浅说镜头的MTF值及其对市场流行镜头的实际指导意义
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镜头的主要参数及对成像质量有什么影响?中国网络摄像机专业网(内参资料)镜头分不同类型,但即使对于同一类型的镜头,其成像质量也有着很大的差异,这主要是由于材质、加工精度和镜片结构的不同等因素造成的,同时也导致不同档次的镜头价格从几百元到几万元的巨大差异。
比较著名的如四片三组式天塞镜头、六片四组式双高斯镜头。
对于镜头设计及生产厂家,一般用光学传递函数OTF(Optical Transfer Function)来综合评价镜头成像质量,光学系统传递的是亮度沿空间分布的信息,光学系统在传递被摄景物信息时,被传递之各空间频率的正弦波信号,其调制度和位相在成实际像时的变化,均为空间频率的函数,此函数称为光学传递函数。
OTF一般由调制传递函数MTF(Modulation Transfer Function)与位相传递函数PTF(Phase Transfer Function )两部分组成。
像差是影响图像质量的重要方面,常见的像差有如下六种:·球差:由主轴上某一物点向光学系统发出的单色圆锥形光束,经该光学系列折射后,若原光束不同孔径角的各光线,不能交于主轴上的同一位置,以至在主轴上的理想像平面处,形成一弥散光斑(俗称模糊圈),则此光学系统的成像误差称为球差。
·慧差:由位于主轴外的某一轴外物点,向光学系统发出的单色圆锥形光束,经该光学系列折射后,若在理想像平面处不能结成清晰点,而是结成拖着明亮尾巴的慧星形光斑,则此光学系统的成像误差称为慧差。
·像散:由位于主轴外的某一轴外物点,向光学系统发出的斜射单色圆锥形光束,经该光学系列折射后,不能结成一个清晰像点,而只能结成一弥散光斑,则此光学系统的成像误差称为像散。
·场曲:垂直于主轴的平面物体经光学系统所结成的清晰影像,若不在一垂直于主轴的像平面内,而在一以主轴为对称的弯曲表面上,即最佳像面为一曲面,则此光学系统的成像误差称为场曲。
当调焦至画面中央处的影像清晰时,画面四周的影像模糊;而当调焦至画面四周处的影像清晰时,画面中央处的影像又开始模糊。
用浅显的说词让你看懂所谓的镜头性能表"MTF"正文开始这次说的是看镜头最重要也是最基本的参数曲线MTF他是模量传导函数的简称可以用十分直观的方式来表示一个镜头的反差以及分辨率这些性能我们在一些镜头厂商的官网上经常可以看见这种MTF标示图一般它以这样的XY轴的网格形式出现如下图那么他们分别代表什么意义呢? 不需要显摆和故作高深的解释看下图我们知道一般来说镜头的镜片是正圆形的这个表格的X轴就代表了镜头的圆心->半径Y轴则表示了分数指标(1为满分越高越好)也就是说通过XY轴的定位你可以轻易读出在镜头半径某处的该区域表现出的分数指标(小学数学难度)既然我说过分数越高就越好那么显而易见最理想最牛逼最完美的镜头的表现应该是这样的但是这是现实完美是可以无限接警但又遥不可及的出于设计冶炼提纯加工组装各环节之间的极细小误差的累积最终的成品镜头是不可能达到如此素质的那么我们是不是可以降低标准让数值这样呢?呵呵这也很困难原因也是同样的设计冶炼提纯加工组装各环节之间的极细小误差的累积从圆心一直到边缘的素质不可能是完美均一的一般来说边缘的数值肯定是略低于或者大大低于圆心以及靠近圆心区域的数值也就是说从圆心出发向着边缘数值一般来说是逐渐下降的如图这时有人会说我在官网上看到的MTF 可不止一条线啊确实官网上的MTF表格会有多道曲线有实线也有曲线那么他们分别代表什么呢?我刚才说过镜片一般是正圆形的是正圆形的也就意味着它有半径如图在官方检测机构测量镜头的反差与解析度性能时通常会使用黑白线对来进行测试如下图取一个水平线半径R垂直于半径的称为子午曲线(简称M)平行于半径的称为弧矢曲线(简称S)粗俗地理解为横线竖线也可以通过对纯竖线/纯横线的拍摄检测得出数值在MTF表格中一般来说M为虚线S为实线也就是说通过MTF表格的XY轴可以读出该镜头对于M线以及S线在特定位置的拍摄性能如下图这算是素质很不错的镜头可以看到曲线相对平坦从圆心到边缘衰减较为缓慢作为对比这是一个低价劣质镜头可以看出和上上图的明显差异吧衰减快且数值较低这时候基友们可以大致理解含义了吧然后我们继续下一步在镜头的反差与解像度测试里不止会测试一种密度的S/M线对而是测试两次分别是低密度线对的S/M线性能测试(10线对/mm 数值表现出该镜头的反差素质)和高密度S/M线性能测试(30线对/mm密度数值表现出该镜头的解析度素质)如下图(红色线表示低密度线对)(蓝色表示高密度线对)那么同样在MTF表格里表示为了显示区别官方就是用了不同颜色表示(红蓝或绿蓝等) 低密度S/M线一种颜色(红)高密度S/M线另一种颜色(蓝)如下图最为对比低价劣质镜头的参数这下我相信很多朋友应该开始清除MTF表格表达的含义了吧总的来说看MTF的图1.曲线尽量高这意味着分数高2.曲线的衰减尽量要缓慢这意味着成像均一性好3.实线虚线的贴合度尽量要高一些这意味着该镜头的描写性能优异且背景虚化能力好下面就是范例(来自Nikon官网的截图)提供大家对比参考(Nikon的MTF曲线为光圈全开时测得非该镜头最佳素质)最便宜的在产变焦镜头18-55可以看到中心解析度以及边缘解析度都还不错衰减也较为平缓但广角端(上图) 高密度线对的虚实线分离较大望远端(下图)画质会略有起色高密度线对的虚实线开始拉近但总体差异不大属于素质均衡的高性价比镜头然后就是作为对比的重磅炸弹~Nikon家顶级炮群中的两员大将有着空气切割机之称的200定焦以及看家炮300定焦可以看到即使全开光圈其数值依旧极高200定焦在最大光圈即展示了超犀利超恐怖的中心解析度且虚实线无论是高密度还是低密度线对都十分贴合虚化一级棒300定则无愧于看家大炮的称号全开光圈时无论中心还是边缘的画面解析度反差就已经达到超一流素质虚实线的贴合更如同热恋中的情人一般几乎交织在一起虚化水准想想就流口水------------------------------注:如何看一个镜头在APS幅面机器上的素质表现?其实很简单看下图由于APS幅面相比全副小只需要看我标注的绿色面积即可(0-15的半径区域)全贴完花了半天时间画的图和写的文案希望大家能喜欢*/-52。
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。
画幅越大越好吗林诒洪研究不同画幅相机成像质量的方法图1是许多文章用来说明底片画幅大小对图片质量的影响依据。
按这些文章的观点,照相机一次曝光能记录的信息是与底片的面积成正比的。
我一直对此存在怀疑,首先我知道,相机镜头传递信息的能力与其在制造时的参数复杂度相关。
就是说如果只用了相同的镜片数,镜片表面的复杂程度相同(都是球面或具有同样可控参数数量的非球面),相对制造精度相同,可传递的信息量应该是差不多的,而在这方面,135和120相机并没有什么差别。
唯一的差别是当通过镜头的信息被记录在胶片上时,由于胶片对信息的承载密度有限,造成高密度的135镜头信息丢失得多一些,120镜头的信息丢失得少一些。
为此我们进行了“数字135大战传统图1 135与几种120底的面积之比120”的对比测试。
其间我发现在去掉后期制作的差异后,这两者在彩色负片(FUJI SUPERIA100)上记录的信息量差别是120比135多100%,而从面积上看,120比135多了168%。
可见不同规格的相机可记录的数据量并不是与画幅面积成正比增加的。
特别是在参考了90x120(4x5")和8x10"的片子后,更可以发现再加大面积后总信息量的增速递减的规律(图2)。
正当我准备根据这条曲线做一番信息量、用途、代价和画幅选择的分析时,一个新的观点打破了我的思维定式。
因为某杂志登了某人的一篇文章,其中引用了大量怡泓网站的数据却只字不提数据的来源,其文章的分析方法使我觉得似曾相识。
于是到怡泓网站查阅了江少军的一篇文章“浅说镜头的MTF值及其对市场流行镜头的实际指导意义”,果然是使用了与其相似的分析方法。
无论如何,两年后再炒此饭,总应该提一句别人在前面做过的工作才是。
不声不响,好像自己多么有首创精神。
在这篇文章的下面,恰好是江少军的译作“35mm,中画幅还是大画幅”,是由瑞典的拉尔斯. 捷尔伯格所著。
以前看过这篇文章,但好象不得要领。
解读单反相机镜头MTF图
解读单反相机镜头MTF图
在细节显示、解像力部分,目前做得的最好,而且同时是最多人采用的就是以MTF(Modulation Transfer Function) 为基础的测试程序;MTF是使用反差对比的概念来检定镜头解像力,所谓的反差对比就是1mm的宽度中,正弦浓度变化反复有几次的意思(请想象空间频率如同海浪一样的波型变化);原本充足的反差可以很容易辨识出两条线来,而当空间频率加大时,也就是线条越紧密时,反差也逐渐缩小,终于反差衰减到全部变成灰色,再也分辨不出黑白条纹来,就表示镜头的解像力已到极限,因此,藉由拍摄MTF测试图,可以得到两种数据:对比和锐利度,而藉由计算线条密度和MTF之间的关系,大概会呈现MTF随着空间线条的.增加而减少的情形;通常MTF曲线的趋势,若斜率越大,代表镜头分辨率越糟,另外代表的意义是镜头所能表现的细节有限,而MTF的曲线所包围的区域越大,相对斜率也较小,镜头分辨率也越好,数字摄影技术会针对镜头的MTF曲线设计算法则,使影像的细节呈显出来。
MTF曲线代表的意义
MTF曲线代表的意义:
1. 任何线条都是越高越好,下降的趋势越慢越好。
2. 粗线的位置越高,说明该镜头的反差和对比越高。
3. 细线的位置越高,说明该镜头的锐利度越高。
4. 蓝线的位置越高,证明该镜头在全开光圈时表现越好。
5. 红线的位置越高,证明该镜头在光圈收缩到8的时候表现越好。
6. 红线如果和蓝线很接近,说明这支镜头表现很出色,只有比较少的镜头有这种表现。
7. 如果红线的位置都比较低,说明这支镜头相当差劲。
8. 0.6以下一般画面就很糟糕了,0.6-0.8画面还可以,0.8-0.9可以算良,0.9以上算非常优秀了,只有优秀镜头在适合的状态下才可能达到,但是具体的情况还是要看各位自己判断了。
9. 实线和虚线越接近,表示这支镜头的焦外成像越柔和自然,反之,差得越远,焦外成像就越差,差太多就会斑斑驳驳一块一块的很难看。
如何解读衡量镜头的权威指标 MTF 曲线 MTF = 模量传递函数 MTF 测试是目前最精确和科学的镜头测试方法 .瑞典权威的 《摄影》杂志对它的解释是: "MTF 测试使用的是黑白逐渐过渡的线条标板 ,通过镜头进行投影 .被测量的结果是反差 的还原情况 .如果所得影像的反差和测试标板完全一样 , 其 MTF 值为 100%. 这是理想中 的最佳镜头,实际上是不存在的;如果反差为一半 ,则 MTF 值为 50%.0 值代表反差完全丧失 ,黑白线条被还原为单一的灰 色.; 当数值超过 80%(20lp/mm 下)则已极佳; 而数值低于 30%则即使在 4X6 英寸扩印片下影 像质量仍较差。
测试分径向和切向两种方向 .如果两者相差较大,说明镜头遭受较严重的像散 .较高的空 间频率值 (即 lp/mm 值,可理解为分辨率 )如 30lp/mm 与 20lp/mm 相比 , 其 MTF 值通常 较低。
注:这里的反差表现在画面中的表现相当于我们所说的 注:这里的反差表现在画面中的表现相当于我们所说的 明锐度 ”。
明锐度 ”。
如何解译 MTF 值:反差 /明锐度:5(或 10)lp/mm 的读数反映镜头的反差表现 画面中体现出来 !.即使微小的差别 (2.5% !)也能在你可以把它看作一种最基本的 "锐度 ".一枚好的镜头在光圈收小后应该在 和切向同时高于 95% .低于 90%即表明镜头表现不佳 . 5lp/mm 下径向 一枚明锐度好而锐度差的镜头通常比明锐度差而锐度高的镜头看上去更锐利 和明锐度两项指标通常相辅相成 . !不过,锐度 锐度:10至 40(或更高 )lp/mm 表明一枚镜头的锐度 ——即再现细节的能力 镜头再现物体非常细微细节(如人像摄影中的头发丝)的能力 .此时即使 较大(如10%)也无法直接在画面中辨认出来.按照人眼的辨别力和 35mm 胶卷的片幅,如 果要得到质量非常理想的 7英寸的照片,镜头20lp/mm 下的MTF 值必须大于50%.而要想 在 16 英寸下仍有非常理想的画面质量 ,其 70lp/mm 下的 MTF 值竟须超过 63 %!几乎没有 镜头可以达到这样好的表现 !辨别好镜头的简易法则 (收小两档光圈 ):.40lp/mm 表明 MTF 值的差距5 15 16 20Dis tancc center Qtun)401 p/mm曲线(红色)须位于边缘>20%(图形右侧)中心>65%(图形左侧).20lp/mm曲线(紫色)须位于:边缘>45%中心>80%101 p/mm曲线(绿色)须十分接近5lp/mm曲线.5lp/mm曲线(蓝色)须于整个X轴上>95%以上的MTF曲线评价方法参考自德国的《彩色摄影》杂志.其它杂志或机构的评价标准可能会不同.根据MTF曲线对镜头作评价时还须考虑到镜头的不同种类,如对超广角镜头的边缘成像质量不能苛求。
再谈MTF值与镜头成像质量作者:佚名来源:综合汇编责任编辑:YT日期:2007年04月19日编者按:MTF是一个严谨的科学概念,为了让大家对之有更多的了解,我们搜集了另外一些资料,从另一个角度讲解有关知识。
关键字:MTF 曲线分辨率反差锐度模量传递函数空间频率 MTF 曲线分辨率反差锐度模量传递函数空间频率【按:上篇我们介绍了有关镜头MTF值方面的知识,引起了很多读者的兴趣。
MTF(Modulation Transfer Function 模量传递函数)是一个严谨的科学概念,并非仅仅应用在光学领域,并不是特别容易理解,为了让大家对之有更多的了解,我们搜集了另外一些资料,从另一个角度讲解有关镜头的MTF值方面的知识。
】分辨率和反差是摄影镜头的两大重要指标分辨率(Resolution)又称分辨力、鉴别率、鉴别力、分析力、解像力和分辨本领,是指摄影镜头清晰地再现被摄景物纤微细节的能力。
显然分辨率越高的镜头,所拍摄的影像越清晰细腻。
它的单位是“线对/毫米”。
它的优点是可以量化,用数据表示,使结果更直观、更科学、更严密。
反差(Acutance)又称鲜锐度、明锐度,是摄影镜头鲜明地再现摄景物中间层次、暗部层次、低反差影纹细节、微弱亮度对比和微妙色彩变化的能力。
反差高的镜头,所成影像轮廓鲜明、边缘锐利、反差正常、层次丰富、纹理细腻、影调明朗、质感强烈、色彩过渡柔合、彩色还原真实、自然。
显然以上这些特性是优质摄影镜头不可缺少的素质,然而摄影镜头的反差,很难简单地用数据表示,也很难用普通的仪器测试出来,人们通常是只凭主观感觉,定性地进行评述。
佳能EF 85mm F1.2 L 实拍效果(EOS 5D)点击可看大图(图片来源:)分辨率和反差的综合表现,被称为清晰度(Clarity)。
很明显,分辨率和反差是全面评价一只摄影镜头成像质量的两大重要因素。
分辨率高而明锐低的镜头,所成影像轮廓不鲜明,边缘不锐利,反差灰暗、影调平淡,给人的视觉感受反而不清晰。
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。
详细解读镜头MTF曲线以前也经常看到镜头的MTF曲线,但对其具体含义并不清楚,也无法用MTF判定一款镜头的好坏。
最近读了一本雷依里写的书,看到里面比较详细的讲解了MTF,觉得比较有用,就在这里转给大家,共同学习。
MTF曲线图的意义镜头的成像品质是影友们最为关心,也是争论最多的话题,虽然各种针对镜头成像素质的测试方法层出不穷,但由于测试条件大相径庭,因此这些方法都不能非常准确地反应镜头的真实品质。
与媒体拍摄分辨率标板的测试方法相比。
MTF成像曲线图是由镜头的生产厂家在极为客观严谨的测试环境下测得并对外公布的,是镜头成像品质最权威、最客观的技术参考依据。
下面就来介绍MTF曲线的技术原理和解读方法。
测量反差与分辨率众所周知,对数码照片成像素质影响最大的是镜头的分辨率和反差。
分辨率的单位是线对/毫米(lp/mm),相邻的黑白两条线可以称为一个线对,每毫米能够分辨出的线对数就是分辨率。
如何测试镜头的分辨率和反差呢?厂商利用拍摄正弦光栅(测试标板中的黑白相间的栅格)的方法进行测试,亮度按正弦变化的周期图形叫做“正弦光栅”。
而正弦光栅的疏密程度被称为“空间频率”(Spatial Frequency)。
空间频率的单位用lp/mm表示。
lp/mm标识单位长度(每毫米)的亮度按照正弦变化的图形的周期数。
我们再回过头来看反差。
反差=(照度的最大值-照度的最小值)/(照度的最大值+照度的最小值)。
所以,反差的数值总是小于等于1的。
这里我们引入调制度M的概念:M=(lmax-lmin)/(lmax+lmin)调制度M总是介于0和1之间,调制度越大,反差越大。
在对镜头的反差和分辨率进行测试时,我们将正弦光栅置于镜头前方,测量镜头成像处的调制度。
这时由于镜头像差的影响.会出现以下情况。
当空间频率很低时,测量出的调制度M几乎等于正弦光栅的调制度;当所拍摄的正弦光栅空间频率提高时。
镜头成像的调制度逐渐下降。
镜头成像的调制度随空间频率变化的函数称为调制度传递函数MTF(Modulation Transfer Function)。
光学基础知识:函数MTF解读镜头是摄影师和摄影爱好者投资最高的设备之一,也是决定拍摄质量的最重要的因素。
因此,镜头的质量,历来受到极大的重视。
我们当然会很关心摄影镜头的测量方法。
摄影的最终产品是照片,所以,根据拍摄照片的质量来评价镜头质量,这是我们最先想到的,也是最基本的测试镜头的方法。
实拍照片评价镜头质量的优点是结果直截了当,根据效果判断,比较放心。
不过决定照片质量的客观因素很多,而一张照片的“好”与“坏”又需要人的主观判断,很难通过测量得出客观的定量结果。
大量的事实表明,影响拍摄质量最重要的因素是镜头的分辨率和反差。
反差大小可以通过仪器很容易测量,而分辨率就不那么容易了!现在我们经常采用拍摄标准分辨率板的方法测量镜头的分辨率。
将拍摄了标准分辨率板的底片放到显微镜下人工判读,看最高能够分辩多少线条密度。
分辨率的单位是线对/毫米(lp/mm),一黑一白两条线算是一个线对,每毫米能够分辩出的线对数就是分辨率的数值。
由于这种方法还是要受到胶片分辨率的客观影响和人工判读的主观影响,所以并不是最准确最理想的方法。
现在,让我们从另一个角度出发,将镜头看作一个信息传递系统:被拍摄景物反射出来的光线是它的输入信息,而胶片上的成像就是它的输出信息。
一个优秀的镜头意味着它的输出的像忠实的再现了输入方景物的特性。
喜欢音响的朋友都知道,高保真放大器的输出,应当准确地再现输入信号(图1)。
当输入端输入频率变化而幅度不变的正弦信号时,输出正弦波信号幅度的变化反映了放大器的频幅特性。
频幅特性越平坦,放大器性能越好(图2)!图1 放大器准确再现输入信号图2 放大器的频幅特性类似的方法也可以用来描述镜头的特性。
由数学证明可知,任何周期性图形都可以分解成亮度按正弦变化的图形的叠加,而任何非周期图形又可以看作是周期图形片断的组合。
因此,研究镜头对正弦变化的图形的反映,就可以研究镜头的性能!亮度按正弦变化的周期图形叫做“正弦光栅”。
mtf曲线原理及其作用
MTF(Modulation Transfer Function)曲线是用来描述光学系统传递或复原细节信息能力的一种方式。
它被广泛应用于图像质量评估等领域,特别是在光学镜头测试和图像处理中。
MTF曲线可以帮助我们全面了解光学系统在不同对比度频率下的成像能力。
该曲线是由垂直和水平分辨率的对比度函数组成的,其数值范围从0到1。
当
MTF值接近1时,表示图像质量较好,系统传递了更多的细节信息;而当MTF值
接近0时,图像质量较差,细节信息丢失较多。
MTF曲线的作用主要体现在以下几个方面:
1. 评估镜头质量:MTF曲线可以评估镜头的成像能力,判断其对细节的复原
能力。
一般而言,MTF曲线越平缓、越接近1,代表镜头的成像能力越高,图像
质量越好。
2. 设计优化镜头:通过分析MTF曲线,光学工程师可以了解镜头在不同频率
上的表现,从而优化设计以提高镜头的成像能力。
例如,在MTF曲线的峰值点处,镜头最能够恢复细节信息,因此设计者可以根据这些信息对镜头进行调整和改进。
3. 图像后期处理:MTF曲线还可以用于图像后期处理的优化。
通过了解光学
系统的MTF曲线,可以更好地了解图像质量的来源,并据此调整图像处理参数,
改善图像的细节表现、锐度和对比度。
总之,MTF曲线是对光学传递函数的一种量化描述,通过分析MTF曲线可以
判断镜头质量,优化设计并改善图像处理效果。
它在光学镜头测试、图像质量评估和图像后期处理中都有重要的应用。
如何解讀攝影鏡頭之MTF-data:∙對比度(Contrast): 以5 或10 本( lp/mm) 來評價該鏡頭之對比度性能. 在此頻率之MTF 縱然僅2~3 %之差異, 人眼可輕易分辨其差別, 所以這是一個重要的基本頻率.好鏡頭在頻率 5 lp/mm,小光圈時T 及S 方向MTF需達95 % . 若低於90% 就算是較差之影像品質..∙清晰度(Sharpness): 以40本(lp/mm) 來評價該鏡頭之清晰度性能.. 40 lp/mm代表一個鏡頭可以分辨多細的物體(譬如一根毛髮). 在此頻率之MTF 縱然達10 %之差異, 人眼不太能分辨其差別. 通常一顆傳統底片型攝影鏡頭在20 lp/mm 時需達50% MTF 可算是好鏡頭.∙一個鏡頭若有較佳的對比度, 但較差的清晰度, 其整體影像會比相反的鏡頭(較差的對比度, 但較佳的清晰度) 銳利, 感覺較好. 當然, 一般而言, 鏡頭若有較好的對比度, 其清晰度也較好∙好鏡頭的影像品質需求o紅色區域40 lp/mm▪>20% (邊緣)▪>65% (中心).o紫色區域20 lp/mm :▪>45% (邊緣)▪>80% (中心)o綠色區域10 lp/mm 與藍色區域5 lp/mm>95% (全部像平面)∙有些鏡頭不可能達到上述要求, 譬如較大廣角鏡頭等∙通常T 方向MTF 較差, 有時可用較高之S 方向某種程度之補償.優良之影像對比度相對良好, 但在40 本時, 離軸影像已無法分辨清晰度良好, 但對比度不良(5 lp/mm 低於90%) 不良知鏡頭以MTF vs. 像場曲線來解釋清晰度與對比度對影像品質之關係Note: 本文翻譯自“Klaus Schroiff”“How to interpret MTF graphs”Understanding MTF TestingBy Sam Sadoulet,Application EngineerWhen characterizing the resolution of an imaging lens, it is extremely useful to refer to the Modulation Transfer Function (MTF). The MTF of a lens is a measurement of its ability to transfer contrast at a particular resolution level from the object to the image (see Figure 1). In other words, MTF is a way to incorporate resolution and contrast into a single specification.An easy way to interpret MTF results is to think of imaging a target with black and white lines (100% contrast). No lens (even theoretically perfect) at any resolution can fully transfer this contrast to the image because of the diffraction limit. In fact, as the line spacing is decreased (i.e. the frequency increases) on the target, it becomes increasingly difficult for the lens to efficiently transfer this contrast (see Figure 1). Therefore, as the frequency increases, the contrast of the image decreases.An MTF graph plots the percentage of transferred contrast versus the frequency (lp/mm) of the lines. A few things should be noted:1) Contrast (also known as Modulation) is the image contrast expressed in terms ofa percentage of the object contrast (100% = white on black, 0% = gray on gray).2) The frequency in an MTF graph is measured in the image plane. Therefore, in order to define the object resolution (line-pair frequency), one needs to calculate it using the primary magnification (PMAG) of the imaging lens.The frequency of the lines is expressed in terms of line-pairs per millimeter (lp/mm). The inverse of this frequency yields the spacing of a line-pair in terms of millimeters.Why is MTF Important?In traditional system integration (and less crucial applications), the system's performance is roughly estimated using a principle of "the weakest link." This idea proposes that a system's resolution is solely limited by the component with the lowest resolution. Although this approach is very useful for quick estimations, it is actually flawed, because every component within the system contributes error to the image, yielding poorer image quality than the "weakest link" alone.Every component within a system has an associated MTF and, as a result, contributes to the overall MTF of the system. This includes the imaging lens, sensor, capture boards, and cables, for instance. The resulting MTF of the system is the product of all of the MTF curves of its components. For instance, we can compare a 25mm Fixed Focal length lens and a 25mm MVO™ Double Gauss lens by evaluating the resulting system performance of both lenses with a Sony XC-75 CCD monochrome camera. By analyzing the system MTF curve, we can make a prediction as to which combination will yield sufficient performance. In some metrology applications, for example, a certain amount of contrast is required for accurate image edge detection. If the minimum contrast needs to be 35% and the image resolution required is 30 lp/mm, the MVO™ Double Gauss lens is the logical choice (see Figure 2).Knowing the MTF curves of components allows an integrator to make the appropriate selection to optimize the system for a particular resolution.It should be noted that a theoretical MTF curve can be generated, given the optical prescription of the lens. Although this can be helpful, it does not indicate the actual performance of the lens after manufacturing. Manufacturing always introduces some performance loss in the design due to tolerances. For this reason, Edmund Industrial Optics has invested in an Optikos VideoMTF™ measurement system (pictured above) which has become essential in system integration and customdesigning. This MTF testing equipment enables characterization of the actual performance of both designed lenses and commercial lenses (whose optical prescription is not available to the public). As a result, preciseintegration-previously limited to lenses with known prescriptions-can now include commercial lenses.FIGURE 1: Effects of diffraction on the amount of contrast imaged as the frequency is increased.。
镜头mtf成像原理
MTF(调制传递函数)是用于描述镜头成像质量的一种重要参数。
它通过测量镜头在不同空间频率下的对比度响应来评估镜头的性能。
当光线通过镜头时,镜头的光学性能会受到多种因素的影响,包括镜头的畸变、色差、像差等。
这些因素会导致图像在不同空间频率下的对比度降低。
MTF曲线是通过测量不同空间频率下的对比度响应绘制而成的,它可以反映镜头在不同空间频率下的性能。
MTF曲线的横轴表示空间频率,纵轴表示对比度。
当空间频率较低时,MTF值接近于1,表示镜头的对比度表现非常好。
随着空间频率的增加,MTF值逐渐降低,表示镜头的对比度表现逐渐变差。
镜头的MTF值受到多种因素的影响,包括镜头的制造精度、光学材料的质量、镜片的光学性能等。
一个优秀的镜头应该具有较高的MTF值,特别是在高频区域的表现良好,以提供清晰、锐利的图像。
总之,MTF是评估镜头性能的重要参数之一,它通过测量不同空间频率下的对比度响应来评估镜头的性能。
一个优秀的镜头应该具有较高的MTF值,特别是在高频区域的表现良好,以提供清晰、锐利的图像。
镜头的mtf光学传递函数定义和评价标准镜头的MTF(Modulation Transfer Function)光学传递函数定义和评价标准1. 引言在摄影领域中,镜头的质量是影响图像清晰度和细节还原能力的关键因素之一。
而镜头的MTF光学传递函数定义和评价标准对于衡量镜头性能和选择适当的镜头至关重要。
本文将深入探讨镜头的MTF光学传递函数定义和评价标准,并提供个人观点和理解。
2. MTF光学传递函数的定义MTF光学传递函数是对镜头光学性能的定量评估指标,用于描述在不同空间频率下传递的光的强度。
所谓空间频率,即图像中变化快慢的程度,从而刻画出图像的细节还原能力。
MTF光学传递函数通过测量系统对不同频率的细节的捕捉程度来表示镜头的清晰度。
3. MTF光学传递函数的评价标准镜头的MTF光学传递函数评价标准通常使用一条曲线来表示。
典型的MTF曲线是两个特征曲线:径向MTF(Sagittal MTF)和切向MTF(Meridional MTF)。
径向MTF代表从图像中心到边缘的分辨能力,而切向MTF则代表沿着图像边缘的分辨能力。
在MTF曲线上,通常采用10线对图形(10 lines/mm)或者30线对图形(30lines/mm)来表示。
4. MTF光学传递函数评价的影响因素镜头的MTF光学传递函数评价不仅受到镜头本身的光学设计和质量影响,还与其他因素相互作用。
MTF光学传递函数的评价受到镜头的焦距、光圈、对焦距离、镜头材质、镜片涂层和图像传感器等因素影响。
这些因素的综合影响决定了图像的清晰度、对比度和细节还原能力。
5. MTF光学传递函数的实际应用MTF光学传递函数的实际应用非常广泛。
在相机镜头选择中,MTF光学传递函数是评估镜头性能的重要指标之一。
在摄影中,摄影师可以根据镜头的MTF曲线,选择适合自己需求的镜头。
在工业检测和医学影像等领域,MTF光学传递函数也被广泛应用于评估图像的清晰度和细节还原能力。
6. 个人观点和理解在我看来,镜头的MTF光学传递函数定义和评价标准对于摄影和图像处理都具有重要意义。
选购镜头前,你必须要搞懂MTF曲线MTF曲线提供的是镜头锐度和反差的参考,很专业,很科学。
学会解读MTF对于镜头的选择有着很大的帮助,同时众多人士可能会对MTF的解读抱有疑惑,本文目的就是介绍MTF的相关知识,方便大家理解MTF。
解读佳能24-70f2.8佳能24-70f4图表的横轴从左到右代表镜头从中心到边缘的距离,单位是mm,如果配套的相机是APS-C幅面的,一般看到15mm就可以了,全幅的相机,看到20mm也就够了。
图标的纵轴代表镜头表现的好坏,粗浅的划分,0.8以上算好,0.6-0.8算一般,0.6以下算差,大家可以理解成小时候的考试成绩,满分100,60分以下不及格。
然后就是粗细虚实的曲线了:粗线(先不管虚实)代表反差,也就是黑白分明的程度,从左到右是表示镜头从中心到边缘的反差表现,细线代表锐度,也就是成像清晰的程度,从左到右是表示镜头从中心到边缘的清晰度表现。
而虚线需要和同样颜色、粗细的实线一起看,两条线越接近,代表镜头的散镜越漂亮,从焦内到焦外的过度更自然。
黑色代表最大光圈下的表现,蓝色代表光圈在f/8时的表现,一般镜头最大光圈下的画质都不是最好的,稍微收缩一两档会有更好的表现。
举例上图是佳能公司公布的标准镜头EF50mm/F1.4 USM的MTF曲线。
图中共有8条曲线横坐标是测量点到像场中心的距离,单位是毫米。
纵坐标是MTF值。
粗线是空间频率为10线对/毫米的结果。
细线是30线对/毫米的。
黑色曲线是最大光圈(对于这个镜头是F1.4)的。
蓝色曲线是光圈F8(一般是最佳光圈)的。
实线是S曲线(弧矢曲线)。
虚线是M曲线(子午曲线)。
从图中的蓝色线条我们可以看出:代表反差的低频粗线很高,接近于1,说明该镜头在F8的最佳光圈有着非常好的反差。
代表分辨率的细线也在0.86以上,说明此光圈下分辨率极优。
蓝色曲线直到距离中心18毫米左右依然平直、仅在边缘略有下降,说明该镜头像场内整个有着一致的特性,边角分辨率略有一点下降。
一、镜头的MTF光学传递函数定义MTF即Modulation Transfer Function,是用来描述镜头成像质量的一种指标。
它通过描述镜头在不同空间频率下的成像能力,来反映镜头对图像细节的分辨能力和传递能力。
MTF光学传递函数可以用来评估镜头成像的清晰度和对比度,对于摄影爱好者来说,了解镜头的MTF特性,对选择合适的镜头、掌握镜头的成像质量是非常重要的。
二、MTF光学传递函数评价标准1. MTF曲线:在评估镜头MTF特性时,最常用的方法是绘制MTF曲线。
通过MTF曲线,可以直观地了解镜头在不同空间频率下的成像表现。
一支优秀的镜头其MTF曲线会相对平缓、上升迅速、稳定性好,而一支较差的镜头其MTF曲线则会波动较大、上升缓慢或者表现不稳定。
MTF曲线是评价镜头MTF特性的重要参考依据。
2. 空间频率:在评估镜头MTF表现时,还需要考虑所谓的空间频率。
空间频率是指图像中变化的频率,也称作线对线对数(lp/mm)。
通俗地说,它决定了图像中细节的大小和清晰度。
镜头的MTF值随着空间频率的变化而变化,通过对不同空间频率下的MTF值进行评估,可以全面了解镜头在不同细节下的成像表现。
3. 相对对比度:相对对比度是评价镜头MTF特性的重要指标之一。
它是指能否在同一张影像中保留足够的对比度和细节,从而使得图像清晰度高、细节丰富,对比度强。
良好的镜头MTF表现应该能够保持更高的相对对比度,使得图像质量更佳。
4. 评价标准:要全面评价一支镜头的MTF特性,需要综合考量MTF 曲线、空间频率、相对对比度等指标。
在实际应用中,还需要结合摄影需求、具体场景和个人偏好来综合评价一支镜头的拍摄表现。
三、个人观点和理解对于我个人而言,镜头的MTF特性是非常重要的。
作为摄影爱好者,选择一支适合自己需求和风格的镜头是非常关键的。
而MTF可以让我更全面地了解镜头的成像表现,从而帮助我做出更好的选择。
也可以通过学习镜头的MTF特性,提升自己对镜头成像质量的判断能力,让我能够更好地掌握摄影技术。