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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 5XHkRcESZ  
    0Kk*~gR?  
      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: {[?|RC;\Y  
    ;gnr\C*G  
      MTF = Vo / Vi LH;G :  
    (^9M9+L[i  
      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。 Qg!*=<b  
    aO%FQ)BT  
      实际地,怎样从MTF值看一个镜头的特性呢? }C1wfZ~F~  
    O;BPd:<  
      (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。 nW_  
    ~S!kn1&O  
      (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)。 R-fjxM*  
    qS|VUy4  
      看看photodo的例子: _'U?!  
    +GU16+w~E  
    (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 5.#9}]  
    uLljM{ I  
      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。 M3 u8NRd5|  
    F4%[R)  
      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。 z]AS@}wWqg  
    ;hJ*u  
    MTF(续) pNFIO t:(  
    n0pe7/Ai  
    浅说镜头的MTF值及其对市场流行镜头的实际指导意义 HPKyAcS\  
    e&4u^'+K  
    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。 )d u{ZWr  
    Ue:T3jp 3%  
    浅谈MTF值的含义 s[4 !R&b  
    S(h*\we  
    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。 !\O,dq  
    >L`mF_WG  
    利用MTF值对镜头统计分析及排列 pw yl,A  
    .G~5F- 8'  
    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。 R}9jgB  
    3uG5b8?  
    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。 *+4iBpyiB  
    F|`B2Gr  
    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。 \Pmk`^T  
    ^X%4@,AE  
    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。 'a?.X _t  
    (1j$*?iGA  
    2. 专业级镜头 在常用专业级标准变焦镜头中,康太时28~85/3.3-4居首,适马AF28~70/2.8居末。具体排列如下: O>5u5n  
    镜头品牌规格 P.Z<b:V!  
    得分 D D;+& fe  
    MTF侧重平均值 <" l;l~Y1  
    Contax 28~85/3.3-4 Yj/nzTVJ[  
    4.0 uN3J)@;_  
    0.81 =w$"wzc  
    Canon EF 28~70/2.8 L gr{Sh`Cm-  
    3.9 l]y%cJ~$'D  
    0.81 igj@{FN  
    Nikon AF 35~70/2.8 *js$r+4  
    3.8 @b\_696.  
    0.79 E(+wl  
    Minolta AF 28~70/2.8 N: jiZ)  
    3.7 .r%|RWs6W  
    0.78 >1pH 91c'  
    Sigma AF 28~70/2.8 EX Asp oe|<xWu  
    3.5 u!Nfoq&'u  
    0.77 6ilC#yyp  
    Leica 28~70/3.5-4.5 H6S vU  
    3.2 ||ZufFO  
    0.75 OrJlHMz  
    Tokina AF 28~70/2.6-2.8 Pro lT!$\E$1   
    3.1 FK >8kC  
    0.73 fA0=Y,pzv  
    Sigma AF 28~70/2.8 q.sQ Z]ty9  
    3.0 KXA)i5z  
    0.73 C|;Mhe'r=  
    腾龙最新推出的AF 28~105/2.8LD专业镜头,得分只有2.4分,MTF值为0.67。尼康新推出的AF-S 28~70/2.8 ED的MTF值尚未测试。 3=|2Gs?ut  
    2$W,R/CLh  
    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: 4yZ+,hqJ<9  
    镜头品牌规格 @:QdCG+  
    得分 bok 74U]  
    MTF侧重平均值 @&xaaqQ-  
    Leica 80~200/4 9AddF*B  
    4.2 8|qB 1fB  
    0.83 6 %k+0\d  
    Nikon AF-S 80~200/2.8 IF-ED D O0(Q0Ko  
    4.1 !"x7re  
    0.82 ~TFYlV  
    Canon EF 70~200/2.8 L [xp,&  
    4.1 %x8`fm  
    0.82 I&fh  
    Sigma AF 70~200/2.8 Apo EX "zIq)PY  
    3.9 >g"M.gW  
    0.81 ck_fEF  
    Minolta AF 80~200/2.8 Apo ZWhmO=b!  
    3.9 $#ju?B~  
    0.81 J1Ki2I=  
    Nikon AF 80~200/2.8 D ED T\ }v$A03  
    3.9 QT= ,En  
    0.80 3) c K*8#  
    Contax 80~200/4 ssyd8LC#  
    3.8 ]F* a PV  
    0.79 FJ(B]n[>  
    Tokina AF 80~200/2.8 [aM'  
    3.4 -S%q!%}u  
    0.76 $K_YC~  
    Leica 70~210/4 11y .z^  
    3.3 6^IqSNn-  
    0.75 X})Imk7&E  
    Pentax FA 80~200/2.8 wAl}:|+n  
    3.2 =i^<a7M~  
    0.74 *zVLy^L_8  
    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。 vuo'"^ =p0  
    M|({ 4C  
    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: H1%[\X?=  
    镜头品牌规格 Jg|cvu-+  
    得分 >g>`!Sf  
    MTF侧重平均值 lHKf#|  
    Canon EF 28~105/3.5-4.5 U :IR9=nhS]  
    3.3 6%\Q*r*N  
    0.75 (YYj3#|  
    Pentax FA 28~70/4 AL G]mWaA  
    3.3 ,s><kHJ  
    0.75 M9s43XL(&  
    Canon EF 28~80/3.5-5.6 U 6snOMa GRu  
    3.2 {s8U7rmML  
    0.74 puS&S *  
    Canon EF 28~80/3.5-5.6 II U mYh5#E41J  
    3.1 U7B/t3,=U  
    0.73 M,t*nG  
    Ricoh P 35~70/3.4-4.5 I& M36f  
    3.1 phgexAq  
    0.73 `e $n$Bh  
    Nikon AF 28~80/3.5-5.6 D @ <OO  
    3.0 09 39i_  
    0.72 \/*Nf?;  
    Tamron AF 28~80/3.5-5.6 Asp *m$PH"  
    3.0 *j /S4qG  
    0.72 cZgMA8 F  
    Nikon AF 28~85/3.5-4.5 zRV!(Y  
    2.9 Y8%0;!T  
    0.72 i>Fvmw  
    Minolta MD 28~70/3.5-4.8 Lvi[*une|  
    2.9 gE@$~Q>M  
    0.71 /BMtcCPG!  
    Contax 28~70/3.5-4.5 Ts(t:^  
    2.8 oe!:|ck<  
    0.71 )_77>f%  
    Nikon AF 28~70/3.5-4.5 D l@N;sI<O-  
    2.8 % Cu.u)/+  
    Sigma AF 28~80/3.5-5.6 Macro SLtSqG7~  
    2.7 69C8-fF0[I  
    0.70 zb5N,!%r  
    Minolta AF 28~80/3.5-5.6 G[3k  
    2.7 SPkKiEdM  
    0.70 L6:W'u^  
    Ricoh 35~70/3.5-4.8 mG831v?  
    2.6 Q PFeBl  
    0.69 {)V?R  
    Pentax FA 28~80/3.5-4.7 ge0's+E+1  
    2.3 IS[Vap:  
    0.66 ohrw\<xsu  
    Pentax FA 28~80/3.5-5.6 ,Z>wbMJig  
    2.0 / l".}S  
    0.64 4K9Rpm  
    Vivitar AF 28~80/3.5-5.6 ?fK^&6pI  
    1.8 1$$37?FE  
    0.62 u12zRdn  
    在流行业余远摄变焦镜头中,美能达AF 100~300/4.5-5.6得分最高。详见下表: ,0!uem}1i  
    镜头品牌规格 -@''[m.*  
    得分 fokwW}>B[f  
    MTF侧重平均值 K8?zgRG3~N  
    Minolta AF 100~300/4.5-5.6 APO gbm0H-A:*  
    3.2 RT% x&j  
    0.74 J&M1t#UN  
    Canon EF 70~210/3.5-4.5 U fO].e"}  
    3.1 \bhOPK>w  
    0.74 c[SU5 66y  
    Vivitar 70~210/2.8-4 Series 1 M h`CP  
    3.0 rdO@X9z  
    0.73 ZCm1+Y$  
    Sigma  70~210/4-5.6 [2Iau1<@  
    2.9 K~c^*;F  
    0.72 <rNtY,  
    Pentax FA 70~200/4-5.6 </.z1 $  
    2.9 xXF2"+  
    0.72 Nd`HB=ShJ  
    Minolta AF 70~210/3.5-4.5 ZP"yq6!i  
    2.9 $#5klA  
    0.72 %drJ p6n%  
    Nikon AF 70~210/4-5.6 D jOs H2^  
    2.8 U,e'ZRU6  
    0.71 Bwjg#1E  
    Minolta AF 70~210/4.5-5.6 osl=[pm  
    2.7 0pD W _  
    0.69 )8;{nqoC  
    Yashica AF 70~210/4.5 /Zc#j^_  
    2.7 kLJlS,nh\r  
    0.69 v"rl5x  
    Ricoh P 70~210/4.5-5.6 3[VWTq)D=  
    2.6 J' W}7r  
    0.69 XdpF&B&K7Q  
    Minolta AF 80~200/4.5-5.6 o,CBA;{P  
    2.6 dY8(nQG  
    0.69 Q uB+vL  
    Canon EF 100~300/4.5-5.6 U ~z5@V5 z  
    2.4 RU6KIg{H  
    0.67 2B^~/T<\  
    Pentax FA 100~300/4.5-5.6 K"L_`.&Q  
    2.4 ``!GI'^  
    0.67 sTkIR5Z  
    4. 超广角变焦镜头(不分专业业余): Rp0|zP,5  
    镜头品牌规格 yO=p3PV d  
    得分 Pey//U  
    MTF侧重平均值 Km,*)X.-5  
    Tamron SP AF 20~40/2.7-3.5 &pM'$}T*  
    3.7 (#$$nQj  
    0.78 nTs/Q  V  
    Nikon AF 20~35/2.8 D IF ibXe"X/_  
    3.6 :j@8L.<U  
    0.78 -ui< E?v  
    Canon EF 20~35/2.8 L &'s^nn]  
    3.5 e2c1pgs&+  
    0.77 tjj^O%SV<  
    Sigma AF 21~35/3.5-4.2 r0\?WoF2C  
    3.5 O+_N!/  
    0.77 3y ryeS  
    Canon EF 20~35/3.5-4.5 U P/MM UmO  
    3.4 < W*xshn  
    0.76 :6Pnie  
    Pentax FA 20~35/4 AL kh3<V'k]  
    3.4 Ra[>P _  
    0.76 t,h{+lYU  
    Minolta AF 17~35/2.8 G o-z &7@3Hu  
    3.3 94Ud@F9d5  
    0.75 qaG#;  
    Tokina AF 20~35/3.5-4.5 U]1(&MgV  
    3.3 mRwT_(;t  
    0.75 P]Xbjs<p  
    Canon 20~35/3.5 L mibpG9+d  
    3.3 JO=1ivZl  
    0.75 MS*G-C  
    Canon EF 17~35/2.8 L ` H XEZ|  
    3.2 Ly7!R$X  
    0.74 K"\MU  
    Sigma AF 17~35/2.8-4 EX &cu!Hx  
    3.1 jJBnDxsA  
    0.73 YTQps&mD.  
    Vivitar AF 19~35/3.5-4.5 EB!daZH,  
    2.9 [ ]^X`R  
    0.72 ka/XK[/'  
    Minolta AF 20~35/3.5-4.5 'e@=^FC  
    2.8 ]Bnwk o  
    0.71 ^:u?ye;  
    Pentax Fisheye 17~28/3.5-4.5 RV+E^pkp$  
    2.7 _1L(7|^~y[  
    0.70 ,O]l~)sr|  
    Tokina AF 20~35/2.8 Pro RJ~ %0  
    2.5 brSi<  
    0.68 =P`~t<ajB  
    Sigma 21~35/3.5-4.2 MF T5|c$doQ  
    2.4 uP@\#/4u  
    0.67 v+=k-;-  
    P`jL]x  
    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。 uLk]LT  
    aDL*W@1S  
    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。 = 96P7#%  
    l&W;b6L  
    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