资讯中心

联系我们

广州市邦沃电子科技有限公司
总部地址:广州市番禺区禺山西路大板工业区一街22号(伟发高新科技园)2栋3楼东
TEL:020-39259619 ‖ 39259661
39258875 ‖ 39258876
13538899292(梁生)
FAX:0086-20-39258961
E-mail:sales@gzfuwo.com
华东办事处:
地址:江苏省苏州市高新区滨河路1205号1幢2单元104
TEL:0512-69388636
FAX:0512-69388636

您当前所在位置:资讯中心 -> 行业资讯
行业资讯

调制传递函数与MTF(二)
浏览次数:2226 日期:2013-03-05【返回目录】

什么是空间频率

        在讲清MTF曲线随空间频率的变化关系以前,我们先来弄明白什么叫“空间频率”。空间频率(Spatial Frequency)的概念与分辨率的概念非常相似,单位都是“线对/毫米”(lp/mm)。但测试分辨率的标板是一组一组轮廓鲜明的黑白线条,每两条线条之间的距离,以及线条本身的宽度之比是个定值,目前我国分辨率的标板规定,这个定为公因子是20√10≈1.122等比级数;而空间频率用一种叫“光栅” 的标板测试,它的线条是从黑到白逐渐过渡的,而且线条的间距和宽度也是由稀至密,从宽到窄逐渐过渡的



070418_mtf_02


070418_mtf_04


    40lp/mm曲线(红色)  边缘>20%(图形右侧)  中心>65%(图形左侧)。
   ·20lp/mm曲线(紫色) 边缘>45% 中心>80% 
   ·10lp/mm曲线(绿色)十分接近5lp/mm曲线。
   ·5lp/mm曲线(蓝色)整个X轴上>95%

注意:镜头在极端光圈(即最大光圈和小于f/16)时相对表现较差。它们的值不代表镜头所能达到的最佳光学质量!最佳光圈通常为最大光圈收小 2-3档。



     一只摄影镜头的空间频率表现,最由它的分辨率决定的;而它的调制传递函数值(即MTF值)高低,则是由它的反差决定的。所以这种MTF曲线,非常集中地反映了摄影镜头最重要的两在基本参数。如果到目前为止仍对“空间频率”、“调制度”和“MTF值” 概念不清楚的话,不妨就把这三个概念等效地理解为 “分辨率”、“对比度”和“反差”,丝毫不影响对MTF曲线意义的理解。


几种典型的MTF值曲线形状

      下面我们仍然以横轴为空间频率的MTF曲线为例,来谈一下曲线形状与镜头素质的关系。

 070418_mtf_16    如图所示,A、B、C三条曲线代表三种光学素质完全不一样的摄影镜头。其中A、B两只镜头代表常见、分辨率和反差都不一样的典型照相机镜头,镜头A是反差高而分辨率低;镜头B则正好相反,分辨率高而反差低。 而镜头C则是一只十分罕见的,反差和分辨率都极高的优质摄影镜头。

       我们先来计较一下镜头A和B的特性。

      代表A、B镜头的两条MTF曲线有一个公共的交点P,对应于P点的空间频率(或粗略地理解为分辨率)为24lp/mm;而P点的MTF值为0.33。由于人眼能够分辨的最低调制度为0.05,所以当景物的调制度为0.15(对比度为1:1.35) 时,MTF值=0.05/0.15=0.33。此时两只镜头的分辨率数值一样,都是24lp/mm,当景物对比度低于1:1.35 时,镜头A的分辨率高于B,也就是说镜头A对低反差景物的细节表现比B好;当景物对比度高于1:1.35时,镜头B的分辨率只有37lp/mm。

      镜头A与B有各自的优势。在表现微弱光度对比,细小明暗差别以及轻柔的色彩变化时,镜头A有明显的优势,它拍出的照片层次丰富,影纹细腻、色调明快、质感强烈;在拍摄高反差影物时,镜头B表现非凡,它拍摄黑白线条如同刀刻斧凿一般清晰锐利。

      从用途上看,镜头A更适合拍人像和广告;而镜头B更适合翻拍文字、 绘画,印刷制版和缩微。镜头A有明显的德国风格;而镜头B更具日本特色。有人说镜头A拍摄的风景照片更像油画;而镜B表现的田园风光更像版画。这实在是很绝妙的比喻。

      当然只有镜头C才是对任何题材都更适应的多功能摄影镜头,它既有清晰度又有质感,既明快又有层次,既纤毫毕现又细腻柔和。是百里挑一的精品。然而一般镜头都是更偏于像A或B。

      简单地看,一只镜头的综合光学素质高低可以用MTF曲线与纵横两轴所围的线下面积的大小来确定。MTF曲线线下面积大的镜头,其光学质量一定好,因为它肯定反差和分辨率都高,或其中一项其中一项明显地高。所以比较镜头A和B,哪一只更好,不能简单地下结论, 因为它们的曲线线下面积近似相等,反差和分辨率都既比A高又比B高,因此它的MTF曲线的线下面积比A、B 二者都大。在这里我们要指出一点是,一般只有高档专业摄影镜头的生产厂家,才肯于公布它的MTF曲线,所以我们见到的MTF曲线,线下面积都较大(但一般也都达不到如镜头C那样大),然而实际镜头如A和B一类的非常普遍, 甚至有的还远远不如它们。

      现在,我们已经可以非常清楚地看到:一只摄影镜头的光学模量传递函数,是怎样既准确而又全面地描述了镜头的综合光学素质,怎样把分辨率和明税度这两大重要的光学指标有机地结合在一起,学会看懂得量传递函数曲线图,对于追求高素质影像效果的摄影人员更为必要。


分析MTF曲线的基本要领

    1.MTF曲线越高越好。越高,说明镜头光学质量越好。
    2.MTF曲线以下包含的面积越大越好。综合反差和分辨率来看,MTF曲线以下包含的面积越大越好。
    3.MTF曲线越平直越好。越平直,说明边缘与中间一致性好。若曲线右端严重下降,说明该镜头边角尤其是四角反差与分辨率较低。
    4.S曲线与M曲线越接近越好。两者距离较小,该镜头像散较小。
    5.低频曲线越高,镜头反差越大。低频(10线对/mm)MTF曲线,代表镜头的反差特性。这条曲线越高,镜头反差越大。
    6.高频曲线越高,镜头分辨率越高。高频(30线对/mm)MTF曲线,代表镜头的分辨率特性。这条曲线越高,镜头分辨率越高。
    7.最佳光圈MTF性能曲线。一般,以F8的MTF性能曲线反映镜头理想条件下的最佳性能。这是任何严格的摄影师都非常看重的性能。但是,一般厂商并不提供这条MTF性能曲线,只提供最大光圈的MTF性能曲线。
    8.最大光圈性能曲线。最大光圈的MTF性能曲线,反映镜头边角至少应当达到的性能。在金钱与超大口径之间折衷时,必须将这个性能当作重要的考虑因素。


分析MTF曲线应当注意的问题
    1.不要将不同焦距的镜头做横向对比。长焦镜头,像场的边缘只相当于广角镜头中心附近位置。因此,对比长焦镜头与广角镜头边缘的MTF值,会得出广角镜头都是很差镜头的错误结论。广角镜头,尤其是超广角镜头边缘MTF值下降很多是正常的现象。对于广角镜头,尤其是超广角镜头,必须对它像场边缘的MTF值相当宽容。
    2.不要将超大光圈(如F1.4或F2.0)镜头与普通镜头做横向对比。普通镜头的“最大”光圈,要比超大光圈镜头的光圈小一两挡或者更多,两者的“最大光圈”完全不可比。超大光圈镜头,在设计时要为了照顾最大光圈时的效果,而对其它性能做一点折衷。因此,必须对超大光圈镜头最大光圈的MTF有所宽容。   3.不要将变焦镜头与定焦镜头横向对比。与定焦镜头相比,变焦镜头结构复杂得多,设计时所要兼顾的因素也要多得多,因此有的特性不如定焦镜头是正常现象。换句话说,变焦镜头的色散比定焦镜头的色散大一些是正常的。
   4.质优价高的高档镜头与普通廉价的经济型镜头也是不能直接对比的。选购经济型镜头,一般要注重最优光圈(F8)的MTF特性,对最大光圈的效果心知肚明即可。特别要注意的是:经济型中长焦变焦镜头在长焦端,即使F8“最佳光圈”,与优质镜头相比也有较大差异,选购时必须充分注意。如果除了一般家庭摄影,还想搞一些创作,购买这一类镜头需要三思而行。



上一篇: 透镜检测技术

友情链接:

 粤ICP备12037632号-1  Copyright © 2020 广州市邦沃电子科技有限公司

邦沃科技微信公众平台
邦沃科技微信公众号

收缩