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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。 @_(nd57oSs
P mC82"
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: H]U "+52h
tI
`w;e%HN
MTF = Vo / Vi 2-p8rGI_F
V02309 Y
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。 <%he
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@{$\?x:
实际地，怎样从MTF值看一个镜头的特性呢？ z =u~]:.1O
gca|?t t
(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。 @f-0X1C."N
/Ql6]8.P
(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)。 Q z'O {f
h=:*7>}
看看photodo的例子： Qb@BV&^y&
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DgzM3
(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 W&Y4Dq^
Ni&,g
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。 #cR57=M}
:U7;M}0
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。 ='KPT1dW*
FW/6{tm
MTF（续） %L.lkRs
H 3W_}f
浅说镜头的MTF值及其对市场流行镜头的实际指导意义 6ch@B e5*
<Wp`[S]r
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。 Mf!owpW
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L!`*R)I45
浅谈MTF值的含义 _.u~)Q`6
:/ ~):tM
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
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o,iS&U"TC
利用MTF值对镜头统计分析及排列 )tJL@Qo
fN~8L}!l
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。 Ufyxw5u5F
&p a)Ee>
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。 E>o&GYc
8Ng) )7g!
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。 | j\eBCnH3
J+-,^8)
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。 jJiCF,m
<h)deB+}
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： Tom}sFl][
镜头品牌规格 #MmmwPB_
得分 MZgmv
MTF侧重平均值 ={ e#lC
Contax 28～85/3.3-4 ":5~L9&G
4.0 &e5^v
0.81 LA( f]Xmc
Canon EF 28～70/2.8 L N9~'P-V
3.9 2d ,wrC<'$
0.81 ,i1 fv
"
Nikon AF 35～70/2.8 c~Q`{2%+
3.8 >EPaZp6
0.79 Cf8R2(-4
Minolta AF 28～70/2.8 LGdf_M-f
3.7 \J#I}-a&j
0.78 F!DrZd>\
Sigma AF 28～70/2.8 EX Asp FuRn%)DA5
3.5 J-HabHv
0.77 6PVl Z
Leica 28～70/3.5-4.5 Pj^k
pjV
3.2 #RsIxpc
0.75 >-o?S O(M,
Tokina AF 28～70/2.6-2.8 Pro < :S?t2C
3.1 "' LOaf$X
0.73 Y D1g]p
Sigma AF 28～70/2.8 n~L ' icD[
3.0 0:nt#n~_
0.73 DY%T` }
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。 2g`uC}
Fp* & os
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： '8iv?D5 M
镜头品牌规格 LQuYCfj|
得分 l-JKcsM
MTF侧重平均值 oWn_3gzw;
Leica 80～200/4 W"DxIy
4.2 ?N9adL &b
0.83 $txWVjR?\
Nikon AF-S 80～200/2.8 IF-ED D J0{WqA.P
4.1 $ET/0v"V
0.82 3n=cw2FG
Canon EF 70～200/2.8 L ^!{ o Azy9
4.1 QyBK*uNdV
0.82 Amq8q
Sigma AF 70～200/2.8 Apo EX ce-m )o/
3.9 %QlBFl0a
0.81 |R| U z`
Minolta AF 80～200/2.8 Apo RaJ }>e
3.9 v:so85(S<
0.81 7cQHR M+1
Nikon AF 80～200/2.8 D ED _a:!U^4
3.9 :D )&>{?
0.80 pu
m9x)y1
Contax 80～200/4 7{6cLYl
3.8 &Cn9
k3E\R
0.79 2+hfbFu,1
Tokina AF 80～200/2.8 Hr64M0V3B
3.4 TPmZ/c^
0.76 LxYM "_1A;
Leica 70～210/4 T[2f6[#[_
3.3 |'>E};D
0.75 Ny&Fjzl
Pentax FA 80～200/2.8 .$T:n[@
3.2 "$wPq@
0.74 [n@!=T
佳能颇有影响的EF 35～350/3.5-5.6 L镜头，在35～200毫米段表现颇佳，但在远摄端表现平平，只有业余头的水平。该镜头整体得分为3.3分，MTF侧重平均值为0.76。图丽的AF 100～300/4 Pro镜头得分为3.1分，MTF侧重平均值为0.74。 =Z$=-\<x0.
(Os
OPTp
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： I@3c QxI
镜头品牌规格 [OToz~=)
得分 3qwYicq,
MTF侧重平均值 K^1O =1gY
Canon EF 28～105/3.5-4.5 U 26klW:2*
3.3 u \& [@v
0.75 F7PZ V+\
Pentax FA 28～70/4 AL 3Tte8]0
3.3 <38@b
]+
0.75 "/]tFY%Y
Canon EF 28～80/3.5-5.6 U d?+oT0pCH
3.2 R5~ vmT5W
0.74 9Z_OLai
Canon EF 28～80/3.5-5.6 II U m">
=QP
3.1 u:>3j,Cs
0.73 Ydd>A\v \;
Ricoh P 35～70/3.4-4.5 7&S|y]$~
3.1 ?@ye*%w _
0.73 !-}*jm p<
Nikon AF 28～80/3.5-5.6 D q\Io6=39x
3.0 XIW: Nk!S
0.72 :FgRe,D
Tamron AF 28～80/3.5-5.6 Asp >"My\o
3.0 FZI 4?YD?<
0.72 oL/^[TXjH
Nikon AF 28～85/3.5-4.5 aGkVC*T
2.9 Ac(Vw%
0.72 uEO2,1+
Minolta MD 28～70/3.5-4.8 HC`3AQ12!&
2.9 \EfwS%
P
0.71 >Ti2E+}[M
Contax 28～70/3.5-4.5 9^h% }>
2.8 v pw&"?T
0.71 |ssIUJ
Nikon AF 28～70/3.5-4.5 D *"bp}3$^^
2.8 OU5|m%CmO
Sigma AF 28～80/3.5-5.6 Macro Zkep7L
2.7 tcdn"]#U
0.70 u T t:/gm
Minolta AF 28～80/3.5-5.6 6 G})h!
2.7 ' /* rCB
0.70 `G5wiyH})
Ricoh 35～70/3.5-4.8 QKkr~?sTO
2.6 L/+J| _J)
0.69 p5rRhu/|k3
Pentax FA 28～80/3.5-4.7 y!D`.'
2.3 Y,"MQFr(o
0.66 -ZON']|<}k
Pentax FA 28～80/3.5-5.6 @ BW8`Ky1
2.0 1EPOYvf%U
0.64 *^5,7}9Qo
Vivitar AF 28～80/3.5-5.6 ~,65/O
1.8 {!?RG\EYN
0.62 `GWq3c5
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： .v&h> @'m
镜头品牌规格 CXFAb1m
得分 ;I@L
MTF侧重平均值 ymCIk /\
Minolta AF 100～300/4.5-5.6 APO +E[)@ ;T
3.2 W)~.o/;
0.74 =eLb"7C#0
Canon EF 70～210/3.5-4.5 U 9o'6es..@Z
3.1 .*7UT~o=CS
0.74 EZfa0jJD
Vivitar 70～210/2.8-4 Series 1 dkp[?f )x
3.0 <%7
V`,*g/
0.73 /~5YTe( F
Sigma 70～210/4-5.6 v('d H"Y
2.9 o+Z9h1z%,
0.72 X($SBUS6
Pentax FA 70～200/4-5.6 K7VG\Ec
2.9 l!` 0I] }
0.72 Y@Y(;C"SW
Minolta AF 70～210/3.5-4.5 (32 nI?)a
2.9 9v2 ;
0.72 r2'rf pQ
Nikon AF 70～210/4-5.6 D 2:F
2.8 f~9Y1|6
0.71 IW _D$pq
Minolta AF 70～210/4.5-5.6 Rw 8o ]
2.7 [0#hgGO]P
0.69 !l^A Kn|
Yashica AF 70～210/4.5 <J`xCm K
2.7 c10).zZ
0.69 l Hqx}n@e
Ricoh P 70～210/4.5-5.6 A$6b=2hc>
2.6 LTc t0Gh
0.69 W10fjMC}^
Minolta AF 80～200/4.5-5.6 1z:N$O _v
2.6 H\bIO!vb
0.69 Q>yt O'v1
Canon EF 100～300/4.5-5.6 U aB'@8[]z
2.4 NvZ?e
0.67 V5 r7eC
Pentax FA 100～300/4.5-5.6 = h( n+y<
2.4 gV kI=J
0.67 Uk6 !Sb
4. 超广角变焦镜头（不分专业业余）： 1?\ Y,+
镜头品牌规格 0&@ pX~h:
得分 Am
$L
MTF侧重平均值 H/Q)zDP
Tamron SP AF 20～40/2.7-3.5 J7vpCw2ni
3.7 QovC*1'
0.78 E
ET 2|*}
Nikon AF 20～35/2.8 D IF -~f.>@Wb
3.6 Ghc0{M<
0.78 R2W_/fs G
Canon EF 20～35/2.8 L ^ ni_%`Ag
3.5 5 ZPUY
0.77 "mK (?U!A
Sigma AF 21～35/3.5-4.2 EZBzQ""
3.5 p04+"
0.77 U^\~{X
Canon EF 20～35/3.5-4.5 U Q;nr=f7Ys
3.4 It-*CD9
0.76 p ]=;t"
Pentax FA 20～35/4 AL GR
`ncI$z
3.4 9YhsJ~"Q
0.76 'O9=*L) X
Minolta AF 17～35/2.8 G 0B/a$NC
3.3 cU|jT8Q4H
0.75 #jiqRhm
Tokina AF 20～35/3.5-4.5 )A=g# D#
3.3 &S]v+wF
0.75 *`T &Dlt'8
Canon 20～35/3.5 L 8 GN{*Hg
3.3 puF
Z~WZ
0.75 7:'>~>'
Canon EF 17～35/2.8 L 1H 7Q[ 2E
3.2 dC#\ut%l
0.74 ;(6lN<i U
Sigma AF 17～35/2.8-4 EX 4'& BpFDUb
3.1 ZRGZ'+hw
0.73 vI}S6-"<
Vivitar AF 19～35/3.5-4.5 a=VT |CX[
2.9 %nF\tVP3]
0.72 !J l0Eu
Minolta AF 20～35/3.5-4.5 7g+ ]
2.8 Ct+%
0.71 Qe.kN dT+_
Pentax Fisheye 17～28/3.5-4.5 IQ ~7vk()
2.7 l}c2l'
0.70 VTfaZ/e.
Tokina AF 20～35/2.8 Pro 4[ 0? F!%
2.5 'fFdqsXr
0.68 |/s 2AzDD
Sigma 21～35/3.5-4.2 MF 6qpV53H
2.4 tuV?: g?
0.67 (`?
snMc
5zna?(#}
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。 Qp&yS U8
SJ^?D8
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。 B?Sfcq-
Cbs4`D,
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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