK[c5bm  
    2.7 #y1M1Og  
    0.70 Rj-4K@a8#N  
    Ricoh 35~70/3.5-4.8 y4Nam87;/?  
    2.6 Ee=!bv(%70  
    0.69 H:o=gP60]  
    Pentax FA 28~80/3.5-4.7 \mw5 ~Rf;  
    2.3 1(jx.W3  
    0.66 +>:[irf  
    Pentax FA 28~80/3.5-5.6 >skl-f  
    2.0 +l<;?yk:;  
    0.64 q[c^`5  
    Vivitar AF 28~80/3.5-5.6 _ FN#Vq2  
    1.8 N^jr  
    0.62 ge% tj O  
    在流行业余远摄变焦镜头中,美能达AF 100~300/4.5-5.6得分最高。详见下表: 3&B- w  
    镜头品牌规格 vh^?M#\  
    得分 kM3#[#6$!  
    MTF侧重平均值 Nk?/vMaw  
    Minolta AF 100~300/4.5-5.6 APO s2 $w>L  
    3.2 HyIyrUrYW  
    0.74 'Kd-A:K2g  
    Canon EF 70~210/3.5-4.5 U /Y| <0tq  
    3.1 7M$cIWe$  
    0.74 >&Vz/0  
    Vivitar 70~210/2.8-4 Series 1 D*ZswHT{y  
    3.0 yRt7&,}zL  
    0.73 / &yc?Ui  
    Sigma  70~210/4-5.6 iL'j9_w,  
    2.9 Om2w+yU  
    0.72 m|PJwd6  
    Pentax FA 70~200/4-5.6 l2kUa'O-  
    2.9 | zOwC9-6  
    0.72 `|4k>5k  
    Minolta AF 70~210/3.5-4.5 6e"Lod_ L  
    2.9 (ZQ?1Qxo  
    0.72 iO}KERfU  
    Nikon AF 70~210/4-5.6 D Uq.hCb`:  
    2.8 VhU,("&pm  
    0.71 _BG7 JvI  
    Minolta AF 70~210/4.5-5.6 seZb;0  
    2.7 ^(7Qz&q  
    0.69 Zl?9ibm;@  
    Yashica AF 70~210/4.5 !'a <Dw5  
    2.7 ym2"D?P (  
    0.69 xn1, o MY=  
    Ricoh P 70~210/4.5-5.6 "1rT> ASWI  
    2.6 igF<].'V  
    0.69 |]b,% ?,U  
    Minolta AF 80~200/4.5-5.6 5`q#~fJ2  
    2.6  Rp6q)  
    0.69 '-P+|bZW4  
    Canon EF 100~300/4.5-5.6 U MaZS|Zei[  
    2.4 YAd%d|Q  
    0.67 n39EKH rm%  
    Pentax FA 100~300/4.5-5.6 f\H1$q\p\  
    2.4 'AZxR4W  
    0.67 6ck%M#v  
    4. 超广角变焦镜头(不分专业业余): <>V~  
    镜头品牌规格 7hT@,|(j  
    得分 br*PB]dU  
    MTF侧重平均值 c,}VC-  
    Tamron SP AF 20~40/2.7-3.5 D{JwZL@7k2  
    3.7 {5c]\{O?[  
    0.78 .d+zF,02Z  
    Nikon AF 20~35/2.8 D IF ow#8oUf=  
    3.6 *O7PH1G  
    0.78 'Qg.D88  
    Canon EF 20~35/2.8 L ?h,.1Tb  
    3.5 -:Bgp*S  
    0.77 d"thM  
    Sigma AF 21~35/3.5-4.2 j? Vs"d|  
    3.5 9G4os!x)  
    0.77 AsI.8"  
    Canon EF 20~35/3.5-4.5 U C#L|7M??;  
    3.4 fP llN8n  
    0.76 3=%G{L16-  
    Pentax FA 20~35/4 AL Pav  
    3.4 #It!D5A  
    0.76 j3j^cO[8v  
    Minolta AF 17~35/2.8 G =]1g*~%  
    3.3 IH.EvierJ  
    0.75 *?+2%zP  
    Tokina AF 20~35/3.5-4.5 (*\y  
    3.3 i#PR Tbc  
    0.75 HstL'{&,-m  
    Canon 20~35/3.5 L GK#D R/OM  
    3.3 -jVg {f!  
    0.75 38%"#T3#  
    Canon EF 17~35/2.8 L n2Q ?sV;m  
    3.2 Bk5ft4v-  
    0.74 F1p|^hYDW  
    Sigma AF 17~35/2.8-4 EX y(=0  
    3.1 ;Hb"SB  
    0.73 T#HF! GH]  
    Vivitar AF 19~35/3.5-4.5 X7?j90tH  
    2.9 Cj J n  
    0.72 7**zO3 H  
    Minolta AF 20~35/3.5-4.5 7mL1$i6=  
    2.8 $SfY<j,R  
    0.71 U@:l~ xJ  
    Pentax Fisheye 17~28/3.5-4.5 8yM8O #S  
    2.7 &"Fz)}  
    0.70 61*b|.sl'#  
    Tokina AF 20~35/2.8 Pro &iT^IkA{  
    2.5 KVoM\ttP  
    0.68 U\>k>|Jr{  
    Sigma 21~35/3.5-4.2 MF 2FGCf} ,  
    2.4 3M>y.MS  
    0.67 &?k`rF9  
    6` 3kNk;  
    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。 `!ZkWF6  
    y|3!E>Up  
    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。 ^[v>B@p*{  
    oUB9)C~  
    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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    只看该作者 1楼 发表于: 2010-02-10
    Re:轉載 :MTF
    MTF說穿了就是PSF的空間頻率響應
    离线zhugerufeng
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    只看该作者 2楼 发表于: 2010-07-04
    very good.
    离线luckytim
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    只看该作者 3楼 发表于: 2010-09-25
    很好的文章
    离线joyinmay
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    只看该作者 4楼 发表于: 2011-02-24
    看完了还是不懂,有没有通俗易懂的?
    离线drymatini
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    只看该作者 5楼 发表于: 2011-07-06
    啥都通俗易懂 还要用脑子么?
    离线空空也
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    只看该作者 6楼 发表于: 2012-12-01
    very dood
    离线空空也
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    只看该作者 7楼 发表于: 2012-12-16
    very dood
    离线空谷幽蓟
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    只看该作者 8楼 发表于: 2012-12-31
    看完了,长进了~
    离线wangyue8
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    只看该作者 9楼 发表于: 2013-04-26
    非常有帮助 谢谢