Wat heb je aan een MTF?

Tekst en foto’s: Dré de Man, MTF-grafieken Nikon en Wikipedia.

Een MTF (in de praktijk: MTF-grafiek) zegt iets over de scherpte van een objectief, zoveel weten de meeste mensen wel. Maar scherpte is een vaag begrip. Als we van een objectief zeggen dat scherp is, dan hebben we het namelijk over twee heel verschillende dingen: over de kleinste details die een objectief kan afbeelden en over hoeveel contrast die kleine maar ook grotere details hebben. 

Bij een heel slecht objectief maakt het allemaal niet veel uit. Als een objectief een persoon alleen afbeeldt als een vage vlek, dan heb je er niet veel aan, tenzij je het bestaan van geesten wil suggereren. En als een objectief weliswaar redelijke kleine details weergeeft, maar die zijn allemaal grijs, dan heb je er ook niks aan. Maar bij bijna alle andere objectieven spelen de verschillen tussen oplossend vermogen en contrast een grote rol.

Een MTF-grafiek wil die twee zo verschillende zaken op een vrij objectieve manier weergeven, zodat je in één oogopslag kunt zien hoe goed een objectief is. Dat is heel handig voor de producenten van objectieven, want zo kunnen ze de kwaliteit van ontwerp en productie controleren. Het is ook uiterst nuttig voor anderen die zelf MTF-tests uitvoeren, zoals wetenschappers en zelfs voor enkele bedrijven die objectieven willen controleren, zoals Lensrentals. Maar hoe handig is zo’n grafiek voor iemand die een objectief wil kopen?

Zo’n grafiek kán heel handig zijn, maar alleen onder bepaalde voorwaarden. Het is om te beginnen niet gemakkelijk zo’n grafiek te lezen, nog minder gemakkelijk om grafieken van bijvoorbeeld verschillende producten te vergelijken en al helemaal moeilijk om ze te interpreteren. Maar als je verder leest in dit artikel dan kom je waarschijnlijk een heel eind.

MTF van de Nikkor Z 400 mm f/2.8 TC Vr S. Hoe hoger de lijntjes, hoe beter. Dit objectief heeft een maximaal contrast (rood) en een vrijwel maximaal scheidend vermogen (blauw). Dit soort  ‘foutloze ‘MTF’s zie je alleen bij dure lange teleobjectieven. De MTF is eigenlijk bijna te goed, maar de reserve-kwaliteit komt van pas wanneer je het objectief met een (ingebouwde) teleconverter combineert, zie hieronder.

Modulatie, transfer en functie

De letters MTF staan voor drie dingen. De eerste is modulatie. Dat is heel simpel: je test lijntjes die afwisselend zwart en wit zijn (je ziet het zwart alleen als er wit naast staat) en die afwisseling noem je modulatie. Dus de eerste letter zegt: een MTF-grafiek gaat over zwart-witte lijntjes, lijnparen. Officieel zijn het dan lijnparen per mm, afgekort als lp/mm. De twee letters, de ‘t’ van transfer, is ook simpel: transfer is niets anders dan overdracht. Die zwart-witte lijntjes van het originele beeld worden via het te testen objectief op een sensor overgedragen. Ook heel eenvoudig. De derde letter is de belangrijkste: die staat voor ‘functie’. Een functie drukt een relatie uit tussen verschillende zaken. En om die functie weer te geven, gebruiken we een grafiek. Wat we dus vaak een MTF noemen, is in feite een grafiek, een MTF-grafiek. 

Nu denk je misschien: ha, zo’n grafiek laat het verband tussen contrast en scheidend vermogen zien op de twee assen. Sommige grafieken doen dat inderdaad, maar daar hebben wij weinig aan. Ze zijn wel goed om inzicht te krijgen in de beperkingen van MTF-grafieken, kijk maar eens naar deze grafiek. 

Het contrast (verticaal) afgezet tegen de lijnparen per mm (horizontaal) van een ideaal objectief.

Links staat het contrast, 1.0 is maximaal, honderd procent, 0.8 is 80% enzovoorts. We zien hier dat het contrast bij kleiner wordende details al heel snel afneemt. 100% contrast is alleen mogelijk zonder scherpte. Bij 10 lp/mm zie je dat je maximaal ca. 95% contrast bereikt. 

De reden daarvoor is diffractie. Diffractie is simpel gezegd ongewenst gedrag van lichtgolven dat ervoor zorgt dat ook bij een ideaal objectief het contrast sterk afneemt naarmate de details kleiner worden. Je zou het kunnen vergelijken met golven aan de kust die gebroken worden door een golfbreker. De golf is dan het beeldvormend licht en die golfbreker is dan het diafragma

Toch zie je heel vaak MTF-grafieken waarbij het 10 lp/mm-lijntje boven de 95% contrast komt. Hoe kan dat? 

Vrij simpel: die grafieken zijn berekend en niet gemeten. Op zich niet erg, want of je nu als producent een berekening maakt of het beste objectief gaat testen dat je die week gemaakt hebt, maakt weinig verschil. Maar het zegt wel dat zo’n objectief eigenlijk beter is dan de camerasensor kan weergeven. Heb je daar iets aan? Ja, maar die extra kwaliteit wordt pas zichtbaar als je het combineert met een converter. Vandaar dat het objectief uit ons voorbeeld ook zo’n idioot goede MTF heeft: het heeft een ingebouwde converter en in combiante daarmee is het nog steeds heel goed. 

Afgezien van de combinatie met een converter maakt het niet zo veel uit of een objectief nu 99, of 95% scoort bij 10 lp/mm. De grafieklijnen moeten wel hoog liggen, maar hoe hoog precies maakt niet zoveel uit. Maar het kan natuurlijk zeker geen kwaad, wanneer een objectief extreem goed scoort! Nog een reden waarom die lijntjes helemaal bovenin verder minder interessant zijn: heb je in Photoshop weleens geprobeerd van 95% contrast 97% te maken? Dat zal je niet lukken want je ziet geen enkel verschil. Een verschil van 10% zie je wel, maar dat kun je opvangen door het contrast minimaal te verhogen. Dan is er nog een derde heel belangrijke reden: de allerhoogste lijntjes (vaak rood) geven het contrast bij 10 lp/mm, dus bij vrij grove details aan. Dat zit behalve bij zeer lichtsterke objectieven tegenwoordig meestal wel goed. Interessanter wordt het pas wanneer die hoogste lijntjes voor contrast onder de 95% en helemaal onder de 90% duiken. Dan is het contrast toch al iets minder. De vraag is dan weer: hoe komt dat? Het vervelende is dat een MTF-grafiek daarover geen enkel uitsluitsel geeft. Maar met enige ervaring kun je je er wel wat bij voorstellen, daar gaan we zo op in.

De lage lijnen 

Maar we hebben vaak ook nog lijnen die lager liggen dan de andere en vaak zijn die ook nog eens gestippeld. Hoe zit dat dan? Dat heeft met twee zaken te maken. De allerhoogste lijnen geven het contrast aan bij 10 lp/mm. Maar er zijn ook lijnen (krommen) met een andere kleur en die geven de contrastwaarden voor 30 lp/mm aan. Dat is een stuk interessanter want nu hebben we het over vrij fijne details. Bovendien kunnen die in theorie maximaal 90% halen en in de praktijk nog iets minder omdat het om de combinatie van de camerasensor en mogelijk anti-moiré-filter en het objectief gaat. Dat  is meteen een stuk moeilijker en dus liggen die lijnen lager. Maar het tweede punt is dat de grafieken die we bijna altijd zien, contrast (op de verticale as, de y-as) afzetten tegen de afstand tot het beeldcentrum (op de horizontale as, de x-as). Verder naar rechts betekent dus verder naar de hoeken. En daar zit bij objectieven vaak het probleem, in het centrum is het bijna altijd wel goed. Kortom: wanneer we kijken naar de fijnste details (30 pl/mm) en dan in de hoeken, dan vinden we daar het dieptepunt van de grafiek.

KADER: Vuistregels

Wat vuistregels: bij 30 lp/mm en fullframe is 70% contrast nog steeds prima en bij lichtsterke objectieven zelfs 50%. Zakt het daaronder dan zie je al onscherpte en onder de 20% is het hommeles. Bij 10 lp/mm is minder dan 90% meestal al een soft-focus-effect te zien. Bij portretten kan dat oké zijn, bij veel andere foto’s niet.

Lezen en interpreteren

Nu je weet wat de grafieken weergeven, kun je ze in principe lezen en interpreteren. Er is echter één heel belangrijke beperkende factor. De MTF’s worden meestal alleen gemaakt op basis van het grootste diafragma. Maar iedereen weet dat een objectief bij dat diafragma niet op zijn best is. Je hebt er dus vooral wat aan als je het objectief bij volle opening gebruikt. Hoe goed zo’n objectief gediafragmeerd is, blijft een gok. Sommige objectieven zijn bij volle opening best goed maar worden niet veel beter bij diafragmeren en bij andere is het omgekeerd. Verder moet je je afvragen hoe belangrijk het centrum van het beeld en de randen en hoeken zijn. Maak je portretten, dan zijn de hoeken meestal niet belangrijk. Sterker nog; in zo’n geval wil je misschien niet het allerscherpste objectief, tenzij je de geportretteerde graag zo veel mogelijk rimpels en dergelijke wil laten zien. Bij groothoeken daarentegen wil je vaak graag scherpte tot in de hoeken. Maar je kunt beter een zeer scherp objectief hebben en de scherpte soms in Photoshop verkleinen dan proberen het omgekeerde te doen, want dat lukt vaak niet.

Vergelijken

Kun je nu MTF’s van bijvoorbeeld Sigma, Tamron en verschillende cameramerken met elkaar vergelijken? Niet helemaal. Allereerst mag je niet vergeten dat de verschillende fabrikanten op verschillende manieren MTF-grafieken maken. De een test echt objectieven, de ander berekent ze op basis van het lensontwerp en een derde (Nikon) meet golffront-aberraties en berekent op basis daarvan de MTF’s. Appels en peren dus. Als je het over langere tijd goed in de gaten houdt en goede tests leest, kun je het wel enigszins vergelijken. Vergeet echter ook niet dat de productietoleranties bij de ene fabrikant groter zijn dan bij de andere, dus zo’n grafiek geeft wel een idee maar geen zekerheid. Je kunt wél heel goed objectieven van één fabrikant onderling vergelijken, tenminste als je ongeveer in hetzelfde tijdperk getest zijn en ze ongeveer dezelfde brandpuntsafstand en lichtsterkte hebben. Dan moet je ook heel goed oppassen met objectieven voor kleinere formaten. Als de sensor kleiner is, dan zou je eigenlijk een hoger aantal lp/mm als criterium moeten nemen. Voor APS-C zou je dan dus 15 en 45 lp/mm moeten nemen in plaats van 10 en 30. Dat doet echter (bijna) niemand. Meestal is er wel afstand tot het centrum en dat is natuurlijk ook correct.

 

 

Lensrentals en andere

Lensrentals is bekend geworden doordat ze zelf MTF-tests deden, met een eigen testbank. Ondertussen hebben ze al jaren geen nieuwe tests gepubliceerd. De resultaten weken nogal af van die van fabrikanten, vooral meridionaal, de reden daarvoor is niet geheel duidelijk. Als je die resultaten ziet, dan denk je dat geen enkel objectief deugt. Hoe dat kan? Eén reden is vrij simpel. Een MTF wordt vervaardigd op basis van cijfers in combinatie met een sensor met een in theorie onbeperkt (diffractiegelimiteerd) aantal megapixels. Je camera heeft echter een beperkt aantal megapixels. De test is dus veel te streng. Waarom die van de fabrikanten er dan weer beter uitzien is niet duidelijk. Daar komt nog bij dat Lensrentals niet alleen 10 en 30 lp/mm test, maar ook nog bij 50 lp/mm.  

Dan heb je ook nog eens héél veel internetsites en tijdschriften die beweren dat ze MTF-tests doen, terwijl dat eigenlijk niet het geval is. Ze testen namelijk gewoon door met de camera testkaarten te fotograferen, wat op zich niet erg is, maar je kunt er nooit het theoretisch maximale scheidend vermogen mee vaststellen en dat suggereert de term MTF wel. DxO is wel de bekendste. Ze maken vrijwel allemaal gebruik van het programma Imatest. Dat is ontwikkeld door Norman Koren in de tijd dat digitale camera’s 5 of 6 megapixels hadden. Het knappe was dat hij ondanks het feit dat camera’s in die tijd 5 à 6 megapixels hadden, enorme aantallen lp/mm kon meten met het programma. Dat deed hij door extreem kleine contrastverschillen (zeg maar de rode lijntjes bovenin de grafiek) te herleiden tot virtuele aantallen lp/mm. Dat is dus gewoon het herleiden van artefacten en diffractie tot onzin. Ondertussen zijn de aantallen megapixels tien keer groter geworden maar het werkingsprincipe is niet echt veranderd. Daar komt bij dat veel gebruikers niet de moeite nemen om zo’n test goed uit te voeren en om de beperkingen ervan in de presentatie van de gegevens te compenseren. Een gerelateerd probleem met het programma is dat er testkaarten bij horen die veel te klein zijn, zodat de objectieven vaak op 50 of zelfs 25 x brandpuntsafstand getest worden. Dat is tamelijk onzinnig, vooral bij groothoeken. 

Beperkingen van MTF-grafieken en hoe ermee te leven

Ook  ‘echte’ MTF-tests hebben hun beperkingen. Eén beperking zijn we al tegengekomen; de meeste MTF’s worden gemaakt op basis van het grootste diafragma. Een andere beperking ook al: minder contrast dus lagere lijntjes zijn het gevolg van beeldfouten, maar de MTF vertelt je niet welke dat zijn. Dan een nog niet vermelde beperking: er worden alleen zwart-witte lijnparen getest. Daardoor is het afhankelijk van de beeldfout in kwestie (denk aan sferische aberratie) goed mogelijk dat bij onderwerpen met minder contrast de resultaten anders zijn.  

Conclusie

MTF-grafieken hebben zeker hun nut maar je moet voorzichtig zijn bij het interpreteren ervan. De grootste beperking ervan is dat ze alleen betrekking hebben op de prestaties bij het grootste diafragma. Let vooral op de plaatsen waar de lijnen het laagst zijn en denk over de manier waarop jij het objectief wil gebruiken. Je hoeft je niet altijd ongerust te maken bij een minder goede MTF: het is goed mogelijk dat je je camerasensor de tekortkomingen die je in de grafiek ziet, helemaal niet weergeeft of dat ze voor jouw foto’s geen rol spelen.

 

 

Dit is een artikel uit DIGIFOTO Pro 5.2023. Lees hem nu digitaal: DIGIFOTO Pro 5.2023