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MTF
調(diào)制傳遞函數(shù)
MTF全稱Modulation Transfer Function（調(diào)制傳遞函數(shù)）是目前分析鏡頭的解像比較科學(xué)的方法，近來有越來越多人發(fā)現(xiàn)這雖然是一種標(biāo)準(zhǔn)，但有些影像非標(biāo)準(zhǔn)化能夠衡量出來的，所以MTF只是個參考值而非全部。
基本信息
| 中文名 | 調(diào)制傳遞函數(shù) |
| 外文名 | Modulation Transfer Function |
| 表示 | 人眼MTF曲線在空間到達(dá)該頻率值 |
| 結(jié)果 | 參考值 |
| 定義 | 分析鏡頭的解像比較科學(xué)的方法 |
| 簡稱 | MTF |
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調(diào)制傳遞
索尼某變焦鏡頭的MTF曲線
正常人≧30c/deg,其值越大，視覺質(zhì)量越好。
曲線圖
MTF曲線圖的意義
鏡頭的成像品質(zhì)是影友們最為關(guān)心，也是爭論最多的話題，雖然各種針對鏡頭成像素質(zhì)的測試方法層出不窮，但由于測試條件千差萬別，因此這些方法都不能非常準(zhǔn)確地反應(yīng)鏡頭的真實品質(zhì)。與媒體拍攝分辨率標(biāo)板的測試方法相比，MTF 成像曲線圖是由鏡頭的生產(chǎn)廠家在極為客觀嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臏y試環(huán)境下測得并對外公布的，是鏡頭成像品質(zhì)最權(quán)威、最客觀的技術(shù)參考依據(jù)。下面就來介紹MTF 曲線的技術(shù)原理和解讀方法.
測量反差與分辨率
眾所周知，對數(shù)碼照片成像素質(zhì)影響最大的是鏡頭的分辨率和反差。分辨率的單位是線對/ 毫米（lp/mm），相鄰的黑白兩條線可以稱為一個線對，每毫米能夠分辨出的線對數(shù)就是分辨率。如何測試鏡頭的分辨率和反差呢？廠商利用拍攝正弦光柵（測試標(biāo)板中的黑白相間的柵格）的方法進(jìn)行測試，亮度按正弦變化的周期圖形叫做“正弦光柵”。而正弦光柵的疏密程度被稱為“空間頻率”（Spatial Frequency），空間頻率的單位用lp/mm 表示。lp/mm 標(biāo)識單位長度( 每毫米) 的亮度按照正弦變化的圖形的周期數(shù)。
反差與正弦光柵分辨率
MTF[調(diào)制傳遞函數(shù)]
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，反差的數(shù)值總是小于等于1 的。這里我們引入調(diào)制度M 的概念：
M=（Imax － Imin）/（Imax + Imin）
調(diào)制度M 總是介于0 和1 之間，調(diào)制度越大，反差越大。在對鏡頭的反差和分辨率進(jìn)行測試時，我們將正弦光柵置于鏡頭前方，測量鏡頭成像處的調(diào)制度。這時由于鏡頭像差的影響，會出現(xiàn)以下情況。當(dāng)空間頻率很低時，測量出的調(diào)制度M 幾乎等于正弦光柵的調(diào)制度；當(dāng)所拍攝的正弦光柵空間頻率提高時，鏡頭成像的調(diào)制度逐漸下降。鏡頭成像的調(diào)制度隨空間頻率變化的函數(shù)稱為調(diào)制度傳遞函數(shù)MTF（Modulation Transfer Function）。對于原來調(diào)制度為M 的正弦光柵，如果經(jīng)過鏡頭到達(dá)像平面的像的調(diào)制度為M ’ ，則MTF函數(shù)值為：
MTF 值= M ’ / M
由此可見，MTF 值必定大于0，小于1。MTF 值越接近1，說明鏡頭的性能越優(yōu)異。
MTF 值不但可以反映鏡頭的反差，也可以反映鏡頭的分辨率。由于MTF 值是廠商在嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臏y試環(huán)境下測得的，排除了成像介質(zhì)（膠片或感光元件）的影響，因此較為客觀。當(dāng)空間頻率很低時，MTF 趨于1，這時的MTF 值可以反映鏡頭的反差。當(dāng)空間頻率提高，也就是正弦光柵的密度提高時，MTF 值逐漸下降，這時的MTF 曲線可以反映鏡頭的分辨率。由于人眼的分辨能力有限，我們一般取MTF 值為0.03時的空間頻率作為鏡頭的目視分辨率極限。空間頻率高于這個值時，鏡頭成像素質(zhì)的變化人眼難以察覺，也就不存在測量的意義了。
鏡頭質(zhì)量
MTF[調(diào)制傳遞函數(shù)]
以上圖為例，針對A、B、C 三條MTF 曲線進(jìn)行以下分析：
曲線A 所代表的鏡頭在低頻段反差適中，但隨著空間頻率的提高，它的衰減過程很慢，說明其素質(zhì)還是不錯的。
曲線B 所代表的鏡頭在低頻表現(xiàn)很好，說明鏡頭的反差很好，但隨著空間頻率的提高，它的曲線衰減很快，說明鏡頭的分辨率不算很好。
曲線C 所代表的鏡頭在低頻時就很快衰減，綜合素質(zhì)較低。
和上面的曲線不同，廠商繪制MTF 曲線時都是固定空間頻率和光圈。
其中固定空間頻率低頻（10 線對/mm）曲線代表鏡頭反差特性，這條曲線越高，鏡頭反差越大。而固定高頻（30 線對/mm）曲線代表鏡頭分辨率特性，這條曲線越高，鏡頭分辨率越高。雖然縱坐標(biāo)還是MTF 值，但橫坐標(biāo)改為了像場中心到測量點(diǎn)的距離。鏡頭是以光軸為中心的對稱結(jié)構(gòu)，中心向各方向的成像素質(zhì)變化規(guī)律是相同的。由于像差等因素的影響，像場中某點(diǎn)與像場中心的距離越遠(yuǎn)，其MTF 值一般呈下降的趨勢。因此以像場中心到像場邊緣的距離為橫坐標(biāo)，可以反映鏡頭邊緣的成像素質(zhì)。
另外，在偏離像場中心的位置，由沿切線方向的線條與沿徑向方向的線條的正弦光柵所測得的MTF 值是不同的。將平行于直徑的線條產(chǎn)生的MTF 曲線稱為弧矢曲線，標(biāo)為S （Sagittal），而將平行于切線的線條產(chǎn)生的MTF 曲線稱為子午曲線，標(biāo)為M（Meridional）。如此一來，廠商所測得的MTF 曲線一般有兩條，即S 曲線和M 曲線。
MTF[調(diào)制傳遞函數(shù)]
MTF怎么看
關(guān)于MTF 曲線的認(rèn)讀，需要注意的事項總結(jié)如下。
1、MTF圖像的橫坐標(biāo)：從左至右，代表成像平面圓心到邊緣的半徑尺寸位置。最左邊為零，為鏡頭中心，最右邊是像場半徑最邊緣，視鏡頭像場大小而定，尺寸單位是毫米。
2、MTF曲線的縱坐標(biāo)：從下到上，從零到1，沒有單位，代表成像素質(zhì)接近實物狀況的百分比。1就是100%，1是一個理想值，現(xiàn)實中是不能達(dá)到的，曲線只能無限接近于1，但永不能等于1。
135膠卷MTF曲線有效橫坐標(biāo)
MTF[調(diào)制傳遞函數(shù)]
5、 S 曲線與M 曲線越接近越好。
6、低頻（10LP/mm）曲線代表鏡頭的反差特性，高頻（30LP/mm）曲線代表鏡頭的分辨率特性
7、不要將不同焦距段、不同檔次、不同規(guī)格（全幅、APS-C畫幅）以及定焦和變焦等不同鏡頭的MTF 圖進(jìn)行比較，因為它們的特性受設(shè)計規(guī)格、光學(xué)特性、像差以及成本、用料的影響很大，不具有可比性。只有同檔次、同規(guī)格鏡頭的MTF 圖才具有比較意義。
8、不要將不同廠家的鏡頭MTF 曲線圖進(jìn)行比較，因為各廠家所公布的MTF 曲線圖均是在各自的測試環(huán)境下測量所得，而測試環(huán)境存在差異。
各廠商的圖例
各個廠商所公布的MTF 曲線有其自身的特點(diǎn)。尼康公司公布的MTF曲線為鏡頭最大光圈時測得，其中實線為S 方向測得，虛線為M 方向測得，藍(lán)色為空間頻率為30 線對/ 毫米的，紅線為空間頻率為10線對/ 毫米的。
MTF[調(diào)制傳遞函數(shù)]
適馬公司公布的MTF曲線為最大光圈時測得，其中實線為S方向測得，虛線為M 方向測得，綠色為空間頻率為30 線對/ 毫米的，紅線為空間頻率為10 線對/ 毫米的。
MTF[調(diào)制傳遞函數(shù)]
佳能公司公布的MTF 曲線中實線為S 方向測得，虛線為M 方向測得，黑色曲線為最大光圈測得，藍(lán)色曲線為F8 光圈測得，粗線是空間頻率為10 線對/ 毫米時測得，細(xì)線是空間頻率為30 線對/ 毫米時測得
MTF[調(diào)制傳遞函數(shù)]
看懂曲線
MTF曲線說明
邊緣>20%(圖形右側(cè))
中心>65%(圖形左側(cè)).
·20lp/mm曲線(紫色)須位于:
邊緣>45%
中心>80%
·10lp/mm曲線(綠色)須十分接近5lp/mm曲線.
·5lp/mm曲線(藍(lán)色)須于整個X軸上>95%
MTF格式文件
參考資料
[1]
攝影鏡頭調(diào)制傳輸函數(shù)MTF解讀_w3071206219的博客-CSDN博客_調(diào)制傳遞函數(shù)mtf · CSDN[引用日期2021-12-17]
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