Lensfabrikanten publliceren regelmatig plaatjes, “MTF charts”, van het (bijna altijd: berekende) contrast van een lens. De MTF is een maat voor het contrast. Met andere woorden: Hoe zwart is zwart en hoe wit is wit? Bij MTF100 is het contrastverschil tussen zwart en wit maximaal en bij MTF10 is het verschil tussen zwart en wit bijna niet meer te zien. Bij de MTF wordt meestal een schaal van 1 tot 100 gebruikt. Soms wordt het contrast weergegeven op een schaal van 0 tot 1. Verwarrend, want in beide gevallen gaat het om het contrast.
MTF meting = contrastmeting
Scherpte wordt bepaald door:
- contrast cq de grote contouren (dat wat je nog ziet, als je je ogen hebt dichtgeknepen)
- micro-contrast of resolutie (dat wat je ziet, als je er met je neus bovenop zit)
Om de resolutie van camera’s en lenzen te testen, worden testkaarten gebruikt met patronen van afwisselend zwarte en witte lijnen (MTF= Modulaire Transmissie Functie). Om twee lijnen van elkaar te onderscheiden, heb je minstens 1 zwarte en 1 witte lijn nodig. Daarom werd in het tijdperk van de analoge fotografie (waar bijna iedereen een filmpje met een hoogte van 24 mm gebruikte) de scherpte van een lens uitgedrukt in lijnenparen per mm (lp/mm).
Hoe fijner het patroon, des te lager is het contrast. Het bleek dat een lijnenpatroon van 20 lijnen per mm (10 lp/mm) correleert met het contrast dat een menselijk oog waarneemt. Een lijnenpatroon van 30 lp/mm is een bruikbare indicator voor de detaillering, het microcontrast, van een foto. Daarom tonen lensfabrikanten grafieken van contrastberekeningen voor zowel circa 10 lp/mm als circa 30 lp/mm. Het aantal lp/mm verschilt soms per fabrikant, waardoor je de grafieken niet met elkaar kan vergelijken. Het verschil tussen 30 lp/mm en 40 lp/mm lijkt niet groot, maar het is veel moeilijker om nog een hoog contrast te realiseren voor een patroon met 40 lp/mm dan 30 lp/mm.
Hoe goed is een full frame / FX lens op een camera met een kleinere sensor?
Laat het rechter deel van de MTF chart weg.
In een MTF chart zoals lensfabrikanten die op hun websites publiceren, wordt het contrast op de verticale as uitgezet. Op de horizontale as zie je de afstand vanaf het centrum van de sensor. Voor een full-frame lens loopt de horizontale as van 0 tot 21 mm, voor een DX lens van 0 tot 15 mm en voor een micro-43 lens tot 11 mm.
In een MTF chart wordt het berekende contrast (10 lijnenparen per mm: lp/mm) en micro-contrast (30 lp/mm) met meerdere lijnen weergegeven, zoals in blauw en rood in onderstaand plaatje. Hoe hoger het contrast, hoe beter. En naarmate je meer naar de hoeken (naar rechts in de grafiek) gaat, des te lager het contrast wordt. Helaas hangt het contrast af van de richting van de lijnenpatronen die je bekijkt. Daarom staan er in onderstaand grafiekje twee rode lijnen (ononderbroken: Sagittal en stippellijn: Meridional) en twee blauwe lijnen. Hoe hoger, hoe beter. Maar ook het aantal lp/mm is sterk van invloed op het contrast. Een MTF van 0.8 is goed voor 10 lp/mm, maar zwak voor 5 lp/mm. Minder dan 0.4 wordt problematisch voor 30 lp/mm, maar is een knappe prestatie voor 50 lp/mm . In onderstaande voorbeeld is het contrast in de uiterste hoeken nog altijd erg goed, maar worden de fijne details niet meer scherp weergegegeven. Dat is niet ongebruikelijk en komt zelfs in MTF charts van sommige, heel goede objectieven voor.
MTF met of zonder diffractie
Diffractie is een natuurlijk verschijnsel dat sterk van invloed is op de scherpte van een foto: licht wordt verstrooid als het een opening (diafragma) passeert. Hoe kleiner het diafragma, des te meer het licht wordt verstrooid. Daarom geeft een opname bij f/22 weliswaar een grote scherptediepte, maar is de opname zichtbaar minder scherp dan een opname gemaakt bij f/5.6. Als de berekeningen voor de MTF charts geen rekening houden met de invloed van diffractie, dan geven ze een te rooskleurig beeld. Het wordt vrijwel nooit vermeld bij MTF charts of er wel of geen rekening is gehouden met diffractie. Sigma toont (volgens mij als enige fabrikant) op de global website grafieken van berekeningen waarbij wel rekening wordt gehouden met diffractie. Het contrast is in die grafieken lager dan in de garfieken die gebruikelijk worden getoond, maar die grafieken benaderen de praktijk dichter. Somige lensfabrikanten (Canon, Nikon, Sigma) tonen grafieken van berekeningen, enkele anderen (Leitz, Leica) van daadwerkelijke metingen van het contrast. Vaak kom je MTF charts tegen, zonder vermelding van het diafragma of brandpuntsafstand. Pas dus op bij het vergelijken van MTF charts van verschillende fabrikanten.
- Canon, Nikon en Sigma publiceren MTF charts met 10 en 30 lp/mm
- Leica publiceert MTF charts met 5, 10, 20 en 40 lp/mm
- Panasonic publiceert MTF charts met 20 en 40 lp/mm
- Olympus publiceert MTF charts met 20 en 60 lp/mm
- Zeiss publiceert MTF charts me 10, 20 en 40 lp/mm
MTF: Sagittal (radial) vs Meridional (tangential)
Tangential = verticaal & Sagittal = horizontaal
Bovenstaand figuur is afkomstig van de site van Nikon. Het maakt uit of je het contrast van een lijnenpaar evenwijdig aan de straal van de lens (de lijn van het centrum naar buiten) bekijkt of juist van een lijnenpaar loodrecht op de straal van een lens. Daarom hebben testkaarten testpatronen voor het contrast (weinig lp/mm) en de resolutie (hoge lp/mm) die loodrecht op elkaar staan.
- Lijnen evenwijdig aan de straal geven de Sagittal (=Radiale) MTF
- Lijnen loodrecht op de straal van de lens geven de Meridional (=Tangential) MTF
Meestal is de Sagitale/radiale MTF (“horizontal MTF”) hoger dan de Meridonale/tangentiale resolutie (“vertical MTF”). Het verschil tussen radiale en tangentiale MTF wordt astigmatisme genoemd en heeft een correlatie met de bokeh kwaliteit. Lenzen met astigmatisme vertonen ook meer kleurfouten. Als het verschil tussen een ononderbroken en een stippel-lijn klein is, dan is dat een indicatie voor een mooie bokeh en weinig kleurfouten.
Eigenlijk zou je voor ieder diafragma en bij zoomlenzen voor iedere brandpuntsafstand een MTF chart willen bekijken om een indruk te krijgen van de beeldkwaliteit. Canon publiceert MTF charts met daarin de berekende MTF (een ononderbroken lijn voor de Sagittal MTF & een stippellijn voor de Meridonal MTF) bij volle opening (blauw) en bij f/8 (zwart). De dikke lijnen zijn voor het berekende contrast (10 lp/mm). De dunne lijnen voor het micro contrast (30 lp/mm). Voor veel fotografen is het ingewikkeld om uit dergelijke plaatjes af te lezen of je met een goede of een slechte lens te maken hebt. Bovendien zijn deze grafieken meestal gebaseerd op berekeningen. En die zijn meestal wat optimistischer dan de praktijk.
MTF diagrammen voor de Canon EF 24-70 mm f/2.8 L mk2
Op Photozone staan een paar richtlijnen hoe je een MTF chart interpreteert van een lens die twee stops is gediafragmeerd:
- 40 lp/mm curve: >65% in het centrum (links) en >20% in de hoeken (rechts)
- 20 lp/mm curve: >80% in het centrum en >45% in de hoeken.
- 10 lp/mm curve: bijna gelijk aan de 5 lp/mm curve.
- 5 lp/mm curve: >95% over de hele X-as
Resolutie metingen: MTF 50
Er zijn verschillende manieren om de resolutie te meten. Colorfoto meet bijvoorbeeld bij welke resolutie het onderscheid tussen zwart en wit vrijwel niet meet zichtbaar is (MTF10: het verschil tussen de donkerste en de lichtste kleur is nog maar 10%). Dit wordt ook wel aangeduid met grensresolutie. Deze meetwaarde komt het dichtst in de buurt bij het aantal pixels op de sensor (soms aangeduid met de Nyquist frequentie). Omdat onze ogen de combinatie van contrast en details ervaren als scherpte, is alleen het bepalen van de grensresolutie niet voldoende als je wil weten of een lens scherp is of niet. Daarom meet Colorfoto ook het globale contrast. Uit de MTF grafieken van Colorfoto valt af te lezen dat de MTF50 ongeveer 30% lager ligt dan de MTF10.
De meeste lenstesters gebruiken de MTF50 (MTF50: het verschil tussen de donkerste en de lichtste kleur is 50%), omdat er van uit wordt gegaan dat deze contrastmeting het best correleert met de scherpte die het menselijk oog ervaart. Dat is in overeenstemming met onze ervaringen: een foto gemaakt met een lens met een hoge MTF50 ziet er scherper uit dan een foto gemaakt met een lage MTF50. Als alle omstandigheden, testcamera, afstand tot het onderwerp, sluitertijd, diafragma, ISO, etc. verder gelijk zijn, natuurlijk.
