Op de website van lenzenbouwers vind je vaak een grafiek met rode en blauwe lijnen: een MTF-grafiek. Die afkorting staat voor ‘Modulation Transfer Function’. Een MTF-grafiek geeft twee eigenschappen van een objectief weer: het contrast en het scheidend vermogen.
In deze context betekent contrast: het vermogen om te onderscheiden tussen verschillende lichtintensiteiten. Het scheidend vermogen staat voor hoe goed het objectief kleine details kan onderscheiden. (Scheidend vermogen wordt ook wel ‘resolutie’ genoemd, maar die term wordt in het gewone taalgebruik meestal gebruikt om naar het aantal pixels op een sensor te verwijzen. Om verwarring te vermijden hanteren we in deze tekst consequent de term ‘scheidend vermogen’ als het over een objectief gaat).
Voor de kwaliteit van een objectief zijn scheidend vermogen en contrast allebei belangrijk. Een goed objectief moet voldoende details oplossen en tegelijkertijd een voldoende hoeveelheid contrast hebben om die details van elkaar te kunnen onderscheiden.
Hoe wordt MTF gemeten?
MTF is niet anders dan een mathematische manier om het scheidend vermogen en contrast in een getal uit te drukken. Daartoe worden testpatronen met hele fijne afwisselend zwarte en witte lijntjes gefotografeerd – meestal een patroon met 10 lijnparen per millimeter (lp/mm) en een nog fijner patroon met 30 lijnparen per millimeter.
Het testpatroon wordt in twee verschillende oriëntaties gebruikt. Stel je een diagonale lijn voor die vanuit het midden van een sensor naar een van de hoeken loopt. Als het testpatroon evenwijdig met de diagonaal loopt, spreken we van sagittale lijnen. Als het testpatroon dwars op de diagonaal staat, spreken we van meridionale lijnen.
Het testpatroon wordt ook nog eens op verschillende posities gemeten. Stel je weer die diagonaal voor: de meting gebeurt zowel in het midden (het centrum van de lens) als op verschillende posities op die diagonaal. Zo kun je nagaan of het contrast en het oplossend vermogen afnemen naar de beeldrand toe.
Uitleggen hoe de berekening zelf gebeurt zou ons te ver leiden. Op de website van ZEISS vind je de hele wiskundige uitleg.
Een MTF-grafiek lezen
Hoe interpreteer je nu een MTF-diagram? Als voorbeeld gebruiken we het bovenstaande MTF-diagram van het NIKKOR Z 50mm f/1.8 S objectief.
Op de verticale Y-as staat het (vereenvoudigde) resultaat van de modulatiefunctie. 1 is perfect, 0 is barslecht. Op de horizontale X-as staat de afstand tot centrum van het objectief (in millimeter).
Meestal worden er vier gekleurde lijnen afgebeeld. De rode lijnen zijn het resultaat van de metingen met 10 lp/mm voor het sagitalle (volle lijn) en meridionale patroon (gebroken lijn), en zeggen vooral iets over het contrast van het objectief.
De blauwe lijnen zijn het resultaat van de metingen met 30 lp/mm voor het sagitalle (volle lijn) en meridionale patroon (gebroken lijn), en zeggen vooral iets over het oplossend vermogen van het objectief.
Wat zeggen de cijfers?
Bij een ideaal objectief zouden de vier lijnen allemaal perfect horizontaal lopen met als modulatiefunctie-waarde 1. In de praktijk bestaan er geen ideale objectieven. Het is dan ook normaal dat de blauwe lijnen (gemeten aan 30 lm/mm) lager liggen dan de rode lijnen (gemeten aan 10 lp/mm). Voor de rode lijnen geldt dat alles wat boven 0,9 ligt erg goed is. Voor de blauwe lijnen is een resultaat boven 0,7 goed.
Aan het verloop van de lijnen kan je zien of het objectief aan de beeldrand even goed scoort als in het midden. Bij het NIKKOR Z 50mm f/1.8 S objectief in bovenstaande grafiek wordt het oplossend vermogen (blauwe lijnen) duidelijk minder voorbij 15mm van het beeldmidden.
Een MTF-grafiek geeft ook een indicatie van hoe mooi de achtergrondonscherpte (bokeh) zal zijn. Als de volle lijnen en gestreepte lijnen mooi parallel lopen, zal de onscherpte erg zacht zijn. Wijken de lijnen fel af, dan krijg je een drukke achtergrond. In de praktijk bepalen ook andere factoren de kwaliteit van de bokeh, zoals het aantal en de vorm van de diafragmalamellen.
Beperkingen van MTF-diagrammen
Hoewel een MTF-diagram nuttige informatie toont, heeft het heel wat beperkingen. Meestal wordt alleen gemeten met het diafragma volledig open. In de praktijk zijn objectieven echter scherper als je een paar stops diafragmeert – maar dat zie je dus niet op het diagram, tenzij de fabrikant de MTF ook met kleinere diafragma’s meet.
Bij zoomobjectieven wordt meestal alleen op de kortste en langste brandpuntsafstand gemeten. Hoe het objectief in het tussenliggende bereik presteert, kan je daar niet uit afleiden.
Bovendien heeft elke fabrikant heeft zo zijn eigen manier om MTF te berekenen. Daardoor zijn diagrammen niet zonder meer te vergelijken tussen merken – een 50mm F1.8 van Nikon en pakweg Sigma, bijvoorbeeld. Binnen hetzelfde merk kan je wel vergelijken.
Ten slotte worden MTF-diagrammen soms niet gemeten (op basis van een reëel objectief) maar berekend (op basis van het optisch ontwerp en de gebruikte glassoorten). In een ideale wereld geeft een objectief hetzelfde resultaat als de theoretische berekening, maar we leven niet in een ideale wereld.
Conclusie
Op een MTF-diagram zie je in één oogopslag heel wat nuttige informatie over de kwaliteit van een objectief. Maar een MTF-diagram zegt niet alles. Er gaat niets boven een echte test waarbij je het objectief ook op je camera zet en er foto’s mee maakt – daar is het voor gemaakt.
Eén reactie
U begon dit stukje zo prima met: “Om verwarring te vermijden hanteren we in deze tekst consequent de term ‘scheidend vermogen’ als het over een objectief gaat).”
Maar toch, eindje verder, trapt u in de veelvoorkomende val scheidend vermogen “oplossend vermogen” te noemen; afwassopje heeft oplossend vermogen (hopelijk, anders werkt het niet 😉 ) maar als iedereen nu eens onthoudt dat optisch scheidend vermogen natuurkundig iets, afkomstig uit de astronomie, is maakt niemand meer deze verwarrende vergissing.