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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 e UPa5{P  
    kA :Y^2X'  
      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: 1.hWgWDP  
    =BJLj0=N  
      MTF = Vo / Vi #]#9Xq  
    2u{~35  
      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。 n<?U6~F&~  
    $vn6%M[  
      实际地,怎样从MTF值看一个镜头的特性呢? pR0[qsQM  
    spK8^sh  
      (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。 A5l Cc b  
    eJDZ| $  
      (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]<`Sj.j  
    r )|3MUj  
      看看photodo的例子: @"w4R6l+*  
    JWVV?~1  
    (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 HC`0Ni1  
    X>(1fra4  
      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。 `Rq=:6U;3  
    =SDex.ZK]  
      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。 o3WOp80hz  
    bM W|:rn  
    MTF(续) RTtKf i}  
    a~o <>H  
    浅说镜头的MTF值及其对市场流行镜头的实际指导意义 K#"=*p,  
    VRo&1:  
    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。 Mz+I YP`L  
    1" '3/MFQ8  
    浅谈MTF值的含义 !2!~_*sGe  
    ns[/M~_r  
    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。 %VHy?!/  
    4&)sROjV=  
    利用MTF值对镜头统计分析及排列 0TN28:hcD  
    ,BdObx  
    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。 }U]jy  
    ,05PYBc3  
    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。 d_[H|H9i6  
    =vThtl/azD  
    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。 MGdzrcF  
    K)SWM3r  
    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。 p.8bX  
    +IZ=E >a  
    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: nnlj#  
    镜头品牌规格 !$)reaS  
    得分 .ARYCTyG  
    MTF侧重平均值 bW yimr&B  
    Contax 28~85/3.3-4 "O$bq::(]e  
    4.0 [8ZDMe  
    0.81 q` S ~w  
    Canon EF 28~70/2.8 L hY}Q|-|  
    3.9 J,$xQ?,wE  
    0.81 +.cpZqWn3  
    Nikon AF 35~70/2.8 :8S;34Y;  
    3.8 :>-zT[Lcn  
    0.79 UiU/p  
    Minolta AF 28~70/2.8 >N&{DJmD  
    3.7 1$cl "d`~  
    0.78 VuLb9Kn  
    Sigma AF 28~70/2.8 EX Asp QO@86{u#Y  
    3.5 5Fydh0.  
    0.77 *%uzLW0  
    Leica 28~70/3.5-4.5 Y e0,0Fpw  
    3.2 bRo<~ rp%  
    0.75 5(~Lr3v0  
    Tokina AF 28~70/2.6-2.8 Pro .AN1Yt  
    3.1 sRB=<E*_  
    0.73 le*+(aw  
    Sigma AF 28~70/2.8 d` GN!^  
    3.0 LhG\)>Y%  
    0.73 $(}rTm  
    腾龙最新推出的AF 28~105/2.8LD专业镜头,得分只有2.4分,MTF值为0.67。尼康新推出的AF-S 28~70/2.8 ED的MTF值尚未测试。 F:/x7]7??Z  
    = gF035  
    在常用专业级中远变焦镜头中,徕卡80~200/4镜头最好。各镜头位次排列如下: |JkfAnrN$I  
    镜头品牌规格 zw#n85=  
    得分 Jm!,=} oP'  
    MTF侧重平均值 Z?P^Y%ls  
    Leica 80~200/4 8T+9 fh]I  
    4.2 !mv5i%3  
    0.83 V7,dx@J-  
    Nikon AF-S 80~200/2.8 IF-ED D W"=l@}I  
    4.1 2n.HmS  
    0.82 628iN%[-  
    Canon EF 70~200/2.8 L =A!oLe$%  
    4.1 A%#M#hD/  
    0.82 'VV U-)(8  
    Sigma AF 70~200/2.8 Apo EX [4?r0vO  
    3.9 U\%r33L )  
    0.81 kq| !{_  
    Minolta AF 80~200/2.8 Apo ,h=a+ja8  
    3.9 5mam WPw  
    0.81 a!R*O3  
    Nikon AF 80~200/2.8 D ED s AFn.W  
    3.9 Kyx9_2  
    0.80 f2~Aug  
    Contax 80~200/4 Cl '$*h  
    3.8 (uX?XX^  
    0.79 VL)<u"d4  
    Tokina AF 80~200/2.8 G:*vV#K  
    3.4 s[GHDQ;!  
    0.76 1G]D:9-?  
    Leica 70~210/4 7R:j^"I@  
    3.3 .B~}hjOZK  
    0.75 4AN8Sx(  
    Pentax FA 80~200/2.8 np2&W'C/i  
    3.2 + yI$4MY  
    0.74 ZK;/~9KU  
    佳能颇有影响的EF 35~350/3.5-5.6 L镜头,在35~200毫米段表现颇佳,但在远摄端表现平平,只有业余头的水平。该镜头整体得分为3.3分,MTF侧重平均值为0.76。图丽的AF 100~300/4 Pro镜头得分为3.1分,MTF侧重平均值为0.74。 WVD48}HF-  
    8XJi}YPQ  
    3. 业余级镜头 在流行业余标准变焦镜头中,以佳能和宾得的两款头得分最高。详见下表: '$Z)2fn7  
    镜头品牌规格 lU 62$2  
    得分 =F|9 ac9X  
    MTF侧重平均值 ~QSX 1w"  
    Canon EF 28~105/3.5-4.5 U OxDq LX  
    3.3 J4ZHE\  
    0.75 \v&zsv\B@  
    Pentax FA 28~70/4 AL X$KTsG*  
    3.3 a4UwhbH  
    0.75 \ Bj{.jL  
    Canon EF 28~80/3.5-5.6 U /4O))}TX  
    3.2 wU|@fm"  
    0.74 x^@oY5}cr  
    Canon EF 28~80/3.5-5.6 II U R*vQvO%)h  
    3.1 T9R# .y,  
    0.73 T1qbb*  
    Ricoh P 35~70/3.4-4.5 @<eKk.Y?+  
    3.1 FD[*Q2fU  
    0.73 7;|"1H:cmw  
    Nikon AF 28~80/3.5-5.6 D YzjRD:  
    3.0 0Xb\w^  
    0.72 x</4/d  
    Tamron AF 28~80/3.5-5.6 Asp mt+i0PIfj  
    3.0 V?dwTc  
    0.72 N ;=z o-8  
    Nikon AF 28~85/3.5-4.5 2*Qi4%s#  
    2.9 5IUdA?  
    0.72 7SS#V  
    Minolta MD 28~70/3.5-4.8 8Azh&c  
    2.9 .mfLHN%:  
    0.71 IDn<5#  
    Contax 28~70/3.5-4.5 9HO9>^  
    2.8 h&K$(}X  
    0.71 B!pz0K*uG  
    Nikon AF 28~70/3.5-4.5 D \t)va:y  
    2.8 7)QZ<fme  
    Sigma AF 28~80/3.5-5.6 Macro 3N$@K"qM#  
    2.7 3" m]A/6C}  
    0.70 -XXsob}/8  
    Minolta AF 28~80/3.5-5.6 Jy/< {7j  
    2.7 V<#KFm$>C  
    0.70 iXy1{=BDv  
    Ricoh 35~70/3.5-4.8 )qb'tZz/g_  
    2.6 Ik^^8@z  
    0.69 .Pj<Pe  
    Pentax FA 28~80/3.5-4.7 <[\I`kzq  
    2.3 d7](fw@c  
    0.66 aC`>~uX##V  
    Pentax FA 28~80/3.5-5.6 VIdKe&,  
    2.0 i[9yu-  
    0.64 jUM'f24  
    Vivitar AF 28~80/3.5-5.6 ;>mM9^Jaf  
    1.8 l#enbQ`-~  
    0.62 H2%Qu<Kg2  
    在流行业余远摄变焦镜头中,美能达AF 100~300/4.5-5.6得分最高。详见下表: Hghd Ts  
    镜头品牌规格 ?'0!>EjY"  
    得分 <4.Exha;=  
    MTF侧重平均值 qr4 lr!#t  
    Minolta AF 100~300/4.5-5.6 APO vY_[@y  
    3.2 h_?`ESI~  
    0.74 ;ZUj2WxE  
    Canon EF 70~210/3.5-4.5 U _?H3*!>3  
    3.1 oaqH@`  
    0.74 {)"[_<  
    Vivitar 70~210/2.8-4 Series 1 y@l&B+2ks  
    3.0 0Q a 0  
    0.73 BeLD`4K  
    Sigma  70~210/4-5.6 BJwuN  
    2.9 %Zk6K!MY#  
    0.72 LH2B*8=^2  
    Pentax FA 70~200/4-5.6 WF`%7A39Af  
    2.9 'Z~ZSu  
    0.72 " Bx@(  
    Minolta AF 70~210/3.5-4.5 7ivo Q  
    2.9 Oe;#q  
    0.72 Cg]|x+  
    Nikon AF 70~210/4-5.6 D A]!0Z:{h%  
    2.8 IMwV9rF  
    0.71 ?d3K:|g  
    Minolta AF 70~210/4.5-5.6 QUW`Yc  
    2.7 } doAeTZ  
    0.69 *|Vf1R]  
    Yashica AF 70~210/4.5 Uo >aQk  
    2.7 %urvX$r4K  
    0.69 }R<t=):  
    Ricoh P 70~210/4.5-5.6 Q&:)D7m\)S  
    2.6 :@i+yN cV  
    0.69 iSO xQ  
    Minolta AF 80~200/4.5-5.6 jKmjZz8L]%  
    2.6 LH(P<k&  
    0.69 yF(9=z"?  
    Canon EF 100~300/4.5-5.6 U AuQ|CXG-\  
    2.4 ^(^P#EEG  
    0.67 nrKAK^  
    Pentax FA 100~300/4.5-5.6 [@lK[7 u  
    2.4 ]]:K l  
    0.67 ij0I!ilG4  
    4. 超广角变焦镜头(不分专业业余): v_5qE  
    镜头品牌规格 g ZtQtFi  
    得分 @/kI;8  
    MTF侧重平均值 8%CznAO"?W  
    Tamron SP AF 20~40/2.7-3.5 :4V5p =v-  
    3.7 1rZ E2  
    0.78 @>O7/d?O  
    Nikon AF 20~35/2.8 D IF >u> E !5O  
    3.6 dPu27 "  
    0.78 9f0`HvHC  
    Canon EF 20~35/2.8 L xcw:H&\w6  
    3.5 uuEvH<1  
    0.77 CmBP C jh  
    Sigma AF 21~35/3.5-4.2 VYb,Hmm>kC  
    3.5 s?}qia\~m  
    0.77 ^5]9B<i[Y  
    Canon EF 20~35/3.5-4.5 U ivgX o'=  
    3.4 'S6zkwC]  
    0.76 n )X%&_  
    Pentax FA 20~35/4 AL Pr} l y  
    3.4 >P j#?j*Y  
    0.76 1R8tR#l  
    Minolta AF 17~35/2.8 G dY}5Kmt  
    3.3 A x8>  
    0.75 0J'^<G TL  
    Tokina AF 20~35/3.5-4.5 |.Vgk8oTl  
    3.3 OE(y$+L3_I  
    0.75 @@\qso  
    Canon 20~35/3.5 L }Q: CZ  
    3.3 aQ(P#n>a2  
    0.75 Se!w(Y&  
    Canon EF 17~35/2.8 L m#BXxS#B<_  
    3.2 ,|RKM  
    0.74 ub8d]GZJ  
    Sigma AF 17~35/2.8-4 EX cZN<}n+q  
    3.1 {D8opepO)  
    0.73 S Yi!%  
    Vivitar AF 19~35/3.5-4.5 =M?+KbTJ3  
    2.9 $MDmY4\  
    0.72 'yH  
    Minolta AF 20~35/3.5-4.5 tF,`v{-up  
    2.8 !4cCq_  
    0.71 ?a,#p  
    Pentax Fisheye 17~28/3.5-4.5 &V axv$v}  
    2.7 !)oQ9,N  
    0.70 rEp\ld  
    Tokina AF 20~35/2.8 Pro VOj7Tz9UD  
    2.5 Yz2N(g[  
    0.68 ,1 H|{<  
    Sigma 21~35/3.5-4.2 MF rYt|[Pk  
    2.4 ^(  
    0.67 ? ;Sg,.J  
    On O_7'4 t  
    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。 +vJ}'uR3P  
    &zgliT!If  
    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。 XPrnQJ  
    ASEKP(]v  
    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