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MTF
調制傳遞函數
MTF全稱(chēng)Modulation Transfer Function（調制傳遞函數）是目前分析鏡頭的解像比較科學(xué)的方法，近來(lái)有越來(lái)越多人發(fā)現這雖然是一種標準，但有些影像非標準化能夠衡量出來(lái)的，所以MTF只是個(gè)參考值而非全部。
基本信息
| 中文名 | 調制傳遞函數 |
| 外文名 | Modulation Transfer Function |
| 表示 | 人眼MTF曲線(xiàn)在空間到達該頻率值 |
| 結果 | 參考值 |
| 定義 | 分析鏡頭的解像比較科學(xué)的方法 |
| 簡(jiǎn)稱(chēng) | MTF |
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調制傳遞
索尼某變焦鏡頭的MTF曲線(xiàn)
正常人≧30c/deg,其值越大，視覺(jué)質(zhì)量越好。
曲線(xiàn)圖
MTF曲線(xiàn)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(huà)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(wàn)別，因此這些方法都不能非常準確地反應鏡頭的真實(shí)品質(zhì)。與媒體拍攝分辨率標板的測試方法相比，MTF 成像曲線(xiàn)圖是由鏡頭的生產(chǎn)廠(chǎng)家在極為客觀(guān)嚴謹的測試環(huán)境下測得并對外公布的，是鏡頭成像品質(zhì)最權威、最客觀(guān)的技術(shù)參考依據。下面就來(lái)介紹MTF 曲線(xiàn)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(xiàn)對/ 毫米（lp/mm），相鄰的黑白兩條線(xiàn)可以稱(chēng)為一個(gè)線(xiàn)對，每毫米能夠分辨出的線(xiàn)對數就是分辨率。如何測試鏡頭的分辨率和反差呢？廠(chǎng)商利用拍攝正弦光柵（測試標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(chēng)為“空間頻率”（Spatial Frequency），空間頻率的單位用lp/mm 表示。lp/mm 標識單位長(cháng)度( 每毫米) 的亮度按照正弦變化的圖形的周期數。
反差與正弦光柵分辨率
MTF[調制傳遞函數]
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，反差的數值總是小于等于1 的。這里我們引入調制度M 的概念：
M=（Imax － Imin）/（Imax + Imin）
調制度M 總是介于0 和1 之間，調制度越大，反差越大。在對鏡頭的反差和分辨率進(jìn)行測試時(shí)，我們將正弦光柵置于鏡頭前方，測量鏡頭成像處的調制度。這時(shí)由于鏡頭像差的影響，會(huì )出現以下情況。當空間頻率很低時(shí)，測量出的調制度M 幾乎等于正弦光柵的調制度；當所拍攝的正弦光柵空間頻率提高時(shí)，鏡頭成像的調制度逐漸下降。鏡頭成像的調制度隨空間頻率變化的函數稱(chēng)為調制度傳遞函數MTF（Modulation Transfer Function）。對于原來(lái)調制度為M 的正弦光柵，如果經(jīng)過(guò)鏡頭到達像平面的像的調制度為M ’ ，則MTF函數值為：
MTF 值= M ’ / M
由此可見(jiàn)，MTF 值必定大于0，小于1。MTF 值越接近1，說(shuō)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(chǎng)商在嚴謹的測試環(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(guān)。當空間頻率很低時(shí)，MTF 趨于1，這時(shí)的MTF 值可以反映鏡頭的反差。當空間頻率提高，也就是正弦光柵的密度提高時(shí)，MTF 值逐漸下降，這時(shí)的MTF 曲線(xiàn)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(shí)的空間頻率作為鏡頭的目視分辨率極限?？臻g頻率高于這個(gè)值時(shí)，鏡頭成像素質(zhì)的變化人眼難以察覺(jué)，也就不存在測量的意義了。
鏡頭質(zhì)量
MTF[調制傳遞函數]
以上圖為例，針對A、B、C 三條MTF 曲線(xiàn)進(jìn)行以下分析：
曲線(xiàn)A 所代表的鏡頭在低頻段反差適中，但隨著(zhù)空間頻率的提高，它的衰減過(guò)程很慢，說(shuō)明其素質(zhì)還是不錯的。
曲線(xiàn)B 所代表的鏡頭在低頻表現很好，說(shuō)明鏡頭的反差很好，但隨著(zhù)空間頻率的提高，它的曲線(xiàn)衰減很快，說(shuō)明鏡頭的分辨率不算很好。
曲線(xiàn)C 所代表的鏡頭在低頻時(shí)就很快衰減，綜合素質(zhì)較低。
和上面的曲線(xiàn)不同，廠(chǎng)商繪制MTF 曲線(xiàn)時(shí)都是固定空間頻率和光圈。
其中固定空間頻率低頻（10 線(xiàn)對/mm）曲線(xiàn)代表鏡頭反差特性，這條曲線(xiàn)越高，鏡頭反差越大。而固定高頻（30 線(xiàn)對/mm）曲線(xiàn)代表鏡頭分辨率特性，這條曲線(xiàn)越高，鏡頭分辨率越高。雖然縱坐標還是MTF 值，但橫坐標改為了像場(chǎng)中心到測量點(diǎn)的距離。鏡頭是以光軸為中心的對稱(chēng)結構，中心向各方向的成像素質(zhì)變化規律是相同的。由于像差等因素的影響，像場(chǎng)中某點(diǎn)與像場(chǎng)中心的距離越遠，其MTF 值一般呈下降的趨勢。因此以像場(chǎng)中心到像場(chǎng)邊緣的距離為橫坐標，可以反映鏡頭邊緣的成像素質(zhì)。
另外，在偏離像場(chǎng)中心的位置，由沿切線(xiàn)方向的線(xiàn)條與沿徑向方向的線(xiàn)條的正弦光柵所測得的MTF 值是不同的。將平行于直徑的線(xiàn)條產(chǎn)生的MTF 曲線(xiàn)稱(chēng)為弧矢曲線(xiàn)，標為S （Sagittal），而將平行于切線(xiàn)的線(xiàn)條產(chǎn)生的MTF 曲線(xiàn)稱(chēng)為子午曲線(xiàn)，標為M（Meridional）。如此一來(lái)，廠(chǎng)商所測得的MTF 曲線(xiàn)一般有兩條，即S 曲線(xiàn)和M 曲線(xiàn)。
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MTF怎么看
關(guān)于MTF 曲線(xiàn)的認讀，需要注意的事項總結如下。
1、MTF圖像的橫坐標：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(chǎng)半徑最邊緣，視鏡頭像場(chǎng)大小而定，尺寸單位是毫米。
2、MTF曲線(xiàn)的縱坐標：從下到上，從零到1，沒(méi)有單位，代表成像素質(zhì)接近實(shí)物狀況的百分比。1就是100%，1是一個(gè)理想值，現實(shí)中是不能達到的，曲線(xiàn)只能無(wú)限接近于1，但永不能等于1。
135膠卷MTF曲線(xiàn)有效橫坐標
MTF[調制傳遞函數]
5、 S 曲線(xiàn)與M 曲線(xiàn)越接近越好。
6、低頻（10LP/mm）曲線(xiàn)代表鏡頭的反差特性，高頻（30LP/mm）曲線(xiàn)代表鏡頭的分辨率特性
7、不要將不同焦距段、不同檔次、不同規格（全幅、APS-C畫(huà)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計規格、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、同規格鏡頭的MTF 圖才具有比較意義。
8、不要將不同廠(chǎng)家的鏡頭MTF 曲線(xiàn)圖進(jìn)行比較，因為各廠(chǎng)家所公布的MTF 曲線(xiàn)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(chǎng)商的圖例
各個(gè)廠(chǎng)商所公布的MTF 曲線(xiàn)有其自身的特點(diǎn)。尼康公司公布的MTF曲線(xiàn)為鏡頭最大光圈時(shí)測得，其中實(shí)線(xiàn)為S 方向測得，虛線(xiàn)為M 方向測得，藍色為空間頻率為30 線(xiàn)對/ 毫米的，紅線(xiàn)為空間頻率為10線(xiàn)對/ 毫米的。
MTF[調制傳遞函數]
適馬公司公布的MTF曲線(xiàn)為最大光圈時(shí)測得，其中實(shí)線(xiàn)為S方向測得，虛線(xiàn)為M 方向測得，綠色為空間頻率為30 線(xiàn)對/ 毫米的，紅線(xiàn)為空間頻率為10 線(xiàn)對/ 毫米的。
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佳能公司公布的MTF 曲線(xiàn)中實(shí)線(xiàn)為S 方向測得，虛線(xiàn)為M 方向測得，黑色曲線(xiàn)為最大光圈測得，藍色曲線(xiàn)為F8 光圈測得，粗線(xiàn)是空間頻率為10 線(xiàn)對/ 毫米時(shí)測得，細線(xiàn)是空間頻率為30 線(xiàn)對/ 毫米時(shí)測得
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看懂曲線(xiàn)
MTF曲線(xiàn)說(shuō)明
邊緣>20%(圖形右側)
中心>65%(圖形左側).
·20lp/mm曲線(xiàn)(紫色)須位于:
邊緣>45%
中心>80%
·10lp/mm曲線(xiàn)(綠色)須十分接近5lp/mm曲線(xiàn).
·5lp/mm曲線(xiàn)(藍色)須于整個(gè)X軸上>95%
MTF格式文件
參考資料
[1]
攝影鏡頭調制傳輸函數MTF解讀_w3071206219的博客-CSDN博客_調制傳遞函數mtf · CSDN[引用日期2021-12-17]
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