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Interpretar las MTF

Miércoles, 26 de Enero de 2011 00:45

capturaSigmaLa definición con la que percibimos una imagen es una relación entre la cantidad de detalle y nivel de contraste. Por tanto la relación entre el % de contraste y la resolución de un objetivo da lugar a un fenómeno llamado Modulation Transfer Function (MTF) o también conocidas como curvas de transferencia de contraste.

El rendimiento de un objetivo se realiza a partir del llamado Test de Resolución de la USAF (US Air Force) . Este test está diseñado para discernir el número de líneas pares que somos capaces de percibir por mm, para una ampliación y distancia de observación concretas. La carta de resolución de la USAF está compuesta por un patrón de líneas pares (3 negras y 3 blancas) numeradas. De la observación de una fotografía de esta tabla, contemplada a una distancia concreta, somos capaces de determinar la resolución de una óptica.

testRes56Como vemos en la observación de una de estas cartas, también llamadas miras (targets), hay una relación evidente entre la resolución con la que percibimos la imagen y la sensación de contraste que nos ofrecen los conjuntos de líneas. Por tanto, los gráficos MTF nos van a arrojar información respecto a la nitidez del objetivo, pero también el contraste que es capaz de reproducir.

De estos ensayos deducimos que la sensación de nitidez está íntimamente ligada al contraste. A mayor contraste, mayor sensación de nitidez y a menor contraste, más nos costará determinar el grado de nitidez de una imagen.

Los famosos gráficos MTF que acompañan a promociones y manuales de instrucciones de nuestras lentes se deducen a través de estos ensayos.

nikon35mm1.8__MTFLos gráficos MTF representan en el eje Y el % de contraste. Los valores oscilan entre 1 y 100% aunque se expresan de 0 a 1. Donde 0 sería la incapacidad para distinguir los pares de líneas debido a la ausencia total de contraste entre las líneas blancas y las negras.
En el eje X se expresa la distancia en mm respecto al centro del círculo de imagen. Por tanto, sería el radio del círculo de imagen, habitualmente de 21,6mm aunque como veremos más adelante, puede variar.
Como tendremos ocasión de observar, en casi todos los gráficos MTF las curvas decrecen cuanto más se aproximen a los extremos de la lente, ya que habitualmente el rendimiento de éstas decrece según nos alejamos del centro. Por tanto, cuanto más horizontales sean las curvas, más constante será el comportamiento de la óptica a lo largo de su radio. Lo habitual es que las ópticas de focal corta (angulares) tengan una cierta pendiente hacia la derecha del gráfico, mientras que las de focal larga (teleobjetivos) tienen una mayor tendencia a mantener la horizontalidad.

Habitualmente, salvo que se especifique lo contrario, los gráficos MTF se realizan al máximo de apertura del diafragma. Sin embargo, también es habitual que se combinen con curvas generadas a f 8, donde el objetivo presenta un rendimiento óptimo.

Los MTF poseen dos curvas dobles dibujadas de forma más o menos estandardiza y que discurren de forma paralela:

MTF_nikon_dx_18-55La superior “continua” es la medida para 10 líneas pares por milímetro en el eje sagital.
La superior “discontinua” es la medida para 10 líneas pares por milímetro en el eje meridional.
La línea superior expresa la capacidad de contraste. A valores próximos a 1, mayor capacidad para registrar el contraste por parte de la lente, por tanto, mayor calidad. Si las líneas están por encima de 0.8 se considera un objetivo de calidad excelente; por encima de 0.6 es aceptable.

La línea inferior “continua” es la medida para 30 líneas pares por milímetro en el eje sagital.
La línea inferior “discontinua” es la medida para 30 líneas pares por milímetro en el eje meridional.
La línea inferior generada con líneas mucho más delgadas expresa el poder de resolución subjetivo, por tanto la lente será mas nítida.

sagitales-meridionales-MTFLas mediciones sagitales son el resultado de colocar las líneas trazadas desde el margen inferior izquierdo al margen superior derecho. Y las mediciones Meridionales son trazadas desde el margen inferior izquierdo al margen superior derecho. Esta distribución particular de líneas se concibe para el estudio del astigmatismo de la lente.

La desviación entre la líneas meridional y sagital indican el astigmatismo y curvatura de campo. Habitualmente cuanto más se tiende a los extremos del círculo de imagen, mas evidente son estos defectos. Por tanto, las líneas continua y discontinua presentarán una tendencia a la separación.
Sin embargo, un mínimo de astigmatismo, junto a un orificio de un diafragma lo mas circular posible, genera un desenfoque o Bokeh “agradable”.

Cuando las líneas sagitales son superiores a las meridionales, el desenfoque toma un aspecto de movimiento radial (motion blur), en sentido del eje de la imagen hacia el exterior. Cuando meridional es mayor que Sagital, los objetos se difuminan en dirección opuesta.

La respuesta MTF varía en función de la apertura del diafragma. Los mejores resultados se obtienen en el llamado “sweet spot” habitualmente situado entre f/8 y f/16 independientemente de si se trata de un sensor “full frame” o un “recortado”, o del número de megapixels.

Otro factor relevante en las curvas MTF aparece al aplicarlas sobre sensores de distinto tamaño, o lo que es lo mismo con un radio de círculo de imagen menor. Por ejemplo, un sensor APS (23x15mm) posee un radio de 14,4mm muy inferior a los 21,6mm del formato tradicional de 35mm.
Este fenómeno hace que las zonas más afectadas por aberraciones, nitidez y contraste de un objetivo (los extremos) no lleguen a bañar nuestro sensor APS. Por tanto, obtendríamos un mejor rendimiento de la óptica. Este fenómeno es correcto, sin embargo la impresión de una imagen resultante de un sensor APS deberá ser ampliada 1.5 veces más que el habitual 24x36 (35mm). Para ser mas correctos, las tradicionales curvas creadas a 10 y 30 Lp/mm deberían ser a 7 y 20 Lp/mm respectivamente. Así que debemos ser cautos al evaluar un gráfico MTF de una óptica montada sobre un sensor APS, ya que los habituales gráficos pueden resultar poco determinantes.

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