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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 #vrxhMo  
    q-s! hiK  
      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: UjibQl 3:m  
    &:}e`u@5|  
      MTF = Vo / Vi #qkokV6`  
    z'@j9vT  
      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。 ^0"^Xk*  
    1'ne[@i^/  
      实际地,怎样从MTF值看一个镜头的特性呢? U'^AJ2L8  
    :g)0-gN   
      (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。 50!/%  
    &v!=\Fig4  
      (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)。 dWHl<BUm  
    6k6M&a  
      看看photodo的例子: s( @w1tS.  
    zNSix!F  
    (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 V]b1cDx{  
    5.gM]si  
      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。 m-f"EFmP  
    >! +.M9  
      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。 rM<lPMr1*  
    1I({2@C  
    MTF(续) B$~oZ'4v  
    o`?0D)/O  
    浅说镜头的MTF值及其对市场流行镜头的实际指导意义 B;9"=0  
    oI=7X*B9  
    镜头的MTF值在分析判断一个镜头的成像质量上的作用,已经被于琪林等人在不同的杂志报纸上给予了详尽的阐述。但是,由于其图表复杂,每个镜头在不同光圈和不同焦距处都有一个曲线图,因此,对于一般读者而言,常感到无所适从。不象对于分辨率指标那样,简单明了,一眼就可看出某镜头在中心分辨率是××线对/毫米,在边缘是××线对/毫米。但是,分辨率数据在不同的实验条件下是不可比较的,并且所测结果的离散率很大。因此就出现了“英国数据”、“美国大众摄影数据”、“德国测评”、中国的“钱元凯据”、“于琪林数据”等,令读者眼花缭乱。某一镜头在这个数据中表现非凡,位列前茅,而在另一个数据中则表现平平,评价一般,令欲购买者无所适从。好在瑞典哈苏实验室从1991年开始,使用MTF专用测试设备,固定专职检验员,八年来已经测试了400多款35mm相机镜头,分别给出了客观公正的评价,为使用者和制造商提供了指导性数据。 /dTy%hZC}  
    ^NJ]~h{n$  
    浅谈MTF值的含义 9hAS#|vK  
    /lAB  
    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。 dz/' m7  
    x_9<&Aj6  
    利用MTF值对镜头统计分析及排列 P.*J'q 28  
    34VyR a  
    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。 b?Wg|D  
    mhnjY K9  
    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。 hoxn!x$?  
    "8K>Yu17  
    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。 }Ictnb  
    g*b 4N _  
    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。 9 x WC<i  
    Z=%+U _,  
    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: \8\)5#?  
    镜头品牌规格 -_=0PW5{  
    得分 v+-f pl&  
    MTF侧重平均值 eeIh }t>[  
    Contax 28~85/3.3-4 G yZYP\'S+  
    4.0 ?]gZg[  
    0.81 2}j2Bhc  
    Canon EF 28~70/2.8 L Li ,B,   
    3.9 mhTpR0  
    0.81 C("PCD   
    Nikon AF 35~70/2.8 b ABx' E  
    3.8 H"(:6 `  
    0.79 @k~?h=o\b  
    Minolta AF 28~70/2.8 *D`qcv  
    3.7 E/cA6*E[.<  
    0.78 !mFo:nQ)}  
    Sigma AF 28~70/2.8 EX Asp D^Dm, -  
    3.5 U -~%-gFC  
    0.77 *Yv"lB8  
    Leica 28~70/3.5-4.5 !- f>*|@  
    3.2 E [JXQ76  
    0.75 tb,.f3;  
    Tokina AF 28~70/2.6-2.8 Pro M<JJQh5  
    3.1 Rde_I`Ru  
    0.73 hT6:7 _UD  
    Sigma AF 28~70/2.8 ZWMX!>o<  
    3.0 J<DV7zV  
    0.73 Wu)ATs}  
    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。 hZnT`!iFE^  
    +C7 1".i-  
    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: Pg[zRRf<  
    镜头品牌规格 ^ )N[x''a  
    得分 )6)|PzMQ'  
    MTF侧重平均值 BOJ h-(>I  
    Leica 80~200/4 TRz~rW k  
    4.2 tW5 \Ktjno  
    0.83 _dqjRhu  
    Nikon AF-S 80~200/2.8 IF-ED D YVVX7hB  
    4.1 [i[G" %Q  
    0.82 pH#&B_S6z=  
    Canon EF 70~200/2.8 L O%9Cq}*  
    4.1 4,9AoK)yp  
    0.82 n? "ti  
    Sigma AF 70~200/2.8 Apo EX , >Y. !  
    3.9 Qv8#{y@U  
    0.81 $n `Zvl2  
    Minolta AF 80~200/2.8 Apo L1BpkB  
    3.9 &n<jpMB  
    0.81 5X&<+{bX  
    Nikon AF 80~200/2.8 D ED (Wr;:3i  
    3.9 zc J]US  
    0.80 Af=%5%  
    Contax 80~200/4 q" wi.&|  
    3.8 mDE{s",q/  
    0.79 ;t%L (J  
    Tokina AF 80~200/2.8 w|WZEu:0|  
    3.4 hM\QqZFyp  
    0.76 ;0E"4(S.q1  
    Leica 70~210/4 V.WfP*~NJ  
    3.3 7qE V5!  
    0.75 `Q26Dk  
    Pentax FA 80~200/2.8 f<SSg* A;  
    3.2 {N5g52MN  
    0.74 )I]E%ut{4,  
    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。 +lJuF/sS8m  
    rQ}4\PTi  
    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: |L;'In  
    镜头品牌规格 R $'}Z  
    得分 };9dd3X  
    MTF侧重平均值 Oi BK  
    Canon EF 28~105/3.5-4.5 U (/YC\x?  
    3.3 lk.Q6saI1  
    0.75 dMGu9k~u  
    Pentax FA 28~70/4 AL fH`1dU  
    3.3 k`g+    
    0.75 vlIdi@V  
    Canon EF 28~80/3.5-5.6 U <eN>X:_N  
    3.2 344,mnAd  
    0.74 8g>jz 8  
    Canon EF 28~80/3.5-5.6 II U _Fl]zs<  
    3.1 #*S/Sh?Q  
    0.73 H'gPGOd  
    Ricoh P 35~70/3.4-4.5 P05_\ t  
    3.1 EVO5+  
    0.73 6FEtq,;0w  
    Nikon AF 28~80/3.5-5.6 D 7]e]Y>wZap  
    3.0  pMt]wyKr  
    0.72 b@YSrjJ  
    Tamron AF 28~80/3.5-5.6 Asp R2]?9\II  
    3.0 Va=0R   
    0.72 ]?``*{Zqy  
    Nikon AF 28~85/3.5-4.5 l^$:R~gS  
    2.9 QQ2xNNF[  
    0.72 e}[$ =  
    Minolta MD 28~70/3.5-4.8 t ?bq ~!X  
    2.9 \!cqeg*53  
    0.71 ~fCD#D2KU  
    Contax 28~70/3.5-4.5 d0-}Xl  
    2.8 Yf{s0Z  
    0.71 SF_kap%JM  
    Nikon AF 28~70/3.5-4.5 D wCmwH=O  
    2.8 Q]6nW[@j'  
    Sigma AF 28~80/3.5-5.6 Macro !@VmaAT  
    2.7 \XRViG,|5  
    0.70 !Z=`Wk5  
    Minolta AF 28~80/3.5-5.6 [*}[W6 3v  
    2.7 .\U+`>4av  
    0.70 ybS7uo  
    Ricoh 35~70/3.5-4.8  ~-M7  
    2.6 bO2$0!=I  
    0.69 QJ"B d`wc  
    Pentax FA 28~80/3.5-4.7 2A`EFk7_X  
    2.3 PI?-gc?[  
    0.66 dDpe$N  
    Pentax FA 28~80/3.5-5.6 0*g psS  
    2.0 /_}v|E0  
    0.64 uL-i>!"L!}  
    Vivitar AF 28~80/3.5-5.6 vO0ql  
    1.8 t4gD*j6J3  
    0.62 W{-N,?z  
    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: ir]uFOj  
    镜头品牌规格 0.@/I}R[  
    得分 GuDus2#+  
    MTF侧重平均值 a[(n91J0  
    Minolta AF 100~300/4.5-5.6 APO '|FM|0~-J  
    3.2 3[V|C=u0  
    0.74 u|QfCwQ  
    Canon EF 70~210/3.5-4.5 U /u #9M {  
    3.1 p^L6uM  
    0.74 t#P)KcWOt  
    Vivitar 70~210/2.8-4 Series 1 x7NxHTL  
    3.0 mDM]RAub)  
    0.73 @Rx/]wyH  
    Sigma  70~210/4-5.6 ?<nz2 piP,  
    2.9 dvL'>'g  
    0.72 P%/+?(?  
    Pentax FA 70~200/4-5.6 8AefgjE  
    2.9 sL\|y38'  
    0.72 &rNXn?>b  
    Minolta AF 70~210/3.5-4.5 t: [[5];E  
    2.9 55!9U:{  
    0.72 $~:hv7%  
    Nikon AF 70~210/4-5.6 D "n8_Ag@r  
    2.8 k"sL.}$  
    0.71 . }=;]=  
    Minolta AF 70~210/4.5-5.6 J@Orrz2q#  
    2.7 )E4COw+  
    0.69 \/$v@5  
    Yashica AF 70~210/4.5 {;-$;\D  
    2.7 >Y \4 v}-  
    0.69 u5,IH2BU  
    Ricoh P 70~210/4.5-5.6 db4&?55Q  
    2.6 NKB! _R+  
    0.69 Iy,)>V%iZV  
    Minolta AF 80~200/4.5-5.6 b#y}VY)?  
    2.6 F;_;lRAb  
    0.69 19=Dd#Nf  
    Canon EF 100~300/4.5-5.6 U 3; M!]9ms  
    2.4 ##n\9ipD  
    0.67 )8k6GO8|  
    Pentax FA 100~300/4.5-5.6 -!}1{   
    2.4 J`V6zGgW  
    0.67 *FAg^G&1  
    4. 超广角变焦镜头(不分专业业余): WI6er;D  
    镜头品牌规格 au7BqV!uL  
    得分 u( o@_6  
    MTF侧重平均值 eU12*(  
    Tamron SP AF 20~40/2.7-3.5 /J6CSk  
    3.7 EP8LJzd"  
    0.78 1rKR=To  
    Nikon AF 20~35/2.8 D IF  I&v B\A  
    3.6 m2}&5vD8-  
    0.78 *PI3L/*  
    Canon EF 20~35/2.8 L \.{JS>!  
    3.5 IR>K ka(B  
    0.77 TcIUo!:z  
    Sigma AF 21~35/3.5-4.2 _ <~05Eh  
    3.5 Ltj}>.+  
    0.77 cK258mY  
    Canon EF 20~35/3.5-4.5 U J)-owu;  
    3.4 Z/I!\  
    0.76 U-k;kmaj  
    Pentax FA 20~35/4 AL B8nXWi  
    3.4 4R0_%x6vG  
    0.76 p!691LI  
    Minolta AF 17~35/2.8 G pQ/:*cd+M  
    3.3 ENmo^O#,u  
    0.75 tyDtwV|  
    Tokina AF 20~35/3.5-4.5 0N}5sF  
    3.3 sDF J  
    0.75 63f/-64?7  
    Canon 20~35/3.5 L f^]AyU;F:  
    3.3 \?g%>D:O;  
    0.75 %MIu;u FR  
    Canon EF 17~35/2.8 L 9@j~1G%^  
    3.2 ^U =`Rx  
    0.74 \xdt|:8  
    Sigma AF 17~35/2.8-4 EX :X!(^ a;]  
    3.1 Q?>#sN,  
    0.73 Y!`?q8z$G  
    Vivitar AF 19~35/3.5-4.5 }/LYI  
    2.9 =UV?Pi*M>  
    0.72 ,'9tR&S$_  
    Minolta AF 20~35/3.5-4.5 VgdkCdWRm_  
    2.8 .$yw;go3  
    0.71 06`__$@h  
    Pentax Fisheye 17~28/3.5-4.5 Z:*U/_G  
    2.7 {)[i\=,`{  
    0.70 1_t Dp& UO  
    Tokina AF 20~35/2.8 Pro =.%ZF]Oe+#  
    2.5 cC[n~OV  
    0.68 7HJv4\K  
    Sigma 21~35/3.5-4.2 MF 3x'30  
    2.4 T/K.'92S  
    0.67 X=hgLK^3<,  
    w0IB8GdF  
    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。 miKi$jC}vq  
    gB"Tc[l1  
    6. 传言的证实 通过一些比较,还证实了摄影界通过实际经验作出的一些结论。德国镜头确实素质不凡,19款顶级镜头中徕卡占了6款,康太时(德日合作)占了四款。但也并不比其他专业级镜头有很大优势,表现出性能价格比较低。又如传说尼康手动聚焦镜头好于自动聚焦镜头。经检验尼康F35~135/3.5-4.5和F35~70/3.5-4.5镜头得分都达到3.3分,MTF侧重平均值为0.75,而AF35~135/3.5-4.5和AF35~70/3.5-4.5镜头的得分都只有2.6,MTF侧重平均值只有0.69,成像素质确实降低不少。传说宾得镜头素质在美能达之上,现在看来宾得的手动镜头确实不错,还放了几个卫星,但自动镜头却表现一般。如售价高达1.4万元的80~200/2.8专业头,得分只有3.2分,低于售价仅有5100元的图丽80~200/2.8。其业余级的标准和远摄变焦镜头都排在同级别镜头的最后几位,这也是宾得镜头声望越来越小的原因。适马镜头近几年异军突起,28~70/2.8EX镜头比原同级别镜头高出0.5分。70~200/2.8 Apo EX镜头已与尼康,美能达同级镜头并驾齐驱,远高于昔日的竞争对手图丽。 I>xB.$A  
    EH3G|3^xz  
    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