KVALITETA LEĆA:MTF, REZOLUCIJA I KONTRAST

Za dvije leće s istom rezolucijom, prividna kvaliteta slike stoga će uglavnom biti određena time koliko dobro svaka leća zadržava kontrast dok ove linije postaju sve uže. Međutim, kako bismo napravili poštenu usporedbu između leća, moramo utvrditi način kvantificiranja ovog gubitka u kvaliteti slike...

MTF:FUNKCIJA PRIJENOSA MODULACIJE

Funkcija prijenosa modulacije (MTF) kvantificira koliko su dobro očuvane regionalne varijacije svjetline subjekta kada prolaze kroz leću fotoaparata. Primjer u nastavku ilustrira MTF krivulju za savršen* objektiv:

Napomena:razmak između crnih i bijelih linija je preuveličan kako bi se poboljšala vidljivost.
MTF krivulja pretpostavlja kružni otvor; drugi oblici otvora dat će malo drugačije rezultate.

*Savršena leća je ona čiji su detalji ograničeni samo difrakcijom.
Pogledajte vodič o difrakciji u fotografiji za pozadinu ove teme.

MTF od 1,0 predstavlja savršeno očuvanje kontrasta, dok vrijednosti manje od toga znače da se gubi sve više i više kontrasta — sve do MTF-a od 0, gdje se parovi linija više uopće ne mogu razlikovati. Ovo ograničenje razlučivosti je neizbježna prepreka za bilo koji objektiv; ovisi samo o otvoru objektiva fotoaparata i nije povezano s brojem megapiksela. Slika ispod uspoređuje savršeni objektiv s dva primjera iz stvarnog svijeta:

Usporedba između idealne leće s ograničenom difrakcijom (plava linija) i objektiva kamere iz stvarnog svijeta.
Ilustracija para linija ispod grafikona ne odnosi se na savršenu leću.
Pomaknite miš preko svake od oznaka da vidite koliko se leće visoke i niske kvalitete često razlikuju.

Plava linija iznad predstavlja MTF krivulju za savršenu leću s ograničenom difrakcijom. Nijedan objektiv iz stvarnog svijeta nije ograničen samo difrakcijom, iako se objektivi vrhunskih fotoaparata mogu mnogo približiti ovoj granici od objektiva niže kvalitete.

Parovi linija često se opisuju u smislu njihove učestalosti:broja linija koje stanu unutar zadane jedinične duljine. Ova se frekvencija stoga obično izražava kao "LP/mm" — broj parova linija (LP) koji su koncentrirani u milimetar (mm). Alternativno, ponekad se ova frekvencija umjesto toga izražava u smislu širine linije (LW), gdje su dva LW jednaka jednom LP.

Najveća frekvencija linije koju objektiv može reproducirati bez gubitka više od 50% MTF-a ("MTF-50") važan je broj jer dobro korelira s našom percepcijom oštrine. Vrhunski objektiv s MTF-50 od 50 LP/mm izgledat će daleko oštriji od objektiva niže kvalitete s MTF-50 od 20 LP/mm, na primjer (pod pretpostavkom da se koriste na istom fotoaparatu i na isti otvor; više o tome kasnije).

Međutim, gornja tablica MTF u odnosu na učestalost obično nije način na koji se uspoređuju leće. Poznavanje samo (i) maksimalne rezolucije i (ii) MTF-a na možda dvije različite frekvencije linije obično je više nego dovoljna informacija. Ono što je često važnije je znati kako se MTF mijenja ovisno o udaljenosti od središta vaše slike.

MTF se obično mjeri duž linije koja vodi od središta slike do udaljenog kuta, za fiksnu frekvenciju linije (obično 10-30 LP/mm). Te linije mogu biti ili paralelne sa smjerom koji vodi od središta (sagitalne) ili okomite na ovaj smjer (meridionalne). Primjer u nastavku pokazuje kako se te linije mogu izmjeriti i prikazati na MTF dijagramu za fotoaparat punog kadra od 35 mm:

Detalji u središtu slike gotovo će uvijek imati najviši MTF, a položaji dalje od središta često će imati progresivno niže vrijednosti MTF-a. Zbog toga su kutovi leća fotoaparata gotovo uvijek najmekši i najniže kvalitete dio vaših fotografija. Kasnije ćemo raspraviti zašto se sagitalna i meridionalna linija razilaze.

KAKO ČITATI MTF GRAFIKON

Sada konačno možemo primijeniti sve gore navedene koncepte u praksi uspoređujući svojstva zum objektiva s fiksnim objektivom:

Na okomitoj osi imamo MTF vrijednost od prije, s 1,0 koja predstavlja savršenu reprodukciju parova linija, a 0 predstavlja parove linija koji se više ne razlikuju jedni od drugih. Na vodoravnoj osi imamo udaljenost od središta slike, pri čemu je 21,6 mm krajnji kut na 35 mm kameri. Za 1,6X izrezani senzor, možete zanemariti sve iznad 13,5 mm. Nadalje, sve iznad 18 mm sa senzorom punog kadra bit će vidljivo samo u krajnjim kutovima fotografije:

Napomena:Za senzor od 1,5X udaljeni kut je 14,2 mm, a krajnji rub 11,9 mm.
Pogledajte vodič o veličinama senzora digitalnog fotoaparata za više o tome kako one utječu na kvalitetu slike.

Sve linije različitog izgleda u gornjim MTF grafikonima mogu isprva biti neodoljive; ključno je promatrati ih pojedinačno. Svaka linija predstavlja zaseban MTF pod različitim uvjetima. Na primjer, jedna linija može predstavljati MTF vrijednosti kada je objektiv na otvoru blende od f/4,0, dok druga može predstavljati MTF vrijednosti na f/8,0. Velika prepreka u razumijevanju čitanja MTF grafikona je učenje na što se koja linija odnosi.

Svaka linija iznad ima tri različita stila:debljinu, boju i vrstu. Evo raščlambe onoga što svaki od njih predstavlja:

Budući da određena linija može imati bilo koju kombinaciju debljine, boje i vrste, gornji MTF grafikon ima ukupno osam različitih vrsta linija. Na primjer, krivulja koja je podebljana, plava i isprekidana opisala bi MTF meridijanskih linija od 10 LP/mm pri otvoru blende od f/8.0.

U gornjem primjeru, crne linije nažalost nisu poštena usporedba jabuka s jabukama, budući da je široko otvoreni otvor blende različit za svaki od gore navedenih objektiva (f/2,8 na zoomu u odnosu na f/1,4 na glavnom). Ovo je glavni razlog zašto crne linije izgledaju mnogo lošije za fiksne leće. Međutim, s obzirom na to da fiksna leća ima takav hendikep, radi prilično divno — osobito pri 10 LP/mm u središtu i pri 30 LP/mm prema rubovima slike. Stoga je vrlo vjerojatno da će fiksni objektiv nadmašiti zum objektiv kada su oba na f/2,8, ali ne možemo sa sigurnošću reći samo na temelju gornjih grafikona.

U gornjem primjeru, glavna leća ima bolji MTF na svim pozicijama, i za detalje visoke i niske frekvencije (30 i 10 LP/mm). Prednost fiksne leće još je izraženija prema vanjskim područjima slike fotoaparata.

U gornjem primjeru, obje leće imaju sličan kontrast na f/8.0, iako je fiksna leća ovdje malo bolja. Objektiv za zumiranje jedva gubi bilo kakav kontrast kada se koristi široko otvoren u usporedbi s f/8.0. S druge strane, glavni objektiv gubi dosta kontrasta kada prelazi s f/8.0 na f/1.4, ali to je vjerojatno zato što je f/1.4-f/8.0 puno veća promjena nego f/2.8-f/8.0 .

ASTIGMATIZAM:SAGITTALNE vs. MERIDIONALNE LINIJE

Isprekidane nasuprot punim linijama . U ovom se trenutku vjerojatno pitate:zašto prikazati MTF za parove sagitalnih ("S") i meridionalnih ("M") linija? Zar ovo ne bi bilo isto? Da, u središtu slike uvijek su identični. Međutim, stvari postaju sve zanimljivije što dalje od središta. Kad god se isprekidane i pune linije počnu razilaziti, to znači da količina zamućenja nije jednaka u svim smjerovima. Ovaj artefakt koji smanjuje kvalitetu naziva se "astigmatizam ," kao što je prikazano u nastavku:

Pomaknite miš preko oznaka na slici s desne strane kako biste vidjeli učinak astigmatizma.
S =sagitalne linije, M =meridionalne linije
Napomena:Tehnički, S iznad će imati nešto bolji MTF jer bliže je središtu slike; međutim, za potrebe ovog primjera pretpostavljamo da su M &S na sličnim pozicijama.

Kada je MTF u S veći nego u M, objekti su zamućeni prvenstveno duž linija koje zrakasto izlaze iz središta slike. U gornjem primjeru to uzrokuje da bijele točke izgledaju kao da strše prema van od središta slike, gotovo kao da imaju zamućenje kretanja. Slično, objekti su zamućeni u suprotnom (kružnom) smjeru kada je MTF u M veći nego u S. Mnogi od vas koji upravo čitate ovaj vodič možda čak koriste naočale koje ispravljaju astigmatizam...

U MTF ljestvicama za Canonov zoom u odnosu na primarni objektiv od ranije, oba objektiva počinju pokazivati ​​izražen astigmatizam na samim rubovima slike. Međutim, s fiksnom lećom događa se nešto zanimljivo:vrsta astigmatizma se mijenja kada se uspoređuje leća pri f/1,4 u odnosu na f/8,0. Na f/8.0 leća prvenstveno zamućuje u radijalnom smjeru, što je česta pojava. Međutim, pri f/1,4 fiksna leća prvenstveno se zamućuje u kružnom smjeru, što je mnogo rjeđe.

Što astigmatizam znači za vaše fotografije? Vjerojatno najveća implikacija, osim jedinstvenog izgleda, jest da standardni alati za oštrenje možda neće raditi kako je predviđeno. Ovi alati pretpostavljaju da je zamućenje jednako u svim smjerovima, tako da biste mogli previše izoštriti neke rubove, a ostali rubovi i dalje izgledati mutno. Astigmatizam također može biti problematičan s fotografijama koje sadrže zvijezde ili druge točkaste izvore svjetlosti, budući da će to asimetrično zamućenje učiniti vidljivijim.

MTF &OTVOR BLENDE:PRONALAŽENJE "SLATKE TOČKE" LEĆE

MTF objektiva obično se povećava za uzastopno uže otvore blende, zatim doseže maksimum za srednje otvore blende i na kraju ponovno opada za vrlo uske otvore blende. Donja slika prikazuje MTF-50 za različite otvore blende na visokokvalitetnom objektivu:

Otvor blende koji odgovara maksimalnom MTF-u je takozvana "slatka točka" objektiva, budući da će slike općenito imati najbolju oštrinu i kontrast pri ovoj postavci. Na fotoaparatu sa senzorom punog kadra ili izrezanim senzorom, ovo slatko mjesto je obično negdje između f/8.0 i f/16, ovisno o leći. Lokacija ovog slatkog mjesta također je neovisna o broju megapiksela u vašem fotoaparatu.

• Kod velikih otvora blende, razlučivost i kontrast obično su ograničeni svjetlosnim aberacijama.
  Aberacija je kada nesavršen dizajn leće uzrokuje da točkasti izvor svjetlosti na slici ne konvergira u točku na senzoru vašeg fotoaparata.
• Kod malih otvora blende, razlučivost i kontrast obično su ograničeni difrakcijom.
  Za razliku od aberacija, difrakcija je temeljna fizička granica uzrokovana raspršenjem svjetlosti i nije nužno greška dizajna leće.
• Leće visoke i niske kvalitete stoga su vrlo slične kada se koriste pri malim otvorima blende
  (kao što je f/16-32 na full frame ili cropped senzoru).
• Veliki otvori blende ono su gdje se visokokvalitetni objektivi zaista ističu, jer su materijali i konstrukcija objektiva puno važniji. Zapravo, savršeni objektiv ne bi imao ni "slatku točku"; optimalni otvor blende bio bi samo širom otvoren.

No, ne treba zaključiti da je optimalna postavka otvora blende potpuno neovisna o tome što se fotografira. Slatka točka u središtu slike možda neće odgovarati mjestu gdje rubovi i kutovi slike izgledaju najbolje; to često zahtijeva odlazak na još uži otvor blende. Nadalje, sve ovo pretpostavlja da je vaš subjekt u savršenom fokusu; objekti izvan dubinske oštrine vjerojatno će i dalje poboljšavati oštrinu čak i kada je vaš f-stop veći od takozvane slatke točke.

USPOREDBA RAZLIČITIH MARKI KAMERA I LEĆA

Veliki problem s MTF konceptom je što nije standardiziran. Usporedba različitih MTF grafikona stoga može biti prilično teška, au nekim slučajevima čak i nemoguća. Na primjer, MTF grafikoni Canona i Nikona ne mogu se izravno usporediti, jer Canon koristi teoretske izračune, dok Nikon koristi mjerenja.

Međutim, čak i kad bi netko proveo vlastite MTF testove, i dalje bi naišao na probleme. Tipični MTF grafikon koji se samostalno pokreće zapravo prikazuje neto ukupni MTF optičkog sustava vaše kamere — a ne samo MTF objektiva. Ovaj neto MTF predstavlja kombinirani rezultat konverzije objektiva, senzora fotoaparata i RAW-a, uz bilo kakvo izoštravanje ili drugu naknadnu obradu. MTF mjerenja će stoga varirati ovisno o tome koja se kamera koristi za mjerenje ili vrsti softvera koji se koristi u RAW konverziji. Stoga je jedino praktično usporediti MTF grafikone koji su izmjereni korištenjem identičnih metodologija.

Izrezani u odnosu na senzore punog kadra . Treba biti posebno oprezan pri usporedbi MTF grafikona između kamera s različitim veličinama senzora. Na primjer, krivulja MTF od 30 LP/mm na fotoaparatu punog kadra nije ekvivalentna različitoj MTF krivulji od 30 LP/mm na 1,6X izrezanom senzoru. Izrezani senzor bi umjesto toga trebao prikazati krivulju od 48 LP/mm za pravednu usporedbu, jer se izrezani senzor više povećava kada se napravi ispis iste veličine.

Raznolikost veličina senzora razlog je zašto su neki počeli navoditi frekvenciju linija u smislu slike ili visine slike (LP/PH ili LP/IH), za razliku od upotrebe apsolutne jedinice poput milimetra. Frekvencija linije od 1000 LP/PH, na primjer, ima isti izgled pri određenoj veličini ispisa — bez obzira na veličinu senzora fotoaparata. Moglo bi se pretpostaviti da je dio razloga zašto proizvođači nastavljaju prikazivati ​​MTF grafikone na 10 i 30 LP/mm za DX, EF-S i druge izrezane senzorske leće taj što njihove MTF karte izgledaju bolje.

OGRANIČENJA MTF GRAFIKONA

Iako su MTF karte iznimno moćan alat za opisivanje kvalitete objektiva, one još uvijek imaju mnoga ograničenja. Zapravo, MTF grafikon ne govori ništa o:

• Kvaliteta boja i kromatske aberacije
• Izobličenje slike
• Vinjetiranje (opadanje svjetla prema rubovima slike)
• Osjetljivost na odbljesak objektiva fotoaparata

Nadalje, drugi čimbenici kao što su stanje vaše opreme i tehnika fotoaparata često mogu imati mnogo veći utjecaj na kvalitetu vaših fotografija od malih razlika u MTF-u. Neki od ovih faktora koji smanjuju kvalitetu mogu uključivati:

• Točnost fokusiranja
• Podrhtavanje kamere
• Prašina na digitalnom senzoru fotoaparata (pogledajte vodič za čišćenje senzora fotoaparata)
• Mikro abrazije, vlaga, otisci prstiju ili drugi premazi na vašoj leći

Ono što je najvažnije, iako su MTF grafikoni nevjerojatno sofisticirani i deskriptivni alati — s puno dobre znanosti koja ih podupire — u konačnici ništa nije bolje od jednostavnog vizualnog pregleda slike na ekranu ili u ispisu. Uostalom, slike su stvorene da se u njih gleda, pa je to sve što je na kraju dana stvarno važno. Često može biti prilično teško razaznati hoće li slika izgledati bolje na drugom objektivu temeljenom na MTF-u, jer obično postoji mnogo čimbenika koji se natječu:kontrast, razlučivost, astigmatizam, otvor blende, izobličenje, itd. Objektiv je rijetko superioran u svemu ovome. aspekte u isto vrijeme. Ako ne možete razlikovati snimke s različitim objektivima korištenim u sličnim situacijama, tada eventualna odstupanja u MTF-u vjerojatno nisu bitna.

Konačno, čak i ako je MTF jednog objektiva doista lošiji od drugog, izoštravanje i lokalno poboljšanje kontrasta često mogu učiniti ovaj nedostatak neprimjetnim u ispisu — sve dok izvorna razlika u kvaliteti nije prevelika.