Close

De MTF grafiek – De snelste manier om een ‘lens’ te beoordelen op zijn waarde.

De snelste manier om een ‘lens’ te boordelen op zijn waarde.

De meeste fotografen kijken bij de aanschaf van een objectief vaak allereerst naar de prijs en de lichtsterkte. Daarna wordt waarschijnlijk pas gekeken hoe ‘scherp’ de ‘lens’ is die je wilt kopen. Een objectief dat van hoek tot hoek volledig scherp is, die is zijn gewicht in goud waard. Althans, dat willen de objectlevenmakers je graag doen laten geloven. Maar hoe kun je nu eigenlijk zelf zien op basis van de gegeven specificaties van de fabrikant hoe ‘scherp’ een objectief is vóórdat je hem hebt gekocht. Immers je wil graag vooraf al weten wat je mag verwachten van het oplossend vermogen, de contrastweergave en zelfs de scherptediepte? In deze blog leg ik het je uit dat dit kan door het kunnen lezen en interpreteren van een zogenoemde MTF grafiek!

Objectieven en lichtbrekingen

Wie net een nieuw objectief heeft gekocht heeft ongetwijfeld gezien dat er in de doos ook een boekje zat en dat in dat boekje een aantal grafieken afgebeeld staan. Die grafieken kwam je misschien ook al tegen toen je op internet ging zoeken naar meer informatie over de ‘lens’ die je op het oog had, of net hebt gekocht.Over het algemeen gezien zal zo’n grafiek er ongeveer als volgt uit zien:

Een voorbeeld van een MTF grafiek, maar wat betekent zo’n grafiek eigenlijk?

Je ziet op die grafiek een aantal lijnen getekend die bestaat uit vaste lijnen en gestippelde lijnen. Je ziet ook dat die lijnen over het algemeen genomen aan het einde van de grafiek een neerwaartse richting volgen. Soms lopen deze lijnen zelfs tot bijna helemaal beneden.

Zo’n grafiek zoals je hierboven ziet noemen we een ‘MTF grafiek’. De afkorting MTF staat daarbij voor ‘Modulation Transmission Function’. Dat is zoals je ziet een hele mond vol met technische termen. Ik neem het je niet kwalijk als je niet in één keer begrijpt waar dat voor staat. Gelukkig ook maar want anders zou ik deze blog ook niet hoeven te schrijven.

Deze grafiek geeft eigenlijk aan hoe het licht door het objectief wordt verwerkt. Licht wordt binnenin een objectief namelijk door de verschillende lenzen en lensgroepen aantal keer verbogen, om uiteindelijk zo recht mogelijk op de sensor te belanden.

Je kunt daardoor ook zeggen dat de MTF grafiek aangeeft hoe een objectief omgaat met de scherpte- en contrastweergave. We noemen dat het ‘oplossend vermogen’. Zo’n grafiekje verteld je daarmee iets over de scherpte waarmee een opname kan worden gemaakt.

De meeste fabrikanten tonen de prestaties van hun objectieven op basis van het grootst mogelijke diafragma waarover het objectief beschikt. Bij een zoomlens worden altijd twee grafieken weergegeven. De ene grafiek is dan op basis van de kortste brandpuntsafstand. De tweede grafiek geeft de prestaties van het objectief weer op basis van de langste brandpuntsafstand (wanneer er volledig is ingezoomd).

Waarom is het handig om een MTF grafiek te kunnen lezen?

Het kunnen lezen van een MTF grafiek kan je enorm helpen bij het maken van de keuze voor een objectief dat je graag zou willen aanschaffen. Het is bovendien een objectieve manier om een ‘lens’ te kunnen beoordelen op zijn kunnen.

Zo geeft een MTF grafiek je informatie over de scherpte en het oplossende vermogen van een objectief wanneer deze wordt gebruikt bij een ‘vol open’ diafragma. Je kunt namelijk aan de grafiek aflezen hoe de contrastweergave is en je kunt zien hoe zuiver het beeld is (astigmatisme) en hoeveel kleurverschuiving (chromatische aberratie) er kan optreden. Zo’n grafiek verteld je zelfs iets over de te verwachte bokeh (achtergrondonscherpte).

Het is dus erg nuttig om zo’n grafiek te kunnen lezen, want het verteld je veel over de prestaties van een lens.

Het perfect ontworpen en gefabriceerde objectief zou al het licht doorlaten en kent een perfecte breking van de lichtstralen. Iedere foton (lichtdeeltje) dat daarbij het objectief binnenkomt zou dan ook op de sensor kunnen landen. Helaas het perfecte objectief kan niet worden geproduceerd. Sterker nog. Juist doordat er wat lichtverlies optreedt krijgt ieder objectief zijn eigen charme.

De lensopbouw van een Fujinon XF16-55mm f2.8 objectief. Licht wordt door verschillende lensdelen gebroken.

Geen enkel objectief is namelijk 100% doorzichtig. Ieder lensdeel heeft immers een bepaalde dikte en het gebruikte glas kenmerkt zich door zijn eigen dichtheid. Het licht wordt door iedere lens in een objectief ietsjes verbogen en door deze brekingen van het licht zal ook niet al het licht de sensor van je camera kunnen bereiken.

Dit verlies van licht wordt uitgedrukt als de ‘contrastweergave’.

Je moet dat zien als hoe minder licht de sensor bereikt, hoe hoe minder verloop er is tussen helder en donker. Er zijn dan dus minder ‘tinten’ beschikbaar. Minder verschillende tinten betekent dus verlies aan contrast.

Contrast vormt het fundament voor de resolutie. Een goede contrastweergave betekent namelijk ook dat alle contouren duidelijk zijn afgetekend. We noemend dit resolutie of scherpte. Hoe meer details door onze ogen kunnen worden onderscheiden hoe hoger de resolutie.

De hoeveelheid contrastweergave en de scherpte resulteert in het zogenoemde oplossende vermogen van een objectief.

Het oplossende vermogen van een objectief op waarde schatten

Om te weten hoe goed de resolutie is van een objectief meten we dat af aan het aantal lijnen of lijnparen per millimeter (lp/mm) die we (gemiddeld gezien) met het blote oog nog kunnen onderscheiden. Zo verkrijg je een objectieve meting.

De weergave van het oplossende vermogen van een objectief wordt over het algemeen in een grafiek weergegeven op basis van twee verschillende resoluties: 10lp/mm (lage resolutie) en 30 lp/mm (hoge resolutie). De meting die wordt uitgevoerd op 10lp/mm is voor de contrastweergave. De meting die wordt uitgevoerd op 30lp/mm is voor de weergave van de scherpte en resolutie.

De twee verschillende soorten metingen (één op lage en één hoge resolutie) zijn noodzakelijk omdat ze door onze ogen ieder op een andere wijze worden geïnterpreteerd.

Het oplossende vermogen wordt niet alleen in het midden van een objectief gemeten, door op verschillende afstanden vanaf het centrum een meting uit te voeren kunnen we goed zien hoe goed de contrastweergave en scherpte blijven naar de randen van het beeld .

Om te zien hoe ‘goed’ een objectief presteert worden de metingen niet alleen in het midden van het objectief uitgevoerd, maar worden deze metingingen vanuit het midden op verschillende afstanden herhaalt. Zo kun je dan goed zien óf en hoeveel afname er is van het oplossende vermogen van een objectief.

Bij een 35mm full frame camera worden de metingen gedaan om de 5mm, dus 5mm, 10mm, 15mm en 20mm vanaf het centrum. Een meting bij 20mm beslaat zo’n 90% van het sensoroppervlak. Daar kun je dan dus goed zien hoe een objectief presteert aan de randen.

Het meten van een objectief voor een APS-C camera, zoals bijvoorbeeld die van Fujifilm, werkt de meetmethode hetzelfde. Echter, omdat de sensor kleiner is wordt de rand van de sensor bereikt bij ongeveer 14.2mm

Op de Y-as van de grafiek zien we hoe goed een ‘lens’ presteert. De weergave loopt van 0 tot 1, maar je kunt evengoed zeggen dat 0 staat voor 0% en een score van 1 staat voor 100%. Kortom, hoe hoger de lijn ligt hoe beter het oplossende vermogen van een objectief. Als de grafiek een lange rechte lijn laat zien is dat dus een ‘goede’ lens.

Hoe je de lijnen moet lezen en wat ze vertegenwoordigen leg ik je hieronder uit:

Contrastweergave

De lijn die wordt weergegeven voor de lage resolutie (10lp/mm) wordt meestal in het rood weergegeven. Deze lijn geeft de contrastweergave aan. Zodra deze lijn daalt betekent dat dus een afname van de hoeveelheid licht die de sensor bereikt. Door contrastafname wordt het beeld donkerder en lopen de verschillende kleuren en helderheden dicht. We zien dit vaak gebeuren in de hoeken van de sensor. De afname wordt mede veroorzaakt door de grootte van de beeldcirkel.

Scherpte

De tweede lijn die je ziet (vaak blauw) geeft aan hoe scherp een objectief is. Deze geeft namelijk de detailweergave aan. De detailweergave wordt gemeten op basis van het kunnen onderscheiden van 30 lijnparen per millimeter. Een perfecte score wordt verkregen als alle 30 lijnparen kunnen worden geteld. De lijn daalt naarmate er minder individuele lijnparen van elkaar kunnen worden onderscheiden.

Wanneer je naar de grafiek kijkt zie je ook dat er voor zowel de contrastweergave als ook voor de scherpte twee verschillende lijnen worden getekend. Een doorgetrokken lijn en een onderbroken stippellijn.

Het oplossende vermogen van een objectief wordt zowel over de horizontale als verticale as gemeten.

Het sagittale vlak

De doorgetrokken lijn staat daarbij voor het zogenoemde sagittale vlak. Dat betekent de transmissie van het licht (lichtdoorlaat) in horizontale richting van het objectief.

Het meridiaalvlak

De stippellijn staat voor het zogenoemde meridiaanvlak. Dat betekent de transmissie van het licht (lichtdoorlaat) in verticale richting van het objectief.

Het sagittale vlak en het meridiaanvlak samen vertellen je wat over de beleving van de achtergrondonscherpte (bokeh). Hoe dichter de doorgetrokken lijn en de stippellijn bij elkaar liggen hoe vloeiender en gladder de beleving is van de achtergrondonscherpte (bokeh). Gezien het gegeven dat de meting wordt gedaan op het grootst mogelijke diafragma van een objectief kun je dus goed inschatten hoe zacht de achtergrondonscherpte zal worden beleefd. Je kunt er ook aan aflezen hoeveel chromatische aberratie (kleurverschuiving) een objectief kent. Bij een perfect objectief vallen zowel het sagittale- als het meridiale vlak samen.

NIKKOR Z 50mm f/1.8 S – Een groot oplossend vermogen tot in de hoeken.

Nu blijft de vraag natuurlijk over, wat is ‘goed’ en wat is ‘slecht’ voor wat betreft contrastweergave als de weergave van resolutie. Over het algemeen genomen zal de contrastweergave altijd beter zijn dan het oplossende vermogen van de resolutie.

Wanneer je een MTF grafiek leest kun je in zijn algemeenheid zeggen dat alles wat hoger is dan 0.9 mag worden geclassificeerd als ‘uitstekend’. Alles tussen 0.7 en 0.9 mag worden gezien als ‘goed’ en alles onder 0.5  is over het algemeen gesproken matig tot soft. Alles onder 0.2 is gewoon aan te duiden als ‘slecht’. Tegelijkertijd is dat mijn eigen interpretatie voor wat ‘goed’ en ‘slecht’ is. Die definitie ligt uiteindelijk voor iedereen weer net even anders.

Een voorbeeld

Laten we het nu eens allemaal bekijken aan de hand van een echt voorbeeld.

Het oplossende vermogen van een objectief is over het algemeen genomen het grootste in het midden van het beeld. Kortom scherpte en resolutie zijn daar het beste. Hoe verder we richting de rand van het beeld gaan hoe meer ‘lensfouten’ zichtbaar worden. Je mag dus verwachten dat een grafiek altijd hoog begint om vervolgens te gaan dalen. Hoe langer een objectief een rechte lijn laat zien hoe beter de optische prestaties van een objectief.

Een MTF grafiek is dus vooral handig wanneer je objectieven op een eerlijke manier met elkaar wilt vergelijken. Dat vergelijken kan eigenlijk alleen objectief gebeuren als bedie objectieven dezelfde brandpuntsafstand hebben én een gelijkwaardig diafragma gebruiken.

Een eerlijk vergelijk tussen twee objectieven van hetzelfde merk op basis van dezelfde brandpuntsafstand en hetzelfde grootste diafragma van f1.8. 

In de bovenstaande grafiek vergelijk ik twee objectieven van hetzelfde merk en met dezelfde brandpuntsafstand en diafragma.

Het objectief aan de linkerzijde is de Nikkor Z 50mm f1.8 S en het objectief aan de rechterzijde is de Nikkor AF-S 50mm f1.8.

Het verschil?

Het objectief aan de linkerzijde is specifiek ontworpen voor de nieuwe Z-Mount van Nikon en daarmee voor een systeemcamera, terwijl het objectief aan de rechterzijde is ontwikkeld voor een spiegelreflex camera.

Wanneer ik diverse fora raadpleeg op internet zie ik veel mensen klagen over de prijs van het nieuwe Z-Systeem van Nikon. Dat wekte mijn nieuwsgierigheid op met de vraag of die kritiek nu echt terecht is. Voor de goede orde. Het Nikkor Z 50mm f1.8 objectief gaat over de toonbank voor €679,00, terwijl het Nikkor AF-S 50mm f1.8 objectief wordt verkocht voor slechts €229,00.

Op basis van het grote prijsverschil lijkt de kritiek dat het nieuwe systeem en de objectieven ervoor nogal ‘duur’ is terecht.  Immers een prijsverschil van zo’n €450,00 is geen ‘kattepis’. Daar mag dus wel wat tegenover staan om zo’n groot prijsverschil te rechtvaardigen. Immers, het zijn beide objectieven voor een digitale 35mm (full frame) camera en in die zin voor een soortgelijke sensor.

Laten we daarom deze objectieven eens niet op prijs vergelijken maar op hun specificaties en het oplossende vermogen, dan wordt al snel duidelijk dat beide objectieven zich eigenlijk niet met elkaar laten meten. Het objectief voor het nieuwe Z-Systeem van Nikon is dan domweg gezien een klasse apart.

Voor het nieuwe 50mm S objectief voor het Z-Systeem blijven de contrasten behouden tot bijna 17.5mm vanaf het centrum van de beeldcirkel, terwijl we bij het oude vertrouwde AF-S objectief zien dat de contrastweergave vrijwel direct begint te dalen. Eerst nog wat langzaam, maar vanaf zo’n 10mm vanaf het centrum daalt deze snel door tot een score van 30% aan de randen voor het sagittale vlak (horizontaal). De doorlaat van het licht via het meridiaal vlak (verticaal) blijft redelijk goed behouden, maar is met een score van 75% nog steeds beduidend minder dan het nieuwe 50mm S objectief voor het Z-Systeem.

We zien bovendien dat bij het nieuwe 50mm S objectief dat zowel de sagittale meting als wel de meting over het meridiaal, dat deze lijnen voor wat betreft de contrastweergave zeer dicht tegen elkaar aan blijven lopen. We kunnen hieruit de conclusie trekken dat dit objectief weinig last heeft chromatische aberratie (CA). Er is immers weinig verschuiving over de horizontale- en verticale as waar te nemen. Het objectief blijft daarmee kleurzuiver. De brandpuntsafstand voor iedere golflengte van het licht wordt dus goed behouden.

Wanneer we nu kijken naar het wat oudere 50mm f1.8 AF-S objectief dan zien we dat de doorgetrokken lijn en de stippellijn niet mooi bij elkaar blijven lopen. De conclusie die daaruit kan worden getrokken is dat dit oude objectief niet alleen een minder goede kleurweergave heeft en behoorlijk last heeft van vignetvorming naar de hoeken, maar ook dat het AF-S objectief beduidend meer last heeft van lensafwijkingen zoals chromatische aberratie (CA).

Voor diegenen die niet weet wat Chromatische aberratie betekent. Dit is een afwijking op kleur in golflengtes doordat niet alle lichtstralen exact door hetzelfde brandpunt gaan. Je ziet deze ‘lensfout’ vaak terug bij gebruik van een groot diafragma en waarbij er grote contrastverschillen waar te nemen zijn. Bijvoorbeeld langs de randen van een object zoals een boom. Je ziet dan vaak een rode/paarse en groene lijn. Zo’n lijntje kan behoorlijk storend zijn.

Een duidelijk voorbeeld van chromatische aberratie bij een 50mm objectief. 

Laten we nu eens kijken naar de resolutie van beide objectieven. Ook hier is een groot verschil te zien tussen het nieuwe 50mm f1.8 S objectief voor het nieuwe Z-Systeem en het 50mm f1.8 AF-S objectief voor de oude vertrouwde spiegelreflex camera. Het 50mm f1.8 S objectief laat pas na zo’n 15mm vanaf het midden van het beeldvlak een kromming zien. Dat betekent dat vanaf dat punt de scherpte iets af gaat nemen. Die scherpte blijft redelijk behouden tot en met de randen van het beeld. De daling van scherpte wordt veroorzaakt door de bolling van de verschillende lensdelen. De hoeveelheid buiging van het licht is dan verantwoordelijk voor de afname van de scherpte. Hier zie je dat de nieuwe grotere lensvatting van de Nikon Z zijn nut bewijst. Er is wel een afname van scherpte, maar doordat het licht minder hoeft af te buigen om het sensoroppervlak te raken kan de scherpte tot een redelijk niveau behouden blijven.

Tegelijkertijd zie je in de grafiek voor het 50mm f1.8 AF-S objectief direct de makke van de oude lensvatting. Door de kleine(re) lensvatting moet het licht meer gebogen worden. Dat heeft direct gevolgen voor de scherpte. Dit is ook een probleem dat je veel ziet bij de objectieven voor de Sony E-mount. Deze is eigenlijk te klein voor een kwalitatief goede weergave op een Full Frame sensor. De scherpte neemt bij het 50mm AF-S objectief  tot een bedenkelijk niveau. Aan de randen van een foto zal bij gebruik van het Nikkor AF-S 50mm f1.8 objectief weinig écht scherp zijn.

Wat we ook aan de grafieken kunnen aflezen is dat de achtergrondonscherpte (bokeh), bij het nieuwe 50mm objectief voor de Nikkor Z, veel zachter is dan bij het oude objectief dat gebruikt wordt voor spiegelreflex camera’s.

Nu we beide objectieven op een eerlijke wijze met elkaar hebben vergeleken, kunnen we eigenlijk pas beoordelen of de nieuwe objectieven voor het Nikkor Z systeem ‘duur’ of ‘betaalbaar’ zijn. Als je het mij vraagt is het prijsverschil gerechtvaardigd. Deze nieuwe objectieven hebben veel waar te bieden voor hun geld.

Uiteraard kun je een dergelijk vergelijk ook maken voor andere camera’s, zoals bijvoorbeeld die van Fujifilm. De meetmethode voor het testen van het oplossende vermogen is immers gelijk. Een MTF grafiek voor een APS-C systeem is niet anders dan voor andere camera’s. Wil je weten hoe scherp jouw objectieven zijn? Kijk dan eens naar de MTF grafiek voor het objectief waarvan je graag wilt weten hoe scherp deze is en wat je ervan mag verwachten.

Wanneer je dus de volgende keer een nieuwe ‘lens’ koopt weet je nu waar je op moet letten en kun je op een eerlijke wijze objectieven met elkaar vergelijken, zonder het oordeel en de smaak van een reviewer of blogger er in mee te nemen. Er zullen er velen zijn die je eigenlijk geen eerlijk en ‘objectief’ beeld geven.

0 Comments

Comments are closed