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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 !38KHq^|&  
    v; i4ZSV^A  
      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: !xck ~EAS  
    yZNG>1 N  
      MTF = Vo / Vi b-VtQ%Q  
    zTB&Wlt  
      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。 (+(@P*c1  
    # tu>h  
      实际地,怎样从MTF值看一个镜头的特性呢? bVU4H$k  
    E&kv4,  
      (1) 在较低条纹密度(<20lp/mm)时,MTF值受镜头分辨力的影响较小,这时候MTF主要表现了镜头成像的对比度的高低,说白了就是镜头“软”或“硬”的区别。 ;]grbqXVE  
    Fdhgm{Y2s  
      (2) 在高条纹密度(>40lp/mm)时,MTF值则主要体现镜头分辨能力的大小。(对比度也有影响,但此时不是主要因素)。 zJy=1r  
    4xg)e` *U  
      看看photodo的例子: gyAJ#N|  
    :5&D 6  
    (1)Nikkor 35mm/1.4ais:Weighted MTF 1 0 lp/mm: 0,89Weighted MTF 20 lp/mm: 0,76Weighted MTF 40 lp/ mm: 0,52(2)Canon 35mm/1.4L USM:Weighted MTF 10 lp/mm: 0,89W eighted MTF 20 lp/mm: 0,78Weighted MTF 40 lp/mm: 0,59 J/e]  
    `OMX 9i  
      看来Nikon头的分辨力较Canon稍低,但在低一些分辨力的情况下在10 lp/mm时MTF值却与canon持平,所以Nikon头的对比度的表现力要稍高于Canon, 也就是“硬”一些。据说这是对无穷远的测试结果,我总觉得再对中距离做做测试才能对镜头有更全面的了解。 RVm-0[m}  
    WC<[<uI*  
      总之MTF是镜头分辨力和对比度的综合体现,在不同线密度的情况下二者对MTF值的影响不同。这是为什么MTF曲线都要对几种不同线密度测试的原因。 j8Z;}Ps  
    9qCE{ [(  
    MTF(续) 1i$VX|r  
    gC2}?nq*  
    浅说镜头的MTF值及其对市场流行镜头的实际指导意义 xgcJEox!  
    s$pXn&:  
    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。 $|g1 _;(G  
    9F[3B`w  
    浅谈MTF值的含义 ^wBlQmW7J  
    _-({MX[3k<  
    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。 I{dy,\p  
    $Okmurnn  
    利用MTF值对镜头统计分析及排列 eg/itty  
    Ga02Zk  
    哈苏实验室在测定了各镜头的MTF值曲线后,制定了MTF侧重平均值的计算方法,首先对预定焦距,分别对镜头的f4和f8时的MTF值,分别乘以0.4和0.6的侧重系数,相加得到某一线频下的MTF值,然后再取10线对/毫米的平均值乘以侧重系数0.57,20线对/毫米的平均值乘以侧重系数0.29,40线对/毫米的平均值乘以侧重系数0.14,将三个数字相加,就得到该镜头的MTF侧重平均值。根据这些数值对镜头打分。分数从0到5,使各种镜头的分值明显化,不象有些测试结果,给人的印象都很好,却失去了指导意义。 -W^{)%4g  
    =QVkY7  
    1. 顶级镜头 全世界生产的数百种35mm相机镜头中,能够纳入顶级头的只有19款(得分4.5以上即MTF侧重平均值在0.86以上)。这些镜头全部是定焦头。其中标准镜头有8款(两款带微距),75~85mm焦距头有4款,90~135mm焦距头有6款(三款带微距),得分最高的为佳能的200mm/1.8镜头(4.8分,MTF侧重平均值0.89)。按照厂家划分,徕卡镜头占了六款(M系列:50/2,75/1.4,90/2.8;R系列:50/2,90/2.8,100/2.8 Macro),康太时四款(50/1.7,50/1.4,85/1.4,45/2G),佳能三款(EF85/1.2,EF135/2 EF200/1.8),宾得三款(50/1.4,50/2.8Macro,85/1.4),美能达两款(AF 50/2.8Macro,AF 100/2.8Macro),图丽一款(MF AT-X 90/2.5Macro)。实力雄厚的尼康竟然没有一款镜头入围。 'u v=D  
    <!RkkU& 6  
    如果仅考虑40线对/毫米的MTF侧重平均值(着眼于24寸照片的放大),在f8时成像素质最佳的为康太时的50/1.7和45/2G系列标头。他们在40线对/毫米的MTF侧重平均值分别达到0.73和0.72。这意味着用这两款镜头,采取必要的防震措施,在f8时可以拍出35mm相机所能拍出的可放大到24寸照片的最佳影象。在最大光圈时,最佳镜头可授予徕卡M50/2标头,其MTF侧重平均值达到0.50。 &P9fM-]b s  
    ZT!8h$SE:  
    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。 j H2)8~P  
    &Iy5@8  
    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: N8Rq7i3F?a  
    镜头品牌规格 m0;j1-t  
    得分 (K=0c 6M3=  
    MTF侧重平均值 w*XM*yJHU  
    Contax 28~85/3.3-4 mM&P&mz/D  
    4.0 GalSqtbmDt  
    0.81 ^L $`)Ja  
    Canon EF 28~70/2.8 L w;ZT-Fti  
    3.9 bgBvzV&'8  
    0.81 |OCiq|#  
    Nikon AF 35~70/2.8 +Xw%X3o)  
    3.8 r]cq|Nv8:  
    0.79  Rw0|q  
    Minolta AF 28~70/2.8 ~_JfI7={Jn  
    3.7 7<]&pSt=  
    0.78 G@ ot^n3  
    Sigma AF 28~70/2.8 EX Asp UZs '[pm)  
    3.5 ho{%7\  
    0.77 ,V 52Fj  
    Leica 28~70/3.5-4.5 N}U+K  
    3.2 VC/n}7p  
    0.75 GYQ:G=  
    Tokina AF 28~70/2.6-2.8 Pro of*T,MUI  
    3.1 5B:"$vC{=  
    0.73 #sCR}  
    Sigma AF 28~70/2.8 wnd #J `  
    3.0 .B~yI3D`M  
    0.73 p35)K5V  
    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。 ":+d7xR?o  
    xwsl$Rj  
    在常用专业级中远变焦镜头中,徕卡80~200/4镜头最好。各镜头位次排列如下: gBV4IQ  
    镜头品牌规格 j;}-x1R  
    得分 &q|vvF<G  
    MTF侧重平均值 ku m@cA  
    Leica 80~200/4 wwdmz;0S  
    4.2 ib(|}7Je  
    0.83 OAq-(_H  
    Nikon AF-S 80~200/2.8 IF-ED D S>x@9$( ym  
    4.1 Y<W9LF  
    0.82 Xxh^4vKjX  
    Canon EF 70~200/2.8 L c`3`}&g#  
    4.1 k0j4P^d  
    0.82 ;/+<N  
    Sigma AF 70~200/2.8 Apo EX =:g\I6'a  
    3.9 'vVt^h2  
    0.81 %_:L_VD@  
    Minolta AF 80~200/2.8 Apo `TO Xkt j  
    3.9 m_Hg!Lg  
    0.81 UUWRC1EtI  
    Nikon AF 80~200/2.8 D ED v0) %S  
    3.9 N:3=G`Ws  
    0.80 +$ djX=3  
    Contax 80~200/4 YC%x W*  
    3.8 BDfMFH[1  
    0.79 K3:z5j.X  
    Tokina AF 80~200/2.8 .&b^6$dC  
    3.4 r+%3Y:dZE  
    0.76 JzywSQ  
    Leica 70~210/4 z@IG"D  
    3.3 ]vcT2lr]  
    0.75 g~21|Sa$[  
    Pentax FA 80~200/2.8 )( 3)^/Xz  
    3.2 D#'CRJh;7  
    0.74 m %+'St|qr  
    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。 Oi|cTZ@A-  
    O2Y|<m  
    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: @dK_w 'W  
    镜头品牌规格 nWCJY:q;5  
    得分 rV"3oM]Lo  
    MTF侧重平均值 0aR.ct%  
    Canon EF 28~105/3.5-4.5 U &0T7Uv-`  
    3.3 R $<{"b  
    0.75 MbYgGE,LA  
    Pentax FA 28~70/4 AL OF1^_s;  
    3.3 W="pu5q$5  
    0.75 CaCApL  
    Canon EF 28~80/3.5-5.6 U P2ySjgd  
    3.2 %Jl6e}!  
    0.74 4Kj 8 i  
    Canon EF 28~80/3.5-5.6 II U B7C<;`5TiD  
    3.1 j# c@dze  
    0.73 ^0_>  
    Ricoh P 35~70/3.4-4.5 "(H%m9K  
    3.1 lu>G=uCJ  
    0.73 u7J:ipyiq2  
    Nikon AF 28~80/3.5-5.6 D dh{py  
    3.0 ~g[D!HV|yu  
    0.72 2@_3V_  
    Tamron AF 28~80/3.5-5.6 Asp >nehyo:#  
    3.0 sDgo G  
    0.72 hQ:wW}HWW  
    Nikon AF 28~85/3.5-4.5 gYh o$E  
    2.9 lgt&kdc%o  
    0.72 .I{u[ "  
    Minolta MD 28~70/3.5-4.8 L1` ^M  
    2.9 DZESvIES  
    0.71 JUGq\b&m  
    Contax 28~70/3.5-4.5 1F0];{a  
    2.8 qe1>UfY  
    0.71 zBI2cB8;P  
    Nikon AF 28~70/3.5-4.5 D 1A;,"8kBd  
    2.8 8=f+`e  
    Sigma AF 28~80/3.5-5.6 Macro Xq"9TYf$  
    2.7 WM$Z?CN%KB  
    0.70 -1d$w`  
    Minolta AF 28~80/3.5-5.6 Y/mfBkh  
    2.7 xV`)?hEXFh  
    0.70 _^eA1}3  
    Ricoh 35~70/3.5-4.8 ~PpU'[  
    2.6 !eb{#9S*  
    0.69 ~nj+" d]  
    Pentax FA 28~80/3.5-4.7 P-^-~/>n  
    2.3 CucW84H`J  
    0.66 }7%ol&<@  
    Pentax FA 28~80/3.5-5.6 %PR,TWe  
    2.0 ?<0'h{zNy  
    0.64 m=pH G  
    Vivitar AF 28~80/3.5-5.6 tg%<@U`7=  
    1.8 S._h->5f  
    0.62 \ X6y".|-  
    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: ]=|iO~WN  
    镜头品牌规格 `"~X1;  
    得分 `yhc,5M  
    MTF侧重平均值 f~jd N~  
    Minolta AF 100~300/4.5-5.6 APO v+C D{Tc  
    3.2 ,pZz`B#  
    0.74 L^s?EqLXS  
    Canon EF 70~210/3.5-4.5 U 6QPbmO]z  
    3.1 @[/!e`]+  
    0.74 O9N%dir  
    Vivitar 70~210/2.8-4 Series 1 +~ S7]AZ  
    3.0 N'5DB[:c:  
    0.73 H 0Sm4  
    Sigma  70~210/4-5.6 rhQO#_`  
    2.9 La^Zr,T!  
    0.72 2<2a3'pG  
    Pentax FA 70~200/4-5.6 hg+;!|ha  
    2.9 SN QLEe  
    0.72 !P6y_Frpe  
    Minolta AF 70~210/3.5-4.5 7` XECIh  
    2.9 hB:+_[=Kj.  
    0.72 e [F33%  
    Nikon AF 70~210/4-5.6 D zlh\P`  
    2.8 FQJFq6l  
    0.71 ,*p(q/kJh~  
    Minolta AF 70~210/4.5-5.6 zzKU s"u  
    2.7 }u5J<*:bZ  
    0.69 fG7-0 7  
    Yashica AF 70~210/4.5 q 7+|U%!9  
    2.7 xA}{ZnTbN  
    0.69 .e:+Ek+  
    Ricoh P 70~210/4.5-5.6 lFgE{; z@  
    2.6 ?N%5c%oF  
    0.69 Ujly\ix`  
    Minolta AF 80~200/4.5-5.6 I|mxyyf  
    2.6 `\-MpNw  
    0.69 j!"NEh78H  
    Canon EF 100~300/4.5-5.6 U ht5:kt`F  
    2.4 r2Q) Q  
    0.67 ~-(X\:z}  
    Pentax FA 100~300/4.5-5.6 ^A;ec h7I  
    2.4 AqrK==0N  
    0.67 KEr?&e  
    4. 超广角变焦镜头(不分专业业余): eR8>5:V_  
    镜头品牌规格 c$3ZEe  
    得分 T~N877  
    MTF侧重平均值 Nk>6:Ho{G  
    Tamron SP AF 20~40/2.7-3.5 _lk5\bu  
    3.7 K;f=l5  
    0.78 k1WyV_3  
    Nikon AF 20~35/2.8 D IF RKz _GEH)  
    3.6 3dI(gm6  
    0.78 OoAZ t  
    Canon EF 20~35/2.8 L l_=kW!l  
    3.5 SYK?5_804  
    0.77 [WunA,IuR  
    Sigma AF 21~35/3.5-4.2 rg+3pX\{  
    3.5 TGPHjSZ1  
    0.77 &[}5yos r  
    Canon EF 20~35/3.5-4.5 U ngaQa-8w  
    3.4 =~QC)y_  
    0.76 [6Nzz]yy  
    Pentax FA 20~35/4 AL Rv+p4RgA  
    3.4 n!XSB7d~X  
    0.76 |.U- yyz  
    Minolta AF 17~35/2.8 G !yTjO  
    3.3 rxIYgh  
    0.75 j: B,K.:  
    Tokina AF 20~35/3.5-4.5 /K#J63 ,  
    3.3 2$QuR~  
    0.75 >za=v  
    Canon 20~35/3.5 L ~;Xkt G:  
    3.3 /B9jmvj`  
    0.75 ol8uV{:"  
    Canon EF 17~35/2.8 L ]r1 C  
    3.2 F30jr6F\  
    0.74 zzBqb\Ky  
    Sigma AF 17~35/2.8-4 EX vui{["  
    3.1 _N`pwxpsb  
    0.73 g|l|)T.s  
    Vivitar AF 19~35/3.5-4.5 &($Zs'X  
    2.9 ma4r/8Q  
    0.72 \\~4$Ai[  
    Minolta AF 20~35/3.5-4.5 x@>^c:-f  
    2.8 ?rH=<#@  
    0.71 |k9A*7I  
    Pentax Fisheye 17~28/3.5-4.5 $JXQn  
    2.7 oE4hGt5x{  
    0.70 OL"So u4  
    Tokina AF 20~35/2.8 Pro @AdJu-u  
    2.5 ,s1n! @9  
    0.68 Y:="vWWG  
    Sigma 21~35/3.5-4.2 MF @$'1  
    2.4 *Cgd?*\7  
    0.67 OG}D;Ew  
    8m"5J-uIi  
    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。 k||DcwO  
    U!x\oLP  
    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。 a?!Joi[  
     qz:_T  
    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