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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 x=Aq5*A0  
    id588Y78  
      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: UGlHe7  
    VP~(;H5%  
      MTF = Vo / Vi 6g\hQ\+Z}  
    a)4%sX*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。 cV"Ov@_.k  
    .p]r S =#  
      实际地,怎样从MTF值看一个镜头的特性呢? Uqz.Q\A  
    @tJ4^<`P{  
      (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。 Sgr. V)  
    mr2Mu  
      (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)。 !MrQ-B(  
    lX-i<0`  
      看看photodo的例子: U{KnjoS  
    1{5t.  
    (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 eh%{BXW[p  
    &qK:LHhj  
      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。 jU kxA7 }}  
    ::+;PRy_E  
      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 ^}[CQ&Am  
    A|,qjiEJCc  
    MTF(续) W"*2,R[}%  
    $hHV Ie]+  
    浅说镜头的MTF值及其对市场流行镜头的实际指导意义 >gs_Bzy]  
    b\KbF/ T  
    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。 nbB*d@"  
    BsA'r+ho?H  
    浅谈MTF值的含义 kh{3s:RQfC  
    6" <(M@  
    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。 9=j)g  
    :h |]j[2p  
    利用MTF值对镜头统计分析及排列 zRa2iCi  
    RJUIB  
    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。 wx[m-\  
    ,v 2^Ui  
    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。 SB08-G2  
    ,[T/O\k  
    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。 $5/d?q-ts{  
    G@`ZDn  
    在所有大光圈人像头中,宾得的手动调焦85/1.4镜头以微弱优势占据上风。这是因为其在最大光圈时的MTF侧重平均值达到0.43,已达到业余变焦镜头f8时的MTF侧重平均值。在f8时的MTF侧重平均值虽略低于佳能EF85/1.2和康太时85/1.4,考虑到人像摄影多用大光圈,故位列第一应是问心无愧的。 -)B_o#2=2  
    +Z2XP76(4A  
    2. 专业级镜头 在常用专业级标准变焦镜头中,康太时28~85/3.3-4居首,适马AF28~70/2.8居末。具体排列如下: =E> P,"D  
    镜头品牌规格 Y8^ WuN$  
    得分 A^p{Cq@E  
    MTF侧重平均值 ^-Ygh[x  
    Contax 28~85/3.3-4 !V(r p80  
    4.0 f1v4h[)-  
    0.81 ]j>`BK>FE  
    Canon EF 28~70/2.8 L Cc*R3vHM6  
    3.9 fN&uat7  
    0.81 #AB5}rPEI  
    Nikon AF 35~70/2.8 rjiHP;-t1  
    3.8 gC7Po  
    0.79 Ef?hkq7X<  
    Minolta AF 28~70/2.8 ;x 2o|#`b  
    3.7 lZ7 $DGe  
    0.78 <G|i5/|7  
    Sigma AF 28~70/2.8 EX Asp R|'W#"{@  
    3.5 $.kJBRgV*  
    0.77 K6 >\4'q  
    Leica 28~70/3.5-4.5 8Z_ 4%vUBg  
    3.2 L@/IyQ[H1  
    0.75 gpf0 -g-X  
    Tokina AF 28~70/2.6-2.8 Pro }% q-9  
    3.1 nw% 9Qw  
    0.73 -aVC`  
    Sigma AF 28~70/2.8 A)3H`L  
    3.0 2_)UHTwsK  
    0.73 +0z7}u\x  
    腾龙最新推出的AF 28~105/2.8LD专业镜头,得分只有2.4分,MTF值为0.67。尼康新推出的AF-S 28~70/2.8 ED的MTF值尚未测试。 @!'}=?`  
    23i2yT  
    在常用专业级中远变焦镜头中,徕卡80~200/4镜头最好。各镜头位次排列如下: =EMB~i  
    镜头品牌规格 }mK,Bi?bj  
    得分 "O0xh_Nr  
    MTF侧重平均值 }.&;NgZS  
    Leica 80~200/4 &mmaoWR  
    4.2 OqDP{X:  
    0.83 ;Su-Y!&%  
    Nikon AF-S 80~200/2.8 IF-ED D YS){ N=g&'  
    4.1 .?Y"o3  
    0.82 _fu <`|kc  
    Canon EF 70~200/2.8 L &Q;sbI}  
    4.1 ~=iH*AQR  
    0.82 ;>jEeIlT  
    Sigma AF 70~200/2.8 Apo EX ;h+~xxu=X  
    3.9 sH;_U)ssH  
    0.81 ?#xm6oe#aH  
    Minolta AF 80~200/2.8 Apo e%L[bGW'  
    3.9 YfB)TK\W9/  
    0.81 1S!}su,uH  
    Nikon AF 80~200/2.8 D ED 1n!:L!,`  
    3.9 '!`\!=j-`  
    0.80 [bP^RY:  
    Contax 80~200/4 T9w=k)  
    3.8 S<Gm*$[7  
    0.79 < A8>To<  
    Tokina AF 80~200/2.8  [. 9[?8  
    3.4 ERIMz ,  
    0.76 !|xB>d q?  
    Leica 70~210/4 &`v?oN9$  
    3.3 ;z.niX.fx  
    0.75 ~Ay)kv;  
    Pentax FA 80~200/2.8 ll4CF}k  
    3.2 gAdqZJR%]  
    0.74 "W%YsN0  
    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。 r4X}U|s!0  
    =FhP$r*  
    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: Fy Ih\  
    镜头品牌规格 0t^FM<7G  
    得分 {<gv1Yht  
    MTF侧重平均值 v { >3)$1  
    Canon EF 28~105/3.5-4.5 U 4BCe;Q^6  
    3.3 $$NWN?H~  
    0.75 2.niB>  
    Pentax FA 28~70/4 AL b|Emu!9U  
    3.3 IoLi7NKw  
    0.75 Vn sV&cx  
    Canon EF 28~80/3.5-5.6 U sb{K%xi%  
    3.2 z80P5^9  
    0.74 vJ65F6=G  
    Canon EF 28~80/3.5-5.6 II U 7[;!enO  
    3.1 ^_Hf}8H7]  
    0.73 P\ke%Jdpw?  
    Ricoh P 35~70/3.4-4.5 Zyz#xMmM  
    3.1 ==m[t- 9x  
    0.73 WSH[*jMA  
    Nikon AF 28~80/3.5-5.6 D . &j+&  
    3.0 .5G`Y  
    0.72 "UMaZgI  
    Tamron AF 28~80/3.5-5.6 Asp H575W"53  
    3.0 "Bf8mEmp  
    0.72 ]A=\P,D  
    Nikon AF 28~85/3.5-4.5 OA3J(4!"W  
    2.9 mEd2f^R  
    0.72 'l.tV7  
    Minolta MD 28~70/3.5-4.8 T[|#DMg$F  
    2.9 tjx8 UgSi  
    0.71 WDIin6u-  
    Contax 28~70/3.5-4.5 2 3PRb<q  
    2.8 fasW b&~z  
    0.71 W7!gD  
    Nikon AF 28~70/3.5-4.5 D }b(h D|e  
    2.8 AuXUD9 -  
    Sigma AF 28~80/3.5-5.6 Macro V )<>W_g  
    2.7 ,]2?S5R  
    0.70 FFcCoPX_  
    Minolta AF 28~80/3.5-5.6 `;6M|5G  
    2.7 "i;.>  
    0.70 bN. G%1  
    Ricoh 35~70/3.5-4.8 ^~[7])}g6  
    2.6 5Z!$?J4Rl  
    0.69 ~rBFP)  
    Pentax FA 28~80/3.5-4.7 cRnDAn#42  
    2.3 A{zqr^/h  
    0.66 lw9jk`7^  
    Pentax FA 28~80/3.5-5.6 Ea@0>_U|  
    2.0 ZR}v_]l^  
    0.64 D j9aTO  
    Vivitar AF 28~80/3.5-5.6 o7!A(Eu  
    1.8 IEy$2f>Ns  
    0.62 zas&gsl-;  
    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: jV sH  
    镜头品牌规格 `}),wBq  
    得分 VAL? Z  
    MTF侧重平均值 k2D*`\ D  
    Minolta AF 100~300/4.5-5.6 APO *m"9F'(Sd  
    3.2 as:l1S   
    0.74 _s^tL2Pc  
    Canon EF 70~210/3.5-4.5 U ~JL qh  
    3.1 )4ek!G]Rb  
    0.74 r*`e%`HU  
    Vivitar 70~210/2.8-4 Series 1 89&9VX^A  
    3.0 lubsLI  
    0.73 lm4A%4-db  
    Sigma  70~210/4-5.6 8?nn4]P  
    2.9 Z2]0brV  
    0.72 FFw(`[A_  
    Pentax FA 70~200/4-5.6 fS4foMI63)  
    2.9 K]m#~J3d>  
    0.72 mw5>[  
    Minolta AF 70~210/3.5-4.5 %Y ZC dS  
    2.9 ,'(|,f42  
    0.72 b;QgL_w  
    Nikon AF 70~210/4-5.6 D W8g13oAu"  
    2.8 5_!L"sJ  
    0.71 eQ[akVMk  
    Minolta AF 70~210/4.5-5.6 h2zSOY{su  
    2.7 7I[[S!((s  
    0.69 R1LirZlzJ  
    Yashica AF 70~210/4.5 F7=9> ,  
    2.7 `C>h]H(  
    0.69 $=plAi  
    Ricoh P 70~210/4.5-5.6 LOkgeJuWv  
    2.6 E^rBs2;9  
    0.69 _E?tVx.6  
    Minolta AF 80~200/4.5-5.6 0e8  
    2.6 2`]c&k;]  
    0.69 Hi[lN7ma8  
    Canon EF 100~300/4.5-5.6 U 6Mc&=}bV  
    2.4 n8EKTuy  
    0.67 6h/!,j0:t_  
    Pentax FA 100~300/4.5-5.6 D/=05E%[81  
    2.4 P[ o"%NZ'  
    0.67 C,W@C  
    4. 超广角变焦镜头(不分专业业余): e2=}qE7  
    镜头品牌规格 {O _X/y~  
    得分 $HQ~I?r{Hf  
    MTF侧重平均值 -"xAeI1+  
    Tamron SP AF 20~40/2.7-3.5 EN`JzL jP  
    3.7 \xS X'/G  
    0.78 LBG`DYR@  
    Nikon AF 20~35/2.8 D IF 9q?knMt  
    3.6 qOG@MR(5  
    0.78 ]CP5s5  
    Canon EF 20~35/2.8 L .K~V DUu  
    3.5 65zwi-  
    0.77 M{p6&eg  
    Sigma AF 21~35/3.5-4.2 h:Gs9]Lvtv  
    3.5 ',hoe  
    0.77 -!+i ^r  
    Canon EF 20~35/3.5-4.5 U ,zZH>P  
    3.4 :gRrM)n  
    0.76 `{YOl\d_  
    Pentax FA 20~35/4 AL ]Qe~|9I  
    3.4 G--vwvL  
    0.76 %rs2{Q2k  
    Minolta AF 17~35/2.8 G > U3>I^Y  
    3.3 Lb$Uba-_  
    0.75 s8(Z&pQ  
    Tokina AF 20~35/3.5-4.5 XzV>q~I3|E  
    3.3 bzpi7LKN  
    0.75 4Ty?>'*|  
    Canon 20~35/3.5 L ;0_T\{H"nR  
    3.3 |8}y?kAC  
    0.75 [ x>Pf1  
    Canon EF 17~35/2.8 L TCzz]?G]la  
    3.2 d3EN0e+^  
    0.74 j\KOKvY)  
    Sigma AF 17~35/2.8-4 EX hlyh8=Z6o  
    3.1 ~jKIuO/  
    0.73 j*8Ze!^  
    Vivitar AF 19~35/3.5-4.5 GAH<  
    2.9 OtL~NTY  
    0.72 2 br>{^T  
    Minolta AF 20~35/3.5-4.5 Flpl,|n a  
    2.8 J8FzQ2  
    0.71 mn1!A`$  
    Pentax Fisheye 17~28/3.5-4.5 Sy.%>$z  
    2.7 d+P<ce2 G  
    0.70  `&a8Wv  
    Tokina AF 20~35/2.8 Pro M97+YMY)  
    2.5 or ~@!  
    0.68 z1RHdu0;z  
    Sigma 21~35/3.5-4.2 MF vIi&D;  
    2.4 .nr%c*JUp  
    0.67 ?>=vKU5  
    0*^f EoV  
    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。 LCRWC`%&  
    #\F8(lZ  
    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。 !bK;/)  
    6UN{Vjr%`  
    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