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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 c) Eu(j\#  
    t,LK92?  
      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: ], Bafz)4  
    ,m*HRUY  
      MTF = Vo / Vi BcQUD?LC`  
    )xf(4  
      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。 ^+-QY\N j  
    hqeknTGsIn  
      实际地,怎样从MTF值看一个镜头的特性呢? 1D[V{)#  
    !Gnm<|.  
      (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。 N5)H(<}  
    l\0PwD  
      (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)。 .@x.    
    @F8NN\  
      看看photodo的例子: #}fvjJ{  
    )'jGf;du  
    (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 cFie;k  
    ,eTdQI;   
      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。 T$mT;k  
    \4qF3#  
      总之MTF是镜头分辨力和对比度的综合体现,在不同线密度的情况下二者对MTF值的影响不同。这是为什么MTF曲线都要对几种不同线密度测试的原因。 o#"yFP1  
    >/Z*\6|Zx#  
    MTF(续) +|;Ri68  
    ?#c "wA&  
    浅说镜头的MTF值及其对市场流行镜头的实际指导意义 AHr^G'  
    +Y*4/w[   
    镜头的MTF值在分析判断一个镜头的成像质量上的作用,已经被于琪林等人在不同的杂志报纸上给予了详尽的阐述。但是,由于其图表复杂,每个镜头在不同光圈和不同焦距处都有一个曲线图,因此,对于一般读者而言,常感到无所适从。不象对于分辨率指标那样,简单明了,一眼就可看出某镜头在中心分辨率是××线对/毫米,在边缘是××线对/毫米。但是,分辨率数据在不同的实验条件下是不可比较的,并且所测结果的离散率很大。因此就出现了“英国数据”、“美国大众摄影数据”、“德国测评”、中国的“钱元凯据”、“于琪林数据”等,令读者眼花缭乱。某一镜头在这个数据中表现非凡,位列前茅,而在另一个数据中则表现平平,评价一般,令欲购买者无所适从。好在瑞典哈苏实验室从1991年开始,使用MTF专用测试设备,固定专职检验员,八年来已经测试了400多款35mm相机镜头,分别给出了客观公正的评价,为使用者和制造商提供了指导性数据。 B (eXWWT_  
    :*g$@T   
    浅谈MTF值的含义 }+lK'6  
    /T qbl^[  
    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。 gLSI?  
    JK,^:tgm  
    利用MTF值对镜头统计分析及排列 _!|$i  
    {R(/Usg!=  
    哈苏实验室在测定了各镜头的MTF值曲线后,制定了MTF侧重平均值的计算方法,首先对预定焦距,分别对镜头的f4和f8时的MTF值,分别乘以0.4和0.6的侧重系数,相加得到某一线频下的MTF值,然后再取10线对/毫米的平均值乘以侧重系数0.57,20线对/毫米的平均值乘以侧重系数0.29,40线对/毫米的平均值乘以侧重系数0.14,将三个数字相加,就得到该镜头的MTF侧重平均值。根据这些数值对镜头打分。分数从0到5,使各种镜头的分值明显化,不象有些测试结果,给人的印象都很好,却失去了指导意义。 i.^UkN{  
    .+Q1h61$T  
    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。 f-^*p  
    >9XG+f66E  
    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。 %;]/Z%!  
    ^x*J4jl  
    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。 .z$UNB(!M  
    i:N-Q)<Q*)  
    2. 专业级镜头 在常用专业级标准变焦镜头中,康太时28~85/3.3-4居首,适马AF28~70/2.8居末。具体排列如下: ,h%n5R$:  
    镜头品牌规格 ?mV2|;  
    得分 -mO<(wfV>  
    MTF侧重平均值 )s7EhIP  
    Contax 28~85/3.3-4 lp d~U2&  
    4.0 L})fYVX  
    0.81 P{s1NorKDh  
    Canon EF 28~70/2.8 L (j:[<U  
    3.9 4]zn,g?&  
    0.81 h+d k2|a  
    Nikon AF 35~70/2.8 VwBw!,%Ab  
    3.8 oT:w GBW  
    0.79 #mioT",bm=  
    Minolta AF 28~70/2.8 'M?pg$ta_V  
    3.7 i< imE#  
    0.78 UC`sq-n  
    Sigma AF 28~70/2.8 EX Asp B~Z61   
    3.5 5y='1s[%  
    0.77 \p\p~FVS  
    Leica 28~70/3.5-4.5 @w%kOX  
    3.2 }#g &l*P  
    0.75 kVeY} 8  
    Tokina AF 28~70/2.6-2.8 Pro "a _S7K  
    3.1 d hg($m  
    0.73 wko9tdC=U  
    Sigma AF 28~70/2.8 !}`[s2ji  
    3.0 $rjm MSxi  
    0.73 Z5wDf+  
    腾龙最新推出的AF 28~105/2.8LD专业镜头,得分只有2.4分,MTF值为0.67。尼康新推出的AF-S 28~70/2.8 ED的MTF值尚未测试。 <vs*aFq  
    &a >UVs?=  
    在常用专业级中远变焦镜头中,徕卡80~200/4镜头最好。各镜头位次排列如下: 7 mA3&<&q  
    镜头品牌规格 cjLA7I.O  
    得分 "FE%k>aV@v  
    MTF侧重平均值 LEg|R+ 6E  
    Leica 80~200/4 #RdcSrw)W!  
    4.2 HWL? doM  
    0.83 55y}t%5  
    Nikon AF-S 80~200/2.8 IF-ED D v!S(T];)  
    4.1 GAR6nJCz  
    0.82 : @gW3'  
    Canon EF 70~200/2.8 L FAGi`X<L  
    4.1 8;UkZN"hy5  
    0.82 Jn&u u  
    Sigma AF 70~200/2.8 Apo EX 5M>SrZH  
    3.9 2*-qEUl1  
    0.81 ,ueA'GZ  
    Minolta AF 80~200/2.8 Apo m,4'@jg0  
    3.9 M.$=tuUL  
    0.81 \WUCm.w6\%  
    Nikon AF 80~200/2.8 D ED {j[*:l0Ui  
    3.9 # 5{lOeN  
    0.80 ldKLTO*&  
    Contax 80~200/4 21?>rezJ  
    3.8 &` "uKO]  
    0.79 \u/=?b  
    Tokina AF 80~200/2.8 d| {<SRAI  
    3.4 JV;VR9-l  
    0.76 2{hG",JL  
    Leica 70~210/4 {v3@g[:|  
    3.3 g1UQ6Oa  
    0.75 ;$r!eFY;  
    Pentax FA 80~200/2.8 !$-QWKD4  
    3.2 e 7Sg-NWV  
    0.74 ~a>3,v -  
    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。 fhHTp_u)2  
    mL@7,GD  
    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: *:chN' <  
    镜头品牌规格 PB:r+[91  
    得分 r_V^sX  
    MTF侧重平均值 @<S'f<>g  
    Canon EF 28~105/3.5-4.5 U V2 }.X+u&<  
    3.3 TU2MG VYy  
    0.75 57N<OQWf  
    Pentax FA 28~70/4 AL 1(VskFtZF  
    3.3 B an" H~  
    0.75 8?o{{ay  
    Canon EF 28~80/3.5-5.6 U 0w$1Yx~C  
    3.2 *u34~v16,  
    0.74 k~1{|HxrE  
    Canon EF 28~80/3.5-5.6 II U y$|OE%S  
    3.1 ,ce$y4%(  
    0.73  ZN;fDv  
    Ricoh P 35~70/3.4-4.5 oFu( J  
    3.1 Fz$^CMw5K  
    0.73 z)FGbX  
    Nikon AF 28~80/3.5-5.6 D i:^ 8zW  
    3.0 < $rXQ  
    0.72 ( 2KopL  
    Tamron AF 28~80/3.5-5.6 Asp Ed"p|5~  
    3.0 L<N=,~  
    0.72  %B#8  
    Nikon AF 28~85/3.5-4.5 kPp7;U2A  
    2.9 -fx$)d~  
    0.72 'p,54<e  
    Minolta MD 28~70/3.5-4.8 T "t%>g  
    2.9 Znh<r[p<  
    0.71 g^2H(}frc  
    Contax 28~70/3.5-4.5 F)tcQO"G  
    2.8 k?Iq 6  
    0.71 OWHHN<  
    Nikon AF 28~70/3.5-4.5 D >uz3 O?z P  
    2.8 Z1+1>|-iW  
    Sigma AF 28~80/3.5-5.6 Macro #$-`+P  
    2.7 Y{dj~}mM+  
    0.70 Czd)AVK  
    Minolta AF 28~80/3.5-5.6 hzy#%FaB  
    2.7 NFb<fD[C  
    0.70 I6 Q{ Axy  
    Ricoh 35~70/3.5-4.8 1&YkRCn0  
    2.6 ca$K)=cDW  
    0.69 Ivc/g,  
    Pentax FA 28~80/3.5-4.7 !JwR[X\f  
    2.3 * @'N/W/8  
    0.66 jL#`CD  
    Pentax FA 28~80/3.5-5.6 ygTc Y  
    2.0 b,RQ" {  
    0.64 Mvlqx J$  
    Vivitar AF 28~80/3.5-5.6 J?bx<$C@  
    1.8 E$E #c8I:  
    0.62 5+iXOs<   
    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: |VML.u:N  
    镜头品牌规格 'W J3q|o/  
    得分 H<wkD9v}H5  
    MTF侧重平均值 fnU;DS] W  
    Minolta AF 100~300/4.5-5.6 APO 10e~Yc  
    3.2 V5HK6-T  
    0.74 A#Jx6T`a  
    Canon EF 70~210/3.5-4.5 U rTtxmw0  
    3.1 ABnJ{$=n#  
    0.74 Ouc$M2m0!  
    Vivitar 70~210/2.8-4 Series 1 [#C(^J*@c  
    3.0 :^992]EBEj  
    0.73 R"qxT.P(  
    Sigma  70~210/4-5.6 wy4 }CG  
    2.9 qgw)SuwW  
    0.72 qv$m5CJvK  
    Pentax FA 70~200/4-5.6 96S#Q*6+R  
    2.9 @  M  
    0.72 jB%aHUF;  
    Minolta AF 70~210/3.5-4.5 }:hN}*H  
    2.9 _ "H&  
    0.72 ~k'SP(6#C  
    Nikon AF 70~210/4-5.6 D jZ>x5 W  
    2.8 1gDsL  
    0.71 h7F5-~SpD  
    Minolta AF 70~210/4.5-5.6 |#`qP^E  
    2.7 FWDAG$K@0  
    0.69 9._owKj  
    Yashica AF 70~210/4.5 0}I aWd^4  
    2.7 S;I}:F#5  
    0.69 58o'Q  
    Ricoh P 70~210/4.5-5.6 4S3uzy%  
    2.6 6~c:FsZ)  
    0.69 SK;c D>)  
    Minolta AF 80~200/4.5-5.6 R*r;`x  
    2.6 4|Ay;}X \  
    0.69 U/9_:  
    Canon EF 100~300/4.5-5.6 U 0 pPSg9  
    2.4 7 HM%Cd  
    0.67 ?_nbaFQK3  
    Pentax FA 100~300/4.5-5.6 -]k vM  
    2.4 |58xR.S'g  
    0.67 6#(==}Sm+  
    4. 超广角变焦镜头(不分专业业余): }*s`R;B|,  
    镜头品牌规格 ,IDCbJ  
    得分 5V@c~1\  
    MTF侧重平均值 b ]u01T-  
    Tamron SP AF 20~40/2.7-3.5 F;sZc,Y,^  
    3.7 b .|k j  
    0.78 Ws*UhJY<GS  
    Nikon AF 20~35/2.8 D IF 0<#>LWaM_  
    3.6 = 4 wf  
    0.78 Tqj:C8K{  
    Canon EF 20~35/2.8 L xY>@GSO1  
    3.5 &r)[6a$fW  
    0.77 cogIkB&Ju  
    Sigma AF 21~35/3.5-4.2 kmT5g gy  
    3.5 sFV&e->AN\  
    0.77 Zi= /w  
    Canon EF 20~35/3.5-4.5 U lgQ"K(zY  
    3.4 dpSNh1  
    0.76 F_F02:t  
    Pentax FA 20~35/4 AL &OsO _F  
    3.4 y,s`[=CT  
    0.76 i8->3uB  
    Minolta AF 17~35/2.8 G D1R$s*{  
    3.3 1Y'NG<d _  
    0.75 X R|U6bf]  
    Tokina AF 20~35/3.5-4.5 7!U^?0?/  
    3.3 #g=  
    0.75 #ADm^UT^  
    Canon 20~35/3.5 L {2F@OfuCF  
    3.3 a(uZ}yS$  
    0.75 #+#^cqjZ  
    Canon EF 17~35/2.8 L M>[e1y>7  
    3.2 =~_  
    0.74 @L$!hTaP  
    Sigma AF 17~35/2.8-4 EX {hFH6]TA  
    3.1 Q|xa:`3?  
    0.73 7zq@T]  
    Vivitar AF 19~35/3.5-4.5 OXJ'-EZH  
    2.9 T:Nc^QP|tm  
    0.72 49.B!DqQW&  
    Minolta AF 20~35/3.5-4.5 L yH1tF  
    2.8 @ Fkhida  
    0.71 pZz\o  
    Pentax Fisheye 17~28/3.5-4.5 4-m6e$p;  
    2.7 {B-*w%}HU  
    0.70 D$N;Qb  
    Tokina AF 20~35/2.8 Pro =;"=o5g_  
    2.5 V]NCFG  
    0.68 QQJf;p7  
    Sigma 21~35/3.5-4.2 MF d}Q% I  
    2.4 YD;G+"n?T  
    0.67 Q[{RN ab  
    ]f_`w81[  
    5. 特殊变焦镜头 市场上流行的一些有名的特殊变焦头分值并不高,如尼康24~120/3.5-5.6 D IF只有2.3分,MTF侧重平均值只有0.66,腾龙AF 28~200/3.8-5.6 LD(Asp Super)得分为2.7分,MTF侧重平均值为0.70。倒是佳能新推出的防抖镜头EF 28~135/3.5~5.6 IS U得分达到3.5分,MTF侧重平均值达到0.77,进入专业级成像行列。 R.!.7dO  
    A `{hKS  
    6. 传言的证实 通过一些比较,还证实了摄影界通过实际经验作出的一些结论。德国镜头确实素质不凡,19款顶级镜头中徕卡占了6款,康太时(德日合作)占了四款。但也并不比其他专业级镜头有很大优势,表现出性能价格比较低。又如传说尼康手动聚焦镜头好于自动聚焦镜头。经检验尼康F35~135/3.5-4.5和F35~70/3.5-4.5镜头得分都达到3.3分,MTF侧重平均值为0.75,而AF35~135/3.5-4.5和AF35~70/3.5-4.5镜头的得分都只有2.6,MTF侧重平均值只有0.69,成像素质确实降低不少。传说宾得镜头素质在美能达之上,现在看来宾得的手动镜头确实不错,还放了几个卫星,但自动镜头却表现一般。如售价高达1.4万元的80~200/2.8专业头,得分只有3.2分,低于售价仅有5100元的图丽80~200/2.8。其业余级的标准和远摄变焦镜头都排在同级别镜头的最后几位,这也是宾得镜头声望越来越小的原因。适马镜头近几年异军突起,28~70/2.8EX镜头比原同级别镜头高出0.5分。70~200/2.8 Apo EX镜头已与尼康,美能达同级镜头并驾齐驱,远高于昔日的竞争对手图丽。 vUCmm<y  
    S$ffTdRz  
    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