Як читати графік MTF об'єктива - Фотографія Тести огляди поради уроки

Наши партнеры ArtmMisto

Вирішив і я відзначитися інформацією про графіки MTF - корисному інструменті оцінки якості зображення того чи іншого об'єктива. Розібратися в них нескладно і вони легко «читаються».

Почну здалеку. Всім відомі спекотні форумні баталії, коли кожен з учасників непохитно впевнений у власній правоті і - м'яко висловлюючись - «близькості» опонентів, нездатних зрозуміти очевидні речі. Причиною таких «непорозумінь» часто буває термінологія: люди користуються загальними термінами, які розуміють кожен по-своєму.

«Різкість» - один з таких термінів. Начебто ніяких складнощів бути не повинно: всі ми з першого погляду відрізняємо різку фотографію від нерезкой. І об'єктиви, відповідно, всім потрібні тільки різкі, і чим різкіше - тим краще. Але об'єктив, який буде відповідати всім побажанням і сподіванням фотографа, що використовує фотографії для розміщення в інтернеті і в рідкісних випадках для друку розміром 10 * 15, може виявитися непридатним і нерізким для фотографа, який друкує знімки розмірами 30 * 40 і більше. Малопридатні для повнокадровому цифрового дзеркального фотоапарата об'єктив здатний бути чудово різким на фотоапараті з матрицею меншого розміру.

Науковий підхід не приваблює: почавши розбиратися і дійшовши до «гуртків нерізкості», «дисків Ейрі», «теореми Найквіста-Шеннона (вона ж - теорема Котельникова)», «критерію Райлі» та іншого, я в черговий раз переконався в своїй обмеженості та капітулював. Спробуємо спростити до легкотравного для фотографа-любителя рівня: різкість визначається двома тісно пов'язаними, але таки відрізняються один від одного показниками. Це «контурна різкість» (acutance) і «дозвіл» (resolution). Розібравшись з ними і пов'язаними поняттями (такими як «мікроконтраст»), можна приступати і до розбору одного з основних фотографічних термінів: MTF (modulation transfer function) - функції передачі модуляції або по-російськи: частотно-контрастною характеристикам об'єктива.

Акутанція і резолюція.

Різкість стосовно фотографії, як уже сказано, складається з двох компонентів - контрастності переходів (контрастною різкості) і дозволу. Причому - з точки зору розробника об'єктивів - контрастність і дозвіл знаходяться в конфлікті: збільшивши один показник, він автоматично зменшує інший і навпаки. Тому, будь-який об'єктив - компроміс між двома зазначеними характеристиками. Ні підтвердити, ні спростувати не можу, але вважається, наприклад, що оптика Zeiss віддає перевагу вирішенню, а об'єктиви Leica прагнуть до максимального контрасту - так їх проектують.

Почнемо з контрастності. Малюнок 1-1 показує відмінну контрастність переходів - кордони чорних і білих смужок чотки, перехід чорний / білий і навпаки миттєвий, чорні лінії - зовсім чорні, білі - білі (як і повинно бути у доброго об'єктива). На малюнку 1-2 контрастність переходів гірше, а 1-3 - ще гірше (1-3 відповідає не надто хорошому об'єктиву). Відразу можна застосувати постобработку: малюнок 1-4 - це 1-2 з невеликим рівнем підвищення різкості в Фотошопі, а 1-5 - це 1-3 з високим рівнем підвищення різкості. Підвищуючи різкість - або в фотоапараті або в графічному редакторі - ми підвищуємо саме контрастність переходів - один з двох компонентів, які відповідають за сприйняту різкість. Однак, і тут не все так просто: виправити зниження контрасту можна лише до певної міри - контрастність і чіткість переходів збільшується, але білий і чорний так і залишаться відтінками сірого.

Малюнок 1

Якщо робити лінії, зображені на малюнку 1, тонше і зрушувати їх ближче один до одного, то в один момент об'єктив вже не зможе бачити, що це чергування білих і чорних ліній - буде видно тільки сірий фон. Цей показник можна виміряти в «лініях на міліметр» для конкретного об'єктива (припускаючи, що матриця фотоапарата володіє достатнім дозволом і не виступає обмежуючим фактором). Для зацікавлених: терміни «пара ліній» і «лінія» в даному випадку взаємозамінні - просто тому що для оптики «лінія» вже передбачає наявність фону - інакше її не видно. Показник роздільної здатності, відповідно, це вимір найдрібніших деталей, які здатний розрізнити об'єктив в лініях на міліметр. Саме дозвіл - укупі з контрастністю - і дає нам відчуття різкості. Часто дозвіл (здатність об'єктива чітко розрізняти дрібні об'єкти) називають «мікроконтрастом».

малюнок 2

Малюнок 2 аналогічний малюнку 1, тільки лінії на ньому тонше і відстань між ними менше. Зверніть увагу, що малюнок 2-3 - наш символ «не особливо Кузява об'єктива» - вже знаходиться практично на межі роздільної здатності: то, що сірий прямокутник складається з чорних і білих ліній швидше вгадується, ніж чітко бачиться. Малюнки 2-4 і 2-5 - краще, чого я зміг домогтися постобработкой з малюнків 2-2 і 2-3. На відміну від випадку з контрастністю, обробка в графічному редакторі роздільною здібності не додає. Малюнок 2-4 краще малюнка 2-2, але все одно явно гірше малюнка 2-1. Малюнок 2-5 показує деяке поліпшення малюнка 2-3, але незначно, та й артефакти постобробки з'явилися. На відміну від контрастності, дозвіл (воно ж - мікроконтраст) покращено при обробці в графічному редакторі бути не може. Вже коли немає його в зображенні, то і взяти ніде, яким би фотошопний гуру ви не були. (Дозвіл надзвичайно важливо при друку фотографій великих розмірів, але не для jpeg для інтернету. Для останніх головне - контрастність).

MTF

MTF (modulation transfer function) - це спосіб вимірювання максимальних контрастності і дозволу, на які здатний об'єктив. Формула підрахунку проста: максимум-мінімум / максимум + мінімум. Для прикладу припустимо, що білий = 1, а чорний = 0. Для кожної пари ліній на малюнку 1-1 і малюнку 2-1 максимум дорівнює одиниці (біла ліній в кожній парі повністю біла), а мінімум дорівнює 0 (чорна лінія повністю чорна ). Звідси, MTF пари ліній в хорошому дозволі дорівнює 1 (1-0 / 1 + 0). Але в реальності, об'єктив не може передати всю інформацію, і контрастність втрачається. Виміряємо малюнок 2-2: максимальне значення самого світлого ділянки становить 0,67 і мінімальне значення самого темного ділянки - 0,33 (об'єктив не здатний чітко розділяти білі і чорні лінії - вони у відтінках сірого). І MTF тому буде дорівнює 0,34 (0.67-0.33 / 0.67 + 0.33). Малюнок 2-3 має MTF 0,08. Для отримання даних фотографуються спеціальні мішені.

Звідси: MTF інформує про здатність об'єктива розрізняти білі і чорні лінії: значення, рівне 1, говорить про те, що лінії діляться на повністю білі і повністю чорні. Значення нижче одиниці говорять, що білий - вже не чисто білий, а чорний - не чисто чорний, і, наприклад, значення MTF в 0,5 каже, що темна частина відрізняється від світлої в два рази, але самі лінії ще помітні.

Якщо тестувати об'єктиви на двох різних за розміром наборах ліній, один набір 10 ліній / мм, інший - 30 ліній / мм (не забувайте, що терміни «лінія» і «пара ліній» обидва позначають одну чорну і одну білу лінію), вийдуть два показника. Здатність об'єктива чітко передавати великі лінії говорить про хорошу контрастності об'єктива. Здатність же до вирішення дрібних ліній (30 ліній / мм) показує хорошу роздільну здатність (або мікроконтраст).

графіки MTF

Припустимо, що ми отримали дані MTF об'єктива: результат в 0,95 для 10 ліній / мм і 0,7 для 30 ліній / мм. Це дає можливість порівнювати якість цього об'єктива з іншими об'єктивами. Але отримані дані відповідають зображенню, що отримується центральною частиною об'єктива, а нам відомо, що по центру об'єктиви дають найкращий результат, а ось кути і краю зображення можуть серйозно програвати. Тому об'єктиви тестують не тільки по центру, але і на всьому протязі до краю лінзи. Дані відображають на графіку, що показує наскільки хороша MTF цього об'єктива від центру і до самого краю - і на 10 лініях / мм і на 30. Товсті лінії на графіку відповідають даним, отриманим на 10 лініях / мм, тонкі - на 30 лініях / мм. Приклад наведено на малюнку 3. За вертикальної осі показуються дані контрасту (від 0 до одиниці: одиниця відповідає 100% передачі контрасту, 0,9 - 90 відсоткової, 0,8 - 80% і так далі). Деякі виробники йдуть далі: тестують об'єктив на повністю відкритій діафрагмі і на значенні діафрагми, що забезпечує найкращі результати, скажімо, на f8. Графіки, що містять таку інформацію, різнокольорові: колір ліній відповідний різним значенням діафрагми буде різним. На наведеному малюнку чорна лінія відноситься до даних, отриманих на f8, синя - до даних, отриманих на повністю відкритій діафрагмі.

малюнок 3

Що ж говорить про об'єктив наведений графік? Результати на 10 лініях / мм перевершують результати, отримані на 30 лініях / мм - це очевидно. На діафрагмі f8 (чорні лінії на графіку) об'єктив дає різку картинку від центру і до 3/4 відстані до краю. На відстані 15 мм від центру показники - особливо на 30 ліній / мм (дозвіл) - падають. В огляді це відіб'ють так: «Мильноват / м'який по краях навіть на прикритих діафрагмах». Сині лінії мвідетельствуют, що об'єктив по центру дає непогані результати, але різкість падає до краю кадру. Як це застосувати до реальної ситуації? Пейзажний фотограф, переважно знімає на прикритих діафрагмах, скаже, що його екземпляр об'єктива різкий. Таку ж відповідь, швидше за все, піде і від портретного фотографа, який в більшості випадків розміщує основний об'єкт по центру зображення навіть на відкритих діафрагмах. Весільний же фотограф, який часто використовує діафрагму 2.8 заявить, що об'єктив «мильний до неможливості ним користуватися», тому що всі об'єкти по краях кадру будуть нечіткими. І всі вони будуть праві.

Справжні графіки МТФ трохи складніше наведеного прикладу: є ще одна деталь. Дозвіл об'єктивів відрізняється в залежності від того, як спрямовані пари ліній (штрихів) на мішені. Тому лінії на мішені розташовують по-різному. Якщо лінії паралельні радіусу об'єктива (нагадаю, що радіусом буде будь-яка пряма лінія, проведена від центру об'єктива до його краю) вони називаються сагиттально орієнтованими (або іноді - радіальними); лінії, розташовані перпендикулярно радіусу називаються тангенціальними. На малюнку буде зрозуміліше, ніж на словах - малюнок 4 дає приклад тих і інших.

малюнок 4

Зазвичай дані отримані з сагиттальних ліній відображаються суцільною лінією, а дані з тангенціальних - переривчастою або пунктирною. Приклад графіка, що містить таку інформацію наведено на малюнку 5.

малюнок 5

Товсті лінії показують дані MTF на 10 лін. / Мм (наскільки хороший контраст об'єктива). Тонкі - роздільну здатність. Практично для всіх об'єктивів застосовні наступні оцінки: MTF вище 0.8 - чудово, 0.6-0.8 - добре, 0.4-0.6 - задовільно, нижче 0.4 - м'яко кажучи «дуже не дуже". Товсті лінії на прикладі (Малюнок 5) показують чудову контрастність на діафрагму f8 практично по всьому полю (товста чорна лінія); хорошу контрастністю по центру і на відстані до половини / трьох чвертей від центру на відкритій діафрагмі (товста синя лінія). Тонкі лінії (що вказують на роздільну здатність об'єктива) говорять про хороше, але не чудовому результаті на f8 (тонкі чорні лінії) і дуже середньому на f2.8 (тонкі сині лінії).

Ще карта: якщо суцільні і переривчасті лінії (що відображають дані, отримані з сагиттальних і тангенціальних ділянок на мішені) йдуть поруч, пліч-о-пліч, то зона нерізкості об'єктива буде м'якою і красивою (гарне «боке»); якщо вони знаходяться на відстані один від одного, зона нерізкості буде c спотвореннями і негарна (погане боке). Відповідно, чим ближче один до одного суцільні і пунктирні лінії, тим краще.

Приклади порівнянь MTF

Кілька зауважень:

• не варто покладатися тільки на графіки MTF - навряд чи вони скажуть що-небудь про помилки автофокусу, віньєтування, механічні характеристики об'єктива або як виготовлення.

• Телефотооб'єктиви спочатку якісніше ширококутних об'єктивів - не намагайтеся порівнювати їх між собою.

• Акуратніше користуйтеся графіками MTF різних виробників. Дані представляються по-різному, використовуються різні методи тестування. Іноді, як у випадку з Canon, графік будується комп'ютером на основі схеми об'єктива. Canon публікує докладні графіки MTF своїх об'єктивів. Для зум-об'єктивів - навіть з даними на різних фокусних. Але на деякі «особливо вдалі» моделі графіків годі й шукати. Nikon і Sigma - як правило - призводять графіки MTF на відкритих діафрагмах - без даних на f8. Tamron і Tokina взагалі намагаються не публікувати графіки MTF своїх об'єктивів.

Але навіть з урахуванням цих обмежень інформація графіків MTF може бути вельми і вельми корисною.

Давайте спробуємо "прочитати" порівняти графіки MTF декількох об'єктивів.

З сайту Canon

Дивимося на графік MTF об'єктиву Canon EF 28-135 / 3.5-5.6 IS USM. Нагадую, що товсті лінії говорять про контрастність, тонкі - про дозвіл; чорні - про роботу на відкритій діафрагмі, блакитні - на діафрагму f8.

На 28 мм на прикритої діафрагмі об'єктив відмінно відпрацьовує за контрастом, хоча є певна падіння дозволу до краю кадру. Дозвіл до країв падає різкіше, а й тут майже не опускається нижче 0,6 - «задовільного» показника. На повністю відкритій діафрагмі все непогано по центру об'єктива і до 15 мм від центру - потім досить різке падіння показників. Відповідно, на короткому кінці об'єктив дуже непоганий на відкритій і добре відпрацьовує на прикритих діафрагмах на кроп, на повноформатної зеркалке краю будуть мильновати на відкритій.

На 135 мм показники краще. Об'єктив можна використовувати на відкритій навіть на повноформатної матриці, на закритих діафрагмах ні по контрастності, ні по вирішенню нарікань немає.

Суцільні лінії графіка знаходяться на великій відстані від переривчастих: це показник не особливо симпатичного боке. Так що чекати гарного розмиття не варто ні на відкритій, ні на закритій діафрагмах на будь-яких фокусних.

Графік MTF тільки підтверджує моя суб'єктивна думка про Canon EF 28-135 / 3.5-5.6 IS USM: робоча конячка, зручний штатник, що не хапає зірок з неба, але відробляє кожен витрачений рубль.

Для порівняння наводжу графік MTF Canon EF 24-105 / 4 L IS USM - об'єктива, який дорожче в три рази.

З сайту Canon