整理浅说镜头的MTF值.docx
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整理浅说镜头的MTF值
浅说镜头的MTF值
及其对市场流行镜头的实际指导意义
作者:
江少军
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“钱元凯数据”、“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。
浅谈MTF值的含义
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(越接近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。
如何判读镜头的MTF值
图中给出了CarlZeissT※28~85/3.3~4镜头分别在28mm、50mm和85mm焦距段,分别对最大光圈和光圈值为8时的MTF值线图。
每个图上有三对曲线。
最上面一对是10线对/毫米对应的MTF值,中间一对对应于20线对/毫米,下边一对对应于40线对/毫米。
每对曲线中实线代表从图面中心向四周辐射方向的MTF值(径向),虚线代表围绕图面中心的圆的切线方向的MTF值(切向)。
两者是同等重要的。
横坐标代表从被测点到图象中心的距离,0mm处即为图象中心位置,21mm处代表胶片四角端点的位置。
纵坐标则是该点的MTF值。
让我们来看左边的两个图。
此时镜头焦距是28mm。
在光圈值为f3.3,线频为10线对/毫米时,在胶片中心处径向的MTF值是0.96,切向的MTF值也是0.96;在距中心15mm处,径向的MTF值是0.91,切向的MTF值是0.84。
在线频为20线对/毫米时,在胶片中心处径向的MTF值是0.87,切向的MTF值也是0.87;在距中心15mm处,径向的MTF值是0.76,切向的MTF值是0.62。
在线频为40线对/毫米时,在胶片中心处径向的MTF值是0.69,切向的MTF值也是0.69;在距中心15mm处,径向的MTF值是0.47,切向的MTF值只有0.34。
再看在光圈值为f8时,各线频下的径,切向曲线数据都有明显提高,说明在光圈f8时,该镜头的光学成像大大好于光圈值为f3.3时的水平。
用同样的方法,就可以读出该镜头在50mm,85mm时两种光圈值下的MTF值。
在MTF曲线图上,还可以看出镜头的焦外成像质量。
当径向和切向两根曲线越接近,镜头的焦外成像就越柔和。
可以看出,该镜头在28mm焦距时,镜头的焦外成像要比85mm焦距时的焦外成像差很多。
利用MTF值对镜头统计分析及排列
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。
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:
50/2,90/2.8,100/2.8Macro),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(AF50/2.8Macro,AF100/2.8Macro),图丽一款(MFAT-X90/2.5Macro)。
实力雄厚的尼康竟然没有一款镜头入围。
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。
以森林为例,木材、药品、休闲娱乐、植物基因、教育、人类住区等都是森林的直接使用价值。
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。
(4)列出辨识与分析危险、有害因素的依据,阐述辨识与分析危险、有害因素的过程。
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:
镜头品牌规格
(5)阐述划分评价单元的原则、分析过程等。
得分
填报内容包括四个表:
MTF侧重平均值
1.法律Contax28~85/3.3-4
(2)环境影响后评价。
4.0
1.建设项目环境影响评价分类管理的原则规定0.81
(6)环境影响评价结论的科学性。
CanonEF28~70/2.8L
3.规划环境影响报告书的审查效力3.9
(4)是否满足环境功能区划和生态功能区划标准。
0.81
NikonAF35~70/2.8
3.8
0.79
MinoltaAF28~70/2.8
3.7
0.78
SigmaAF28~70/2.8EXAsp
3.5
0.77
Leica28~70/3.5-4.5
3.2
0.75
TokinaAF28~70/2.6-2.8Pro
3.1
0.73
SigmaAF28~70/2.8
3.0
0.73
腾龙最新推出的AF28~105/2.8LD专业镜头,得分只有2.4分,MTF值为0.67。
尼康新推出的AF-S28~70/2.8ED的MTF值尚未测试。
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:
镜头品牌规格
得分
MTF侧重平均值
Leica80~200/4
4.2
0.83
NikonAF-S80~200/2.8IF-EDD
4.1
0.82
CanonEF70~200/2.8L
4.1
0.82
SigmaAF70~200/2.8ApoEX
3.9
0.81
MinoltaAF80~200/2.8Apo
3.9
0.81
NikonAF80~200/2.8DED
3.9
0.80
Contax80~200/4
3.8
0.79
TokinaAF80~200/2.8
3.4
0.76
Leica70~210/4
3.3
0.75
PentaxFA80~200/2.8
3.2
0.74
佳能颇有影响的EF35~350/3.5-5.6L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AF100~300/4Pro镜头得分为3.1分,MTF侧重平均值为0.74。
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:
镜头品牌规格
得分
MTF侧重平均值
CanonEF28~105/3.5-4.5U
3.3
0.75
PentaxFA28~70/4AL
3.3
0.75
CanonEF28~80/3.5-5.6U
3.2
0.74
CanonEF28~80/3.5-5.6IIU
3.1
0.73
RicohP35~70/3.4-4.5
3.1
0.73
NikonAF28~80/3.5-5.6D
3.0
0.72
TamronAF28~80/3.5-5.6Asp
3.0
0.72
NikonAF28~85/3.5-4.5
2.9
0.72
MinoltaMD28~70/3.5-4.8
2.9
0.71
Contax28~70/3.5-4.5
2.8
0.71
NikonAF28~70/3.5-4.5D
2.8
SigmaAF28~80/3.5-5.6Macro
2.7
0.70
MinoltaAF28~80/3.5-5.6
2.7
0.70
Ricoh35~70/3.5-4.8
2.6
0.69
PentaxFA28~80/3.5-4.7
2.3
0.66
PentaxFA28~80/3.5-5.6
2.0
0.64
VivitarAF28~80/3.5-5.6
1.8
0.62
在流行业余远摄变焦镜头中,美能达AF100~300/4.5-5.6得分最高。
详见下表:
镜头品牌规格
得分
MTF侧重平均值
MinoltaAF100~300/4.5-5.6APO
3.2
0.74
CanonEF70~210/3.5-4.5U
3.1
0.74
Vivitar70~210/2.8-4Series1
3.0
0.73
Sigma70~210/4-5.6
2.9
0.72
PentaxFA70~200/4-5.6
2.9
0.72
MinoltaAF70~210/3.5-4.5
2.9
0.72
NikonAF70~210/4-5.6D
2.8
0.71
MinoltaAF70~210/4.5-5.6
2.7
0.69
YashicaAF70~210/4.5
2.7
0.69
RicohP70~210/4.5-5.6
2.6
0.69
MinoltaAF80~200/4.5-5.6
2.6
0.69
CanonEF100~300/4.5-5.6U
2.4
0.67
PentaxFA100~300/4.5-5.6
2.4
0.67
4.超广角变焦镜头(不分专业业余):
镜头品牌规格
得分
MTF侧重平均值
TamronSPAF20~40/2.7-3.5
3.7
0.78
NikonAF20~35/2.8DIF
3.6
0.78
CanonEF20~35/2.8L
3.5
0.77
SigmaAF21~35/3.5-4.2
3.5
0.77
CanonEF20~35/3.5-4.5U
3.4
0.76
PentaxFA20~35/4AL
3.4
0.76
MinoltaAF17~35/2.8G
3.3
0.75
TokinaAF20~35/3.5-4.5
3.3
0.75
Canon20~35/3.5L
3.3
0.75
CanonEF17~35/2.8L
3.2
0.74
SigmaAF17~35/2.8-4EX
3.1
0.73
VivitarAF19~35/3.5-4.5
2.9
0.72
MinoltaAF20~35/3.5-4.5
2.8
0.71
PentaxFisheye17~28/3.5-4.5
2.7
0.70
TokinaAF20~35/2.8Pro
2.5
0.68
Sigma21~35/3.5-4.2MF
2.4
0.67
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24~120/3.5-5.6DIF只有2.3分,MTF侧重平均值只有0.66,腾龙AF28~200/3.8-5.6LD(AspSuper)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EF28~135/3.5~5.6ISU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。
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。
70~200/2.8ApoEX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。
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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