Что такое MTF-диаграмма | Foto-kadr.ru

Что такое MTF-диаграмма

Про Фото

Обзоры и тесты, просто о сложном

Что такое MTF и зачем нужна MTF-диаграмма

На упаковках объективов и в документации можно видеть вот такую картинку. Что этот график означает и зачем он вообще нужен?

Это диаграмма MTF (Modular Transfer Function), или частотно-контрастная характеристика по-русски. Если совсем по-русски, то это одна из оценок качества объектива.

Эта оценка показывает насколько объектив способен передавать детализацию в зависимости от расстояния от центра объектива. По горизонтальной оси как раз откладывается расстояние от центра до самого дальнего угла сенсора. Как правило, максимальное качество изображения в центре, поэтому 0 – это центр, а по вертикальной оси детализация в процентах. Здесь 1 соответствует 100%. Но детализация чего?

Для этого берут два набора перпендикулярных друг другу линий. Называют их по-разному, но суть одна и та же. Различаются они на графике в данном случае типом линии: сплошная – линии в одном направлении, пунктирная – в перпендикулярном.

Далее оценивают резкость изображения этих линий на разном удалении от центра. Чем резче изображение, тем выше график. Если график проваливается к нулю в правой части – это значит, что резкость в углах плохая.

Вот как выглядит светящаяся точка через разные объективы:

Белый квадратик – это пиксель на матрице. №1 – это светосильный объектив на открытой диафрагме. №2-4 – изображение точки в углу не самых лучших широкоугольников. №5 и №6 – проблемы с фокусом. №7 – идеальный объектив, но такого вы не получите, потому что перед матрицей стоит специальный фильтр, который из №7 делает №8. Такого фильтра нет только у Nikon D800E. Фильтр нужен для того, чтобы не было муара на изображениях. Из-за всего этого теряется резкость, которую и пытаются измерить периодическими линиями.

Линии бывают разной толщины, то есть решётки разной плотности. Например, Никон любит использовать 10линий/мм и 30линий/мм.

Другие производители могут оценивать по другой толщине линий, самые въедливые берут 3 и более линий разной толщины. График для самых толстых линий самый важный, он определяет контраст изображения, но тонкие линии тоже интересны, хоть и второстепенны, так как определяют детализацию мелких элементов на фотографии.

MTF график зависит от многих вещей: фокусного расстояния и расстояния до объектка, диафрагмы, длины волны света и прочего. Поэтому, если на графике точно не указано, при каких параметрах проходили измерения, то скорей всего вас пытаются обмануть. Вот как должен выглядеть правильный MTF график, такой делают немцы:

Сравните его с графиком Никон в заголовке, и вы поймёте, что там чего-то не хватает.

На самом деле, есть два подхода рисовать график. Первый способ дорогой – взять объектив и провести по нему измерения, как и делают немцы. Понятно, что такой способ для массового производства, как у Никон, не годится. Поэтому существует второй – взять и рассчитать график на компьютере, получив некоторое среднее значение для всех объективов сразу. Именно второй способ вы видите на ваших коробках. Очевидно, что он не даст никакого представления о качестве конкретно вашего экземпляра, так как из-за сложности конструкции все экземпляры могут отличаться друг от друга. Ну а не располагая параметрами, для которых эта кривая нарисована, подобная картинка получается из мира фантазий и с реальной действительностью никак не связана, потому что в реальности всё намного сложнее.

Поэтому сравнивать объективы по графикам, как в заголовке статьи, нельзя, ведь вы даже не знаете, какой свет использовался для измерений, а разница большая:

Выше один и тот же объектив. Слева измерения по белому свету, справа – монохроматический зелёный. Кстати, по этой причине в чёрно-белой фотографии популярны зелёные фильтры, изображение в зелёном становится резче.

Если параметры измерения все на месте, а методика измерения понятна (что бывает крайне редко и я такого не встречал для распространённых объективов), то вот чем отличается объектив с хорошей резкостью (слева) от объекива с плохой (справа):

Очевидно, что на втором объективе проблемы с резкостью по углам. Такие примеры, скорее, исключение, едва ли вы где-то встретите такой анализ, а другой смысла не имеет.

В общем, знать что такое MTF полезно. Но MTF без детальной информации смысла никакого не имеют. Тем более смысла не имеют MTF вычисленные, а не измеренные для вашего конкретного экземпляра.

Есть ещё диаграммы MTF для плёнки, а не для объектива, но это уже совсем другая история.

Если вам понравилась статья, и вы хотите поддержать проект «Про Фото», это легко сделать. Любая помощь будет принята с благодарностью.

Что такое MTF-диаграмма

На упаковке , при его покупке объектива, вы можете наблюдать загадочный график или диаграмму. Какие данные изображают эти графики? Что полезное можно из них узнать?

Диаграмма эта называется MTF (Modular Transfer Function). Если говорить по-русски, то это частотно-контрастная характеристика, которая определяет качество объектива.

Оценка, которую дают подобные графики, позволяет узнать способность объектива передавать детализацию, которая зависит от расстояния до центра объектива. По горизонтальной оси откладывается расстояние, а по вертикальной — детализация, которая измеряется в процентах. Цифра 1 для детализации обозначает 100%.

Для определения резкости используют два набора линий, которые перпендикулярны друг другу.

Детализацию оценивают на различном удалении этих линий от центра объектива. Чем график выше, тем резкость сильнее. Если с удалением от центра график опускается, значит, резкость ближе к углам плохая.

Вот как выглядит светящаяся точка при просмотре через различные объективы.

Белый квадрат – это пиксель на сенсоре камеры. Рисунок № 1 демонстрирует светосильный объектив с открытой диафрагмой. Рисунки 2 — 4 демонстрируют не очень хорошие широкоугольные объективы. У объективов №5 и 6 видны проблемы с фокусом. Объектив № 7можно назвать идеальным, но такого не бывает из-за фильтра, который стоит перед сенсором и делает из седьмого номера восьмой. Фильтра, который избавляет снимки от муара, нет только на камере Nikon D800E.

У различных производителей толщина линий может отличаться, но принцип у всех один. Перво-наперво оцениваются толстые линии. Они более важные, хотя на тонкие тоже смотрят. Они определяют более мелкую детализацию.

График MTF зависит от множества параметров. Диафрагма, расстояние до объекта, освещенность — всё это может повлиять на результат измерения. Именно поэтому на графике должно быть указано, при каких условиях выполнялись измерения. Наиболее полный график должен выглядеть примерно вот так:

Есть два способа расчета графика. Немецкие производители предпочитают выполнять исследования каждого объектива и строить для него подробный график. Для массового производства такой подход не приемлем. Именно поэтому такие компании как Nikon делают все расчеты на компьютере, не исследуя реальный объектив. График строится ля всех объективов определенной модели. Из-за сложности конструкции даже объективы одной модели будут меть различные оптические характеристики, поэтому в большинстве случаев такой график отображает приблизительные значения резкости.

Исследования одного и того же объектива пи различных условиях освещения дадут различный результат. На следующих графиках можно увидеть хороший (слева) и плохой (справа) объективы.

На правом графике наблюдаются очевидные проблемы с резкостью в углах. Умение читать MTF графики всегда может пригодиться, но желательно иметь подробную информацию об условиях измерения. В противном случае возникает очень много вопросов. Кроме того полезны реально измеренные значения графиков, а не построенные на компьютере усреднено для всей серии объективов.

График MTF объектива. Как читать и понимать

Покупка нового объектива для вашей камеры – предприятие дорогостоящее, а потому лучше заранее получить как можно больше связанной с этим полезной информации. Наверняка вы заметили, как сайты производителей объективов стремятся включать в характеристики своей продукции графики частотно-контрастных характеристик (Modulation Transfer Function — MTF). Такие графики помогают фотографам получить более ясное представление о характеристиках объектива. И все же это не дает полного четкого представления о качестве объектива. Здесь вы найдете вводное руководство о том, как правильно читать такие графики и учитывать их показатели при покупки нужного вам объектива.

Чем график MTF объектива помогает фотографам

Чем выше по вертикальной оси что-то нарисовано, тем лучше характеристика объектива

Графики MTF помогают фотографам понять работу объектива в определённых условиях; они сравнивают реальные объективы с гипотетически объективами «высшего пилотажа». Но, даже объективы, созданные с высочайшим уровнем точности, обладают мелкими несовершенствами и искажениями, которые, естественно, есть в линзах. Научившись понимать график MTF, вы поймете глубину резкости объектива от центра к наружным краям.

Учитывая конструкцию объектива, его контрастность и резкость как правило наиболее выражены в центре кадра и слабеют по мере движения к краям. Если посмотреть на график MTF, вы увидите две выстроенные оси, из которых вертикальная ось всегда измеряется от 0 до 1, и читается в процентах. Чем выше по вертикальной оси что-то нарисовано, тем лучше характеристика объектива в этой области.

Два примерных графика MTF от Nikon.

Горизонтальная ось графика указывает в миллиметрах на расстояние измерения от центра кадра к краю. На корпусе стандартного полнокадрового фотоаппарата расстояние от центра до края матрицы составляет около 21,6 мм. При измерении объектива с меньшим форматом матрицы, например, APS-C, расстояние будет меньше.

Как графики MTF измеряют рабочие характеристики

Теперь, когда мы понимаем, что график показывает нам как кусок стекла ведет себя от центра к краю, можно конкретно обсудить, что именно измеряется и какие процессы происходят. Некоторые наверно не знают, что глубина резкости измеряется двумя разными способами. Первый, это посмотреть на контрастность объектива, и второй, это посмотреть на общее разрешение объектива.

Контрастность объектива состоит в его способности показывать четкое разделение между темным и светлым уровнями предмета. Если бы мы начертили в ряд серию штрихов черного цвета и сделали кадр, тогда точка, где расстояние между этими штрихами начнет приобретать серый оттенок вместо того, чтобы оставаться белым, отмечает точку ухудшения показателей контрастности.

Разрешение объектива, с другой стороны, является его суммарной способностью передавать каждый мельчайший элемент детали. Объектив может иметь очень высокое разрешение и при этом низкую контрастность, таким образом выдавая размытое или малоконтрастное изображение.

По мнению Canon, «существует порядочное количество оптических разработчиков, которые чувствуют, что более высокая контрастность приведет к такому объективу, который большинство пользователей воспримут как «резкорисующий». Решение лежит в том, чтобы при разработке объектива найти правильное соотношение контрастности и разрешения.

Как читать график MTF производителей

Разные производители тестируют свои объективы довольно отличными методами, но общая концепция остается той же. Ряд жирных черных пунктирных линий (обычно около 10 линий на миллиметр) идет от центра кадра к краю. Подобно нашему нижепоказанному примеру, штрихи затем изучаются с тем, чтобы понять в какой момент белое расстояние между ними начинает приобретать серый оттенок. Данные результаты затем наносятся на график MTF в виде толстых линий.

Примеры штриховых интервалов для тестирования контрастности (справа) и разрешения (слева)

Здесь, возможно, вы скажите, “но подождите, там ведь четыре жирные линии!». Каждая жирная линия, которую вы видите на графике MTF изображает тестирование контрастности в разных условиях. На приведенном нами графике MTF, компания тестирует объектив с максимально раскрытой диафрагмой (голубая линия) и при f/8 (красная линия). Большинство производителей склонны тестировать один раз при максимально раскрытой, а затем при “слегка раскрытой» диафрагме.

Примерный MTF график.

Как вы заметили, измерение контрастности объектива при раскрытой диафрагме и при f/8 представлены двумя линиями, а не одной. Для объектива, линии идущие параллельно к диагонали от матрицы, более легко и точнее воспроизвести. В результате, тесты изображены двумя прерывистыми линиями: одна, состоящая из параллельных диагональных линий (сагиттальных) и другая, состоящая из перпендикулярных линий (меридиональных).

Сагиттальные и меридиональные линии для тестирования матрицы Nikon.

Сводя данную информацию воедино, мы можем увидеть, как объектив справляется с контрастностью при двух разных диафрагменных конфигурациях с обеими типами линий. Как правило, на графиках MTF сагиттальные линии представлены сплошными линиями, а меридиональные линии изображены прерывистыми линиями.

Пример: Nikon AF-S DX NIKKOR 18-140mm f/3.5-5.6G ED VR

Резкость тестируется и изображается на графике похожим способом, но вместо жирных черных штрихов, рассмотренных через объектив (около 10 на миллиметр), он глядит на более близко расположенные друг к другу линии (примерно 30 линий). Серия толстых черных пунктирных линий (обычно около 10 линий на миллиметр) от центра кадра к краю. При рассмотрении через объектив резкость начинает ухудшаться, так как труднее различать линии друг от друга; они начинают сливаться.

Пример: Canon EF 28mm f/2.8 IS USM

Результаты тестирования разрешения изображаются на графике похожим способом, но линии более тонкие. Теперь вы можете прочитать график MTF и понять в какой точке контрастность и разрешение объектива начинают снижаться, и условия, в которых результаты были получены.

Основная идея, которую надо помнить, когда вы изучаете MTF – чем выше в графике расположена линия, тем лучше показатель. Большинство производителей и фотографов согласны, что оценка выше 0.6 вполне приемлема, но объектив с высокими характеристиками показывает около 0.8.

Стоит еще отметить, что при помощи графика MTF можно узнать о «боке» или размытости. Просто посмотрите на расстояние между сагиттальными и меридиональными линиями. Объектив, который показывает более естественного вида боке, будет иметь две близко к друг другу изображенные линии. Имейте это ввиду, чтобы заметить каким образом боке изменяется при разных диафрагмах.

Еще несколько мыслей для размышления

Теперь, когда вы готовы приступить к сравнению качества объективов, есть несколько моментов, которые вам необходимо учесть во время вашей прогулки. Во-первых, производители могут пользоваться различными способами для тестирования функциональности своих объективов и графики MTF для разных объективов не смогут дать вам ясного представления об их качественных характеристиках. К тому же, наглядное сравнение объективов с разными фокусными расстояниями не дает равноценного сравнения.

Хотя графики MTF очень полезны, они не учитывают все характеристики объектива. Они, например, не измеряют его линейные искажения, хроматические аберрации или засветку. Кроме того, как правило, объективы тестируются на одном эталонном фокусном расстоянии, не прибегая ко всему спектру. И наконец, стоит помнить о том, что каждая стекляшка может в процессе ее производства получаться немного разная.

В следующий раз, когда вы отправитесь за новым объективом, не забудьте сравнить друг с другом несколько объективов вашего любимого бренда, чтобы посмотреть, у которого из них характеристики лучше. При этом не забывайте, что не все может учитываться. И специально изучите информацию о каждом объективе, посмотрите типовые фотографии, чтобы лучше понять, что же вы покупаете.

Измеряем MTF самостоятельно

Автор: Афанасенков М.А., http://www.afanas.ru, Е-mail:mike@afanas.ru

Оглавление.

Предисловие. Что такое MTF и её связь с разрешением.

Несколько слов о разрешении

Проблемы в измерении разрешения. Введение MTF.

Лирическое отступление.
Похожая ситуация складывается с другими «паспортными» парметрами бытовой техники — например мощностью и частотным диапазоном недорогих аудиосистем. Мощность можно измерять при разных значениях искажений, а нижнюю границу частотного диапазона — при разном падении АЧХ, чем изготовители активно пользуются. В результате мы часто видим пластиковые компьютерные колонки за 50уе с диапазоном от 40Гц и качественные HiFi колонки за 600 уе с диапазоном от 45Гц. Угадайте, у кого из них басы глубже на самом деле?

Аналогия с акустикой не случайна. Действительно, если принять звуковое давление на средних частотах за единицу («нормировка АЧХ»), то с понижением частоты оно будет плавно падать до нуля и обычно нижней границей называют ту частоту, при которой давление равно либо 0,5, либо 0,25, либо 0,1 (в зависимости от методики, соответственно и результаты — разные). При этом сама АЧХ(Амплитудно-Частотная Характеристика) достаточно объективна и даёт гораздо бОльшее представление чем сухая цифра «границы». Нельзя ли и в оптике вместо «границы» разрешения снять плавную кривую падения контраста при росте частоты штрихов? Именно эта кривая и получила название Modular Transfer Function (MTF) — функция передачи модуляции. Более подробно (на английском) можно почитать здесь , а кратко я изложу ниже. Итак, если вместо «классических» штрихов с прямоугольным графиком яркости использовать «синусоидальные», а функцию «контраста» от частоты определить как (Iw-Ib)/(Iw+Ib), где Iw и Ib — яркости изображений «самой белой» и «самой тёмной» точки на данной частоте линий, то MTF(частоты)=КОНТРАСТ(частоты)/КОНТРАСТ(низкой частоты). Таким образом, на низкой частоте MTF равна единице, а с ростом плавно падает до нуля (когда изображения линий сливаются, контраст становится нулевым). Классически определяемое «разрешение» соответствует частоте при которой MTF становится равной примерно 0,1.

Как и АЧХ в акустике, MTF способна дать гораздо больше информации. Так, два объектива, имеющие одинаковое разрешение (скажем, 40пар_линий (pl)/мм в 35мм-эквиваленте) могут иметь разные графики MTF — у одного график опускается сразу от 1pl/mm вниз, плавно достигая 0,1 при 40 pl/mm, а у другого держится возле 0,95 «до последнего», и лишь начиная с 30pl/mm круто падает вниз. При частоте 20-25pl у первого будет MTF 0,25, а у второго — 0,95. В результате снимки первого будут заметно более вялыми («мыльными»). Тем не менее формальное разрешение у них действительно одинаково.

Разные графики MTF

Самый естественный график MTF — зависимость от частоты линий при фиксированном месте в кадре (с краю и в центре графики разные). Однако получил распространение и наиболее часто публикуется другой тип графиков — зависимость от положения в кадре при фиксированной частоте линий, обычно при 10, 20 и 40 pl/mm. При этом откладывается обычно расстояние до центра кадра в миллиметрах. Если первый (от частоты) график наглядно показывает «частотное» поведение, то второй — «геометрическое», т.е. более наглядно видно (не)равномерность «замыливания» по полю кадра. Мы далее будем снимать «частотный» вариант.

И ещё пару слов о единицах измерения частоты линий. В 35-мм аппаратуре разумно по-прежнему мерить в pl/mm. В цифромыльницах разумно мерить в линиях на высоту кадра. В цифровых же аппаратах на базе стандартной «плёночной» оптики (типа Canon D60) можно мерить двояко — либо в РЕАЛЬНЫХ pl/mm (таким образом мы можем измерять свойства для традиционных объективов, за исключением самых углов «плёночного» кадра), либо в «цифровых» линиях на высоту. Нетрудно посчитать что при высоте матрицы 15мм эти значения связаны коэффициентом 30. Т.е. 50pl/mm соответствует 1500 линий на кадр. Нижеприведённая методика откалибрована как раз под D60. Все результаты приведены в pl/mm. Однако Вы без труда можете «перевести» полученные на цифрокомпактах результаты в привычные линии на кадр домножив на 30 (строго говоря, не совсем на 30 из-за разной пропорции сторон, но погрешность сопоставима с точностью измерений).

Самостоятельное измерение MTF — пошаговая инструкция.

Готовим и снимаем образцы.

  • Скачиваем этот файл .
    (ВНИМАНИЕ: All lens test charts are copyright © 2001-2003 by Norman Koren )
  • В Фотошопе или любом другом редакторе устанавливаем его разрешение равным 720dpi и печатаем на СТРУЙНОМ принтере. Должна получиться полоска 25 сантиметров. В зависимости от задач может потребоваться несколько таких полосок.
  • Если интересны подробности — читаем (по английски) описание этого образца здесь .
  • На любую плоскую поверхность (обои, ковёр, дверь, плазменную панель) прикрепляем метки будующих углов кадра так, чтобы ширина кадра составляла примерно 110 сантиметров. Затем прикрепляем распечатанные образцы в центр кадра и по углам. Если интересует зависимость MTF не от частоты линий, а от растояния до центра кадра, придётся обклеить шаблонами все диагонали, но далее этот случай я не рассматриваю. Если «подложка»(обои, ковёр) не имеет мелкого контрастного рисунка, то по центру кадра шаблон обязателен.
  • Ставим аппарат на штатив на таком расстоянии, чтобы при тестируемом положении объектива метки были ровно в углах кадра.
  • Устанавливаем приоритет диафрагмы, нужную диафрагму и другие интересующие параметры.
  • Если есть тросик или пульт — используем его. Если нет — автоспуск. Категорически не имеет смысла нажатие на спуск рукой — даже малейшая «шевелёнка» сильно исказит результат.
  • Из полученного файла вырезаем изображение образца. Применяем Levels — белой и чёрной пипеткой тыкаем в широкие белые и чёрные полосы. Сохраняем в формате bmp или jpg (без сильного сжатия, не ниже «шестёрки» по фотошопу). Получится примерно так:

    Чтобы не запутаться в почти одинаковых файлах удобно переименовать их так, чтобы уже в имени присутствовали «интересные» параметры — диафрагма, фокусное расстояние и т.п. Некоторые программы, в частности BreezeBrowser умеют это делать автоматически по информации из EXIF (учтите что в этом случае нужно это проделать ДО обработки в Фотошопе).

Обрабатываем результаты.

Некоторые результаты и их обсуждение.

Краткие результаты

По вышеописанной методике я протестировал D60 с тремя разными объективами на одном и том же фокусном расстоянии 28мм (45мм в эквиваленте), а также G2 на «коротком» его конце. Все съёмки велись в RAW, далее конвертировались в 16битный тифф, в фотошопе применялись уровни и затем всё сохранялось в 8битном BMP. Настройки RAW-конвертера стояли все «средние» (ББ «as shot», контраст и шарп — нормал). Справа показаны результаты для угла кадра. Объективы обозначены разным цветом, а диафрагмы — типом линии. О «жирном зелёном пунктире» поговорим чуть позднее.

Хуже всех выступил бюджетный стодолларовый 28-80. Диафрагмирование ему сильно идёт на пользу, но лишь на 8 он догоняет (и незначительно обгоняет) 4-мегапиксельную мыльницу G2. Налицо явное несоответствие качества оптики и матрицы (что и не удивительно, если вспомнить цены того и другого).

G2 не огорчил. Несмотря на бюджетную по «зеркальным меркам» оптику (на объектив приходится явно не больше 200 долларов) и маленькую матрицу он показал сравнимые результаты с D60+бюджетный_зум. Отставание от L-оптики совершенно закономерно.

16-35L показал лучшие результаты, как по MTF, так и по дисторсии. Это тоже совершенно предсказуемо, учитывая его цену. А вот то, что втрое более дешёвый 28-135IS показал практически идентичные результаты с L-оптикой меня очень приятно удивило. Дисторсия у него заметно больше, но иначе L-оптика вообще потеряла бы смысл. Интересно, что MTF практически не меняется на диафрагмах от 4 до 8. И лишь полностью открытая диафрагма 2,8 у 16-35L приводит к довольно хитрому изменению кривой MTF — объектив остаётся резким ( на 30-40pl/mm) но теряет контраст (на 10-20pl/mm).

Тайна «жирного зелёного пунктира».

Вы спросите: а что это за монстр, уверенно обогнавший L-оптику в диапазоне 15-35pl/mm и почти не уступающий ей на более высоких частотах? Наверное, это новый знаменитый 24-70/2,8L? Нет, не угадали — это наш старый знакомый EF28-80/3,5-5,6. Просто в настройках RAW-конвертера я поставил шарп на ступеньку повыше и потом дополнительно в Фотошопе применил UnsharpMask (интенс. 100%, радиус 1,0).

Что такое MTF-диаграмма

Разберемся с инструментом, который может помочь оценить качество объектива с объективной стороны — графиками MTF (modulation transfer function). Графики MTF отображают частотно-контрастные характеристики объектива и позволяют сделать вывод на сколько объектив резкий и главное при каких условиях.

Что же вкладывается в понятие резкости объектива? Есть две составляющие, которые характеризуют резкость: микроконтраст и разрешение.

Разрешение определяется минимальной величиной еще различимых деталей, которые может передать объектив. Если взять чередующиеся пары линий (черная-белая) и уменьшать (ширину и дистанцию между ними) их до тех пор пока в определенный момент различие между ними объектив уже не сможет передать, тогда вычислив величину такой линии можно определить тем самым разрешение объектива.

Микроконтраст это ничто иное как контурная резкость мелких деталей, т.е. то, что в первую очередь влияет на визуальное восприятие снимка. Знакомые с Adobe Photoshop сразу вспомнят фильтр Unsharp Mask, который увеличивает контрастность переходов.

Итак, что показывают графики MTF? Начнем с того, что фотографируют специальные миры (мишени) на которых нанесены штрихи 30 линий на миллиметр (микроконтраст) и 10 линий на миллиметр (разрешающая способность). Штрихи причем эти размещаются относительно радиуса апертуры параллельно и перпендикулярно.

Не существует объективов, которые смогли бы передать весь поступающий свет. Соответственно белые и черные линии теряют свою чистоту, замерив самую темную и самую светлую точку, можно определить ухудшение как микроконтраста, так и разрешения.

На графике MTF по вертикали указывается точность передачи линий (то есть насколько хорошо прорисованы). Оценивается следующим образом: 1 — идеально, выше 0.8 – превосходно, 0.6-0.8 – хорошо, 0.4-0.6 – удовлетворительно, ниже 0.4 – плохо. По горизонтали — расстояние от центра или главной оси объектива, т.е. если размер сенсора 24*36мм, диагональ — 43,2 мм, радиус — 21,6 мм. Отсюда и появляется размерность в 21 мм, которую показывают на графике по горизонтали для полнокадровых объективов. Если объектив будет устанавливаться на кроп 1.6, то и рассматривать график нужно до 14 мм. Графики для кроп-объективов имеют по горизонтали размерность 14 мм. Толстые линии показывают микроконтраст (10 пар линий на мм), тонкие линии показывают разрешение (30 пар линий на мм). Сплошной линией изображаются показания для сагиттальных линий (или еще их называют радиальными), пунктирной — для тангенциальных.

Nikon на своем сайте отображает графики именно в таком виде для полностью раскрытой диафрагмы. Canon же показывает на том же графике дополнительно линии для диафрагмы, обеспечивающей наилучшее качество, обычно для f8. Выглядит это так.

Читабельность графика, конечно, становится хуже, особенно когда различия несущественны порой сложно понять, что на графике. Давайте разберем реальный график для объектива Canon EF 24-70/2.8 L II USM.

Для начала посмотрим графики для открытой диафрагмы (черные линии).

Что можно сказать про такой объектив? Микроконтраст превосходный, слегка падает к углам, но не сильно. То есть сказать, что объектив мылит на углах нельзя. Разрешение объектива также отличное. Наблюдается более сильное падение разрешения к углам. Сагиттальные линии выглядят лучше, чем тангенциальные. Это говорит о том, что можно наблюдать эффект небольшого размытия точек от центра. Поясню на картинке.

Если рассмотреть точечное пятно (идеальные слева, размытые справа), то размытие радиальное будет сильнее поскольку сагиттальные линии на графике выглядят хуже. Из этого следует, что размытое точечное пятно будет выглядеть вытянутым от центра к краю кадра. Его увеличенная форма показан справа на рисунке (обведена красным). Все это говорит о характере боке на снимке. То как рисует объектив весьма немаловажно и это характер рисунка можно понять из того, как расположены сплошные и пунктирные линии на графике MTF. Достаточно близко расположенные или даже периодически пересекающиеся линии (сплошные и пунктирные) могут свидетельствовать о хорошем боке. Разъезжающиеся линии свидетельствуют, мягко говоря, о не лучшем рисунке. На рассмотренном графике рисунок вполне качественный.

Вывод: Черные линии важно принимать во внимание для условий недостаточного освещения, а также когда важно как отрисует объектив малую глубину резкости. Чем ближе сплошные и пунктирные линии, тем лучше рисунок, в частности боке при размытии. Толстые линии (микроконтраст) более важны, чем тонкие (разрешение). Именно высокий контраст мелких деталей дает объемность в фотографии.

Рассмотрим тот же график для диафрагмы f8.

Линии говорят о превосходном качестве объектива. Не зря 24-70/2.8 называют одним из самых резких объективов.

Вывод: Синии линии удобны для сравнения объективов с разной максимальной диафрагмой. Синии линии дают представление о максимальной резкости объектива. Для пейзажной съемки важны именно синие линии.

А теперь рассмотрим случай трех разных портретных объективов 50mm (в скобках указана цена): f1.2 (1550$), f1.4 (400$), f1.8 (125$). Обратите внимание, что вроде бы показатели микроконтраста у дешевого объектива по центру даже лучше, чем у его старших братьев. Однако, значение дано для диафрагмы 1.8 и смею Вас заверить, что резкость у 1.2 и 1.4 на диафрагме 1.8 будет выше линии 1.8.

То есть нельзя сравнивать эти графики между собой без учета величины диафрагмы. Далее обратите внимание на синие графики. У дорогого объектива радиальные линии почти не теряют резкости по всей площади кадра, тогда как у 1.4 и 1.8 они падают на краях, т.е. на краях эти объективы мылят.

Важно понимать, что графики MTF дают представление о резкости, но не обо всех характеристиках объектива таких как:

— искажения (в т.ч. хроматические аберрации)
— виньетирование
— цветопередача
— просветление и подверженность бликам

Сравните графики 50mm и 24-70mm, с одной стороны 24-70 однозначно резче 50/1.2, но важно понимать, что зум-объектив нацелен на универсальность его применения, при этом жертвуя некоторыми характеристиками, тогда как 50/1.2 является прекрасным портретным объективом с красивым боке, но вряд ли его можно использовать для пейзажной съемки.

Еще один важный момент. Графики MTF разные фирмы-производители считают по разному, нет никакой стандартизации. Более того Canon считает эти графики на на конкретном экземпляре объектива, а чисто программно, беря во внимание оптическую схему объектива и ряд известных параметров используемых линз. В результате мы имеем чисто теоретический график, который на практике может выглядеть совершенно иным образом. Поэтому следует при анализе следует осторожно использовать данные с сайта Canon и обратить внимание на тесты, выполненные независимыми лабораториями. Например, на photozone.de можно почерпнуть информацию (графики они используют другие, более наглядные).

Не стоит забывать и о постобработке. Зачастую незначительные недостатки более дешевых объективов можно с легкостью устраняются при обработке фотографий. Порой даже сложно сказать с какими объективами были сделаны те или иные фотографии.

При выборе объективов стоит руководствоваться только личными предпочтениями, рассматривая реальные изображения, полученные с этих объективов. Важно помнить, что цена на объектив формируется не его характеристиками, а спросом. А повышением спроса занимаются маркетологи, которым совершенно все равно, какими достоинствами обладают те или иные объективы. Достаточно заменить золотую полоску на любом хорошем объективе на красную и продажи такого объктива сразу увеличатся. При этом внутренняя начинка никак не изменится.

Дополнительные материалы:

Практическое задание

Найдите в Интернете MTF график для вашего объектива и разберите его характеристики.

Что такое MTF-диаграмма

Рассылка закрыта

При закрытии подписчики были переданы в рассылку «Уроки фотографии — учимся у великих!» на которую и рекомендуем вам подписаться.

Вы можете найти рассылки сходной тематики в Каталоге рассылок.

Статистика

ПроФото Выпуск №5. Графики MTF

А сегодня мы немного полазим по дебрям. На самом деле это достаточно простая штука, разобравшись в которой, можно будет более уверенно выбрать объектив для своих целей.

MTF расшифровывается как Modulation Transfer Function — функция передачи модуляции (или частотно-контрастная характеристика). Этот показатель используется для оценки производительности объектива. График MTF отображает контраст объектива от центра к краям в сравнении с идеальным объективом, который бы передавал 100% проходящего через него света.

Воспринимая картинку как резкую, мы на самом деле воспринимаем два параметра: разрешение и чёткость (он же контраст). Разрешение определяет, насколько маленькие детали может передать система объектив/сенсор. Чёткость определяет, насколько малую разницу между тонами может передать система объектив/сенсор.

Объектив/сенсор с высоким разрешением, но с низкой чёткостью выдадут изображение с большим количеством деталей, но детали не будут легко различимы, потому что малая разница между тонами приведёт к тому, что изображение будет выглядеть «плоско».

Объектив/сенсор с высокой чёткостью и низким разрешением выдадут изображение с хорошо заметными деталями, но самих деталей не будет так много, как у системы с высоким разрешением и низкой чёткостью. Эти изображения на самом деле могут выглядеть более живо и резко и детализированно, чем изображения, полученные предыдущей системой с большим разрешением и меньшей чёткостью.

Контраст объектива важен, т.к. он коррелирует с разрешением объектива. При оценке качества объектива контраст и разрешение являются важными факторами. Испытания разрешения объектива характеризуются определенной долей субъективности и зависят от других факторов, поэтому графики MTF являются предпочтительным методом изучения оптической производительности объектива, т.к. для составления графиков используются теоретические уравнения.

На оси Y (вертикальной оси) максимальным значением является 1, что означает 100% коэффициент пропускания света через объектив, хотя 100%коэффициент пропускания света невозможен, т.к. стекло не обладает прозрачностью в 100%.
На оси Х (горизонтальной оси) отображается расстояние от центра изображения к его краям. Так, 0 соответствует центру объектива, а цифровые значения соответствуют расстоянию от центра к краю объектива в миллиметрах.

При сравнении разных объективов по их графикам MTF стоит помнить, что процедура MTF-тестирования у разных производителей не стандартизована. Да и графики MTF есть на сайтах далеко не всех производителей оптики. Поэтому сколько-нибудь достоверную информацию можно почерпнуть лишь из сравнения объективов одного производителя. Впрочем, есть и варианты для любителей сравнивать оптику разных марок.

Чтение графика MTF.

Выше приведен пример графика MTF для некоторого объектива Nikkor. На нем изображены линии и числа, которые отображают производительность объектива при различных значениях. При измерении производительности объектива для составления графика MTF испытания проводятся на объективе с максимальной диафрагмой. Полученные цифры наносятся на график. График MTF состоит из измерений сагиттальных и меридианных линий: 10 и 30 линий на миллиметр соответственно. В результате получается график с 4 отдельными линиями.

Сагиттальные линии (сплошные линии на графике) соответствуют паре линий, которые проходят параллельно к центральной диагональной линии, проходящей через середину объектива от нижнего левого угла к верхнему правому.
Меридианные линии (пунктирные линии на графике) соответствуют парам линий, которые также проходят параллельно к центру объектива и проходят через середину, но идут от верхнего левого угла к нижнему правому углу (под углом 90 градусов к сагиттальным линиям).

Красная линия — 10 линий на мм (10 линий на миллиметр) соответствуют способности объектива воспроизводить низкую пространственную частоту или низкое разрешение. Эта линия соответствует значениям контраста объектива и чем выше и ровнее эта линия, тем лучше. Чем выше эта линия, тем более высокий уровень контраста может воспроизводить объектив.
Синяя линия — 30 линий на мм (30 линий на миллиметр) соответствуют способности объектива воспроизводить высокую пространственную частоту или высокое разрешение. Эта линия соотносится с разрешающей способностью объектива, и чем она выше, тем лучше.

Линия начинается в левой части графика, которая представляет собой центр объектива, и тянется к правой части, которая представляет собой край объектива. Таким образом, можно видеть, как уменьшается уровень контраста и резкости от центра к краям изображения.

Club Nikon: MTF объективов — Club Nikon

  • Club Nikon
  • >Фототехника
  • >ОБЪЕКТИВЫ
  • >Сравнение брендов, теория, картинка, боке
  • Администрация
  • Новые публикации в галерее
  • Новые комментарии галереи
  • Новые публикации

MTF объективов

#1 nick_on

  • Группа: Пользователи
  • Сообщений: 1 255
  • Регистрация: 11-Февраль 09
  • Пол: Not Telling

MTF
Информация об оптике всегда очень многогранная, а потому громоздкая и труднодоступная. Как правило, не попробовав тот или иной объектив, невозможно представить себе его характеристики. Единственным способом, дающим хоть сколько-нибудь серьёзные представления о качестве, был и остаётся MTF.
MTF расшифровывается как Modulation Transfer Function Explained. В России принят термин ЧКХ, частотно-контрастная характеристика, а если переводить дословно: функция передачи модуляции.

Что такое MTF? Говоря простыми словами, MTF — это график, где указывается разрешающая способность объективов по всей их площади, начиная от центра и до самого края. По вертикали указывается точность передачи линий, по горизонтали — расстояние от центра.


EF 800mm f/5.6L IS USM В двух словах, как измеряют MTF.
Проведём линию от центра кадра к углу фотографии (см. рисунок ниже, зелёная линяя). С точки зрения оптики это будет радиус. Параллельно радиусу располагают sagittal lines,а перпендикулярно им — meridional lines.

Теоретически, от центра линию можно провести совершенно в любом направлении, с точки зрения круглой оптики разницы никакой нет. Может показаться, что никакой разницы между sagittal lines и mer >линии параллельные радиусу до 40% лучше, чем перпендикулярные. Встречаются и обратные явления, когда meridional lines различаются лучше, нежели sagittal lines.

Sagittal и meridional lines на графике могут быть двух видов: крупные (для измерения микроконтраста) и мелкие (для измерения разрешения). Если говорить о конкретных цифрах, в MTF графиках Canon и Nikon микроконтраст измеряется с помощью линий с частотой 10 линий на миллиметр, а разрешение — с помощью более частых 30 линий на миллиметр. Чем точнее оптика сумеет передать эти линии, тем выше ставится точка на графике.

Условные обозначения Nikon AF-S NIKKOR 200mm F2G ED VRII Красные линии — 10 линий на миллиметр (микроконтраст)
Синие линии — 30 линий на миллиметр (резкость)
Непрерывные линии — Sagittal lines
Прерывистые (штриховые) линии —- Meridional lines

MTF график для своих объективов, компания Nikon выстраивает на основе измерений, проводимых на открытой диафрагме.

Условные обозначения Canon
Толстые линии — 10 линий на миллиметр (микроконтраст)
Тонкие линии — 30 линий на миллиметр (резкость)
Непрерывные линии — Sagittal lines
Прерывистые (штриховые) линии —- Meridional lines

На MTF Canon больше линий. Дело в том, что объектив тестируется два раза — на открытых диафрагмах и на f/8:
Синие линии — диафрагма f/8
Чёрные линии — открытая диафрагма

Разобравшись с тем, как строятся эти графики, посмотрим, на что стоит обратить внимание. Самое простое и важное правило: чем выше пролегает линия, тем выше качество оптики. Второе правило: если линия опускается ближе к правому краю таблицы, значит в углах качество снижается.

Хочу ещё раз подчеркнуть: важно помнить, что MTF у Никкора измеряется на открытых диафрагмах. Ниже Вы видите два графика MTF — AF-S NIKKOR 85mm f/1.4G и AF Nikkor 85mm f/1.8D. 1,8 чем-то даже превосходит 1,4, несмотря на значительно более низкую цену. Но выводы тут никакие делать нельзя, ведь зажми AF-S NIKKOR 85mm f/1.4G до 1,8 и график резко улучшиться.
Владимир Медведев
VladimirMedvedev.com Взято отсюда http://community.liv. ns/2553975.html

ALSO How to Read MTF Curves от Zeiss (eng)

Сообщение изменено: nick_on (17 Январь 2011 — 11:50)

Ссылка на основную публикацию