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lchg_yy 2010-02-10 11:55

MTF调制传递函数知识详解

MTF：Modulation Transfer Function. 中文译作调制传递函数。 OR~8sU  
@tNzQ8  
　　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: $P^q!H4D  
_E@2ZnD2  
　　MTF = Vo / Vi 6xTuNE1  
1\ o59Y  
　　MTF值和条纹密度(空间频率，lp/mm)的关系是：条纹越密，MTF 越低。条纹密到一定程度时，镜头的分辨能力达到极限，MTF值趋近于零。这一极限情况到达得越晚，表明镜头的分辨力越高。 XDOY`N^L  
 *x@Onj  
　　实际地，怎样从MTF值看一个镜头的特性呢？ )r xX+k+b/  
?PeJlpYzV  
　　(1) 在较低条纹密度(<20lp/mm)时，MTF值受镜头分辨力的影响较小，这时候MTF主要表现了镜头成像的对比度的高低，说白了就是镜头“软”或“硬”的区别。 5q3JI  
4xjPiHd<  
　　(2) 在高条纹密度(>40lp/mm)时，MTF值则主要体现镜头分辨能力的大小。(对比度也有影响，但此时不是主要因素)。 nP$Ky1y G  
. qO@Q=  
　　看看photodo的例子： C~,a!qY  
5F)C  jQ  
(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 #Z?A2r!1  
@\0ez<.p}  
　　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。 x<tb  
Gp?a(-K5  
　　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。 JjtNP)We  
4":KoS`,j  
MTF（续） *+Ek0M  
9-&Ttbb4)0  
浅说镜头的MTF值及其对市场流行镜头的实际指导意义 /M1ob:m  
%9KldcQ}~  
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。 FH?U(-  
DE}K~}sbd  
浅谈MTF值的含义 Xix L  R  
x nsLf?>]  
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。 sBj(Qd  
L iN$ pwm  
利用MTF值对镜头统计分析及排列 lA| 5E?  
V,lOt4b  
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。 ~7*.6YnI  
KKj a/p  
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。 \ub7`01  
}aa'\8  
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。 gX@HO|.t  
_C%3h5  
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。 c69C  
b|l:fT?&  
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： #++lg{  
镜头品牌规格 ;#g"(  
得分 TV)h`\|Z*  
MTF侧重平均值 2e+UM$  
Contax 28～85/3.3-4 ~ (|5/ p7t  
4.0 7OcW C-<  
0.81 [%"|G9  
Canon EF 28～70/2.8 L }NHaCG[,  
3.9 -u6bAQ  
0.81 Qf~vZtJ+J  
Nikon AF 35～70/2.8 <GS^  
3.8 %P;lv*v.  
0.79 :KQ~Cb  
Minolta AF 28～70/2.8 Q3kdlxXR  
3.7 yZ0-wI  
0.78 Ec!"O3%!M^  
Sigma AF 28～70/2.8 EX Asp f%is~e~wc  
3.5 =_.l8IYX$%  
0.77 >{q]&}^U  
Leica 28～70/3.5-4.5 ne>pOK<vZ  
3.2 0.`/X66;V  
0.75 {% rA1g  
Tokina AF 28～70/2.6-2.8 Pro $SlIr<'*"  
3.1 wL+s8#{  
0.73 Q:2>}QgX}  
Sigma AF 28～70/2.8  :|>h7v  
3.0 )tC5Hijq,  
0.73 zU5v /'h>d  
腾龙最新推出的AF 28～105/2.8LD专业镜头，得分只有2.4分，MTF值为0.67。尼康新推出的AF-S 28～70/2.8 ED的MTF值尚未测试。 #3i3G(mQ  
h9t$Uz^N  
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： =6j&4p `  
镜头品牌规格 Mo|;'+  
得分 iOd&B B6  
MTF侧重平均值 ak7bJ~)X=  
Leica 80～200/4 j@n)kPo,1  
4.2 _F6OM5F"N  
0.83 S5gyr&dm  
Nikon AF-S 80～200/2.8 IF-ED D >~''&vdsk\  
4.1 XQY#716)  
0.82 QmQ=q7  
Canon EF 70～200/2.8 L A!od9W6  
4.1 ui< N[  
0.82 8H%;WU9-  
Sigma AF 70～200/2.8 Apo EX &fDIQISC  
3.9 .<->C?#  
0.81 F6|TP.VY_.  
Minolta AF 80～200/2.8 Apo 0pZ4BZdT|  
3.9 ]N~2 .h  
0.81 z 9vInf@M  
Nikon AF 80～200/2.8 D ED ..IfP@  
3.9 W,K;6TZhh  
0.80 J9\Cm!H  
Contax 80～200/4 GB23\Yv  
3.8 bZ dNibN  
0.79 eQ$Y0qH1E  
Tokina AF 80～200/2.8 KI.q@zO6|  
3.4 j b!x:  
0.76 b:U$x20n$  
Leica 70～210/4 +jAGGv^)  
3.3 b_$4V3TA  
0.75 KN^=i5K+Y  
Pentax FA 80～200/2.8 ^%d\qd`   
3.2 9e<.lb^tP  
0.74 PIJr{6B/PA  
佳能颇有影响的EF 35～350/3.5-5.6 L镜头，在35～200毫米段表现颇佳，但在远摄端表现平平，只有业余头的水平。该镜头整体得分为3.3分，MTF侧重平均值为0.76。图丽的AF 100～300/4 Pro镜头得分为3.1分，MTF侧重平均值为0.74。 r)Ma3FL0;  
G0CW}e@)  
3. 业余级镜头 在流行业余标准变焦镜头中，以佳能和宾得的两款头得分最高。详见下表： ^ sOQi6pL  
镜头品牌规格 *l"T$H   
得分 NG=@ -eu  
MTF侧重平均值 h\$$JeSV]  
Canon EF 28～105/3.5-4.5 U j@AIK+0Qc  
3.3 J! AgBF N4  
0.75 :,3C 0T3r  
Pentax FA 28～70/4 AL f&=AA@jLv  
3.3 )cW#Rwu_A4  
0.75 xzdf^Ce  
Canon EF 28～80/3.5-5.6 U .r|tSfm6  
3.2 q}b dxa  
0.74 "SNn^p59k  
Canon EF 28～80/3.5-5.6 II U '50OgF'  
3.1 ])[[ V!1  
0.73 Z]A{ d[  
Ricoh P 35～70/3.4-4.5 F3y9@dA]  
3.1 46}g7skD  
0.73 #QS`_TlKk  
Nikon AF 28～80/3.5-5.6 D mu\6z_e  
3.0 1NbG>E#Ol  
0.72 fJ=0HNmX  
Tamron AF 28～80/3.5-5.6 Asp =%BSKSG.  
3.0 fZ6MSAh  
0.72 `vU%*g&R  
Nikon AF 28～85/3.5-4.5 pf]xqhL  
2.9 c_dVWh e  
0.72 F6LH $C  
Minolta MD 28～70/3.5-4.8 ]RwpX ^ 1  
2.9 'S20\hwt-  
0.71 t0( A4E  
Contax 28～70/3.5-4.5 CLxynZ \;  
2.8 To\QjP-  
0.71 dhC$W!N7!  
Nikon AF 28～70/3.5-4.5 D kC:uG0sW  
2.8 O+nEXS\rQ  
Sigma AF 28～80/3.5-5.6 Macro Wt*cIZ  
2.7 *zaQx+L  
0.70 jqz ux[6{  
Minolta AF 28～80/3.5-5.6 ^NLmgw Q  
2.7 ! :Y:pu0  
0.70 #{6{TFx\  
Ricoh 35～70/3.5-4.8 uY{|szC^2  
2.6 'I`&Yo~c9  
0.69 3>3Kwc~E  
Pentax FA 28～80/3.5-4.7 L s G\OG  
2.3 ):P?  
0.66 , xw#NG6  
Pentax FA 28～80/3.5-5.6 kT|dUw9G  
2.0 #"}JdBn  
0.64 2my_;!6T[  
Vivitar AF 28～80/3.5-5.6 QpF;:YX^3  
1.8 [ieI;OG;  
0.62 #F:p-nOq  
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： Oylf<&knF\  
镜头品牌规格 Cw~q4A6'  
得分 ay4 %  
MTF侧重平均值 W4 t;{b  
Minolta AF 100～300/4.5-5.6 APO ?#Ge.D~u  
3.2 Ah1]Y}sy  
0.74 W=ig.-  
Canon EF 70～210/3.5-4.5 U bAdn &   
3.1 K> %Tq  
0.74 +<'Ev~  
Vivitar 70～210/2.8-4 Series 1 <3L5"77G 6  
3.0 2"COP>  
0.73 O6@j &*jS  
Sigma  70～210/4-5.6 .[YuRLGz  
2.9 )"qa kT  
0.72 n#mA/H;wV  
Pentax FA 70～200/4-5.6 Y h7rU?Gj  
2.9 .Q<>-3\K  
0.72 u+dLaVlLJ  
Minolta AF 70～210/3.5-4.5 UJ%R   
2.9 m.hkbet/R  
0.72 sXqz+z$*  
Nikon AF 70～210/4-5.6 D FOb0uj=(v  
2.8 +20G>y=+  
0.71 ~cWAl,(B<F  
Minolta AF 70～210/4.5-5.6 >3ZFzh&OYQ  
2.7 GeI-\F7b  
0.69 5sdn[Tt##  
Yashica AF 70～210/4.5 G `+T+  
2.7 MlcR"gl*  
0.69 ?llXd4  
Ricoh P 70～210/4.5-5.6 85>05 ?  
2.6 *F WMn.  
0.69 }~2LW" 1'  
Minolta AF 80～200/4.5-5.6 @efh{  
2.6 ~Cbc<[}  
0.69 "7U4'Y:E  
Canon EF 100～300/4.5-5.6 U +\x,HsUc"  
2.4 PYiU_  
0.67 60P<4  
Pentax FA 100～300/4.5-5.6 RPwbTAl}  
2.4 {]*c29b>  
0.67 'QJ:`)z  
4. 超广角变焦镜头（不分专业业余）： Y1L[;)Hn  
镜头品牌规格 16w|O |^<  
得分 {SOr#{1z*  
MTF侧重平均值 ``V" D  
Tamron SP AF 20～40/2.7-3.5 !]42^?GH  
3.7 PvzcEV  
0.78 P|^f0Rw3.  
Nikon AF 20～35/2.8 D IF ]Gzm^6v  
3.6 b`(}.r?W  
0.78 B3:ez jj  
Canon EF 20～35/2.8 L '>NCMB{*  
3.5 z-BXd  
0.77 }\hVy(\c  
Sigma AF 21～35/3.5-4.2 *RDn0d[  
3.5 6 uv#de  
0.77 ng[Ar`  
Canon EF 20～35/3.5-4.5 U H=@}=aPf  
3.4 ?OId\'q  
0.76 Gp1?iX?ml  
Pentax FA 20～35/4 AL 63^O|y\W8  
3.4 NYt&@Z}]  
0.76 4Fa~Aog  
Minolta AF 17～35/2.8 G +"x,x  
3.3 neB\q[k  
0.75 ;"KJ7p  
Tokina AF 20～35/3.5-4.5 \"qY"V  
3.3 eds o2  
0.75 ]-PH^H  
Canon 20～35/3.5 L 3e #p @sB  
3.3 +Um( h-;  
0.75 56}U8X  
Canon EF 17～35/2.8 L Bs13^^hu  
3.2 t,QyfN  
0.74 X]'{(?Ch  
Sigma AF 17～35/2.8-4 EX lun#^J  
3.1 ;t'5},(FP  
0.73 .nB0 h  
Vivitar AF 19～35/3.5-4.5 < nXL  
2.9 cU RkP`  
0.72 bmJ5MF]_fG  
Minolta AF 20～35/3.5-4.5 ;QWIsVz  
2.8 ;ZH3{  
0.71 6{x(.=  
Pentax Fisheye 17～28/3.5-4.5 (gEBOol  
2.7 F{Z~ R  
0.70 O|\J}rm'  
Tokina AF 20～35/2.8 Pro g@rb  
2.5 gaQdG=G8$  
0.68 FFV `P  
Sigma 21～35/3.5-4.2 MF 4F)-"ck  
2.4 ZNJ@F<  
0.67 $Oq^jUJ  
uPhK3nCGo  
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。 ,3?Q(=j  
3XL#0\im?s  
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。 t|a2;aq_  
W6f/T3  
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。
scorebean 2010-02-10 12:18
MTF說穿了就是PSF的空間頻率響應
zhugerufeng 2010-07-04 14:12
very good.
luckytim 2010-09-25 15:04
很好的文章
joyinmay 2011-02-24 10:00
看完了还是不懂，有没有通俗易懂的？
drymatini 2011-07-06 11:48
啥都通俗易懂 还要用脑子么？
空空也 2012-12-01 16:05
very dood
空空也 2012-12-16 21:33
very dood
空谷幽蓟 2012-12-31 09:19
看完了，长进了~
wangyue8 2013-04-26 12:55
非常有帮助 谢谢
wangyue8 2013-04-26 12:55
不错啊
砺剑158 2013-05-22 23:33
感谢分享啊
bairuizheng 2013-05-22 23:48
非常有帮助 谢谢 !
bairuizheng 2013-05-23 00:37
很好的文章
爬格子的树 2013-06-17 15:10
咋还有啥哈苏实验室。。。都不知道查证一下。。。除非几大镜头商自己合起来编个测试方法，就像光伏的IEC,UL 类似。。。。不然不可能有一家之言能服众家之意。。。 T,]7ICF#  
不同算法不同测试仪器不同测试方法结果就是不一样的MTF...
sherrysun 2014-03-31 13:14
学习一下
arashi 2017-08-29 11:48
谢谢楼主分享
1508351475 2017-09-02 11:14
点赞点赞！！
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