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La funzione di trasferimento della modulazione (MTF)

 


Mi serve veramente conoscerla?

 

Se vi piace parlare, leggere e pensare a proposito della nitidezza di un obiettivo allora la risposta è si. Nitidezza è un termine vago e può avere significati diversi in momenti diversi e per persone diverse. MTF è un qualcosa di più oggettivo ed è utilizzato anche dal progettista di ottiche.

 

 

Risoluzione e Contrasto

 

Risoluzione e contrasto sono legati. Immaginate una serie di linee, alternativamente bianche e nere. Ciò che le differenzia è il contrasto. Se rendiamo le linee nere più chiare e le linee bianche più scure, non riusciremo più a distinguerle. Una linea bianca su un foglio bianco non ha contrasto e perciò non ha risoluzione, è invisibile. Per ciò che riguarda risoluzione e contrasto, i vari produttori di ottiche hanno filosofie differenti. Zeiss, ad esempio, progetta le sue ottiche per la massima risoluzione, Leitz per il massimo contrasto. Queste decisioni rendono diverso lo “stile” dell’immagine generato da una certa ottica.

La risoluzione si misura in linee per millimetro (L/mm) o coppie di linee per millimetro (LP/mm). Attenti che sono due cose diverse. Gli ingegneri, sempre molto rigorosi, parlano di linee per millimetro, visto che per avere una linea nera ne devo anche avere una bianca. I fotografi, meno rigorosi, parlano di coppie di linee per millimetro.

30 L/mm per un ingegnere significano 30 coppie di linee perché, come detto, ogni linea nera ne deve avere una corrispondente bianca.

Un’altra cosa da capire è che la risoluzione non è un assoluto scientifico ma è totalmente soggettiva e variabile da individuo a individuo (ah, gli occhi…). C’è, insomma, una certa dose di alea, di variabilità nei test.

C’è da dire che la qualità d’immagine prodotta da un obiettivo non è correlata solo con il suo potere risolvente. Ecco perché i soli test di risoluzione non sono una misura affidabile della bontà di un’ottica. Per capire le prestazioni di un obiettivo bisogna affidarsi all’MTF. Sebbene i grafici MTF non includano molti fattori che possano aiutare nella scelta di un obiettivo (ad esempio, le dimensioni, il costo, la maneggevolezza, la minima distanza di messa a fuoco,  l'apertura relativa massima, la stabilizzazione…), forniscono alcune caratteristiche ottiche di cui hanno bisogno gli utenti alla ricerca di particolari obiettivi.

 

 

Come si costruisce la curva MTF

 

Diagramma MTF

Grafico MTF (fonte Canon)

I grafici MTF (Modulation Transfer Function) consentono di valutare i diversi livelli di nitidezza e contrasto forniti dagli obiettivi fotografici. Il grafico si basa sulla capacità di risoluzione della nitidezza, prendendo come esame serie ripetute di linee parallele molto sottili, e sulla capacità di risoluzione del contrasto tra aree chiare e scure, prendendo come riferimento serie di linee parallele più spesse. Le serie ripetute di linee vengono create parallelamente e perpendicolarmente alla diagonale del fotogramma 35mm

 

 

Le linee parallele, estremamente sottili e ripetute (30 linee per millimetro), misurano la capacità che ha l'obiettivo a riprendere dettagli nitidi, ovvero la sua risoluzione.

Ancora più importante per i progettisti di strumenti ottici è la capacità di definizione del contrasto degli obiettivi, che viene misurata con serie di linee più spesse parallele e ripetute (10 linee per millimetro).

 

A prima vista, potrebbe sembrare che qualsiasi obiettivo di buona qualità sia in grado di riprodurre le linee parallele che corrono lungo la diagonale della pellicola con la stessa precisione delle linee che invece la attraversano perpendicolarmente. Tuttavia, nella realtà, tutto questo non sempre si verifica. Specialmente nel caso della direzione meridionale, aumenta la difficoltà di riprodurre le serie di linee sottili man mano che ci si sposta dal centro dell'immagine verso uno degli angoli.

 

La maggior parte degli obiettivi è in grado di riprodurre in modo più nitido i particolari al centro del fotogramma rispetto a quelli che si trovano vicino ai bordi. I grafici MTF visualizzano le prestazioni degli obiettivi dal centro dell'obiettivo verso l'angolo. L'asse orizzontale del grafico, con etichette da 0 a 20, rappresenta la distanza tra il centro (0) di un'immagine a 35mm lungo la linea diagonale e l'angolo del fotogramma, distante circa 22mm. L'asse verticale del grafico è una scala che rappresenta la bontà con cui vengono riprodotte le serie di linee sottili e spesse, sia nella direzione sagittale che in quella meridionale.

 

In un grafico MTF, le linee continue indicano le prestazioni delle linee sagittali (parallele alla diagonale della pellicola); le linee tratteggiate indicano le prestazioni delle linee meridionali (perpendicolari alla diagonale). In teoria, il grafico MTF di un obiettivo perfetto dovrebbe riportare solo una linea retta orizzontale lungo il margine superiore del grafico, che indica il 100% di bontà della riproduzione dal centro dell'immagine (lato sinistro del grafico) agli angoli (lato destro del grafico). In pratica nessun produttore di fotocamere reflex è in grado di fornire un obiettivo con questo livello di perfezione, almeno a prezzi umani.

 

Pertanto, solitamente un grafico MTF mostra linee che tendono a curvare verso il basso man mano che si procede verso destra. La curva indica le prestazioni dell'obiettivo dal centro agli angoli dell'inquadratura. I grafici MTF Canon forniscono risultati per due diverse aperture del diaframma: completamente aperto e chiuso a f/8, con la messa a fuoco dell'obiettivo impostata su infinito.

 

  

Come è fatta una curva MTF

 

MTF del Canon 50mm f/1.4

 

 

Osserviamo la MTF del Canon 50 mm f/1.4 in figura e concentriamoci sugli assi.

 

Sull'asse verticale abbiamo il contrasto, da 0 a 1 o, se vi piace di più, da 0% a 100% del contrasto.

L'asse orizzontale è graduato in mm e mostra la distanza dal centro dell'immagine verso i bordi, misurata sulla diagonale. Poichè sul full frame la diagonale è lunga  44 mm (circa), l'asse riporta i valori da 0 (il centro) a 22 (l'estremo del fotogramma sulla diagonale).

 

Perciò, più un punto della curva è in alto migliori sono le sue capacità di trasferimento del contrasto. Più si va a destra e più ci si sposta verso l'estremità del fotogramma.

Come dicevamo, le frequenze spaziali utilizzate per la misura sono 10 LP/mm e 30 LP/mm. Questi valori sono legati al formato del sensore e, per questo, Olympus, per le sue reflex formato 4/3, utilizza 20 LP/mm e 60 LP/mm). Per le APS-C si dovrebbero usare 15 LP/mm e 45 LP/mm ma nessuno la fa.

Inoltre le misure (o i calcoli, come vedremo poi) vengono fatti a due aperture di diaframma: a tutta apertura e a f/8. Il colore nero rappresenta l'ottica a tutta apertura, il colore blu la rappresenta a f/8.

Abbiamo poi due ulteriori misurazioni, riferite alle linee sagittali o meridionali rispetto alla diagonale (vedi figura). Le linee continue sono riferite alle misure sagittali, quelle tratteggiate alle misura meridionali.

 

Come si legge un diagramma MTF

 

Ricordate sempre che più in alto ci si trova nel diagramma e migliore è il contrasto. Tenete anche a mente che spostandovi verso la destra del diagramma, andate verso il bordo del fotogramma, differenziando così il comportamento al centro ed ai bordi dell'ottica. Per ora ignoriamo le linee tratteggiate.

Alcune regole:

 

Dal diagramma MTF ci si può anche fare un'idea del bokeh, cioè del modo in cui l'ottica riproduce le zone sfocate di un'immagine. Alcune oittiche hanno un bokeh duro, altre molto cremoso, soffice. Per capire questo si usano le linee delle misure meridionali (quelle tratteggiate) e sagittali (quelle continue). Più sono vicine e più piacevole è il bokeh.

 

Le linee meridionali e sagittali si usano anche per valutare astigmatismo e curvatura di campo ma, francamente, la cosa va oltre i limiti di questo articolo.

 

Infine, ricordate che i diagrammi MTF non ci dicono ogni cosa sull'ottica. Non ci parlano della vignettatura, delle distorsioni lineari, della resistenza al flare, tanto per dirne qualcuna. Un diagramma MTF non è vangelo ma ci può aiutare a capire come si comporta un'ottica.

 

 

Alcuni esempi

 

Ora che conoscete le modalità di lettura di un diagramma MTF, eccovi alcuni esempi di ottiche Canon da esaminare (fonte Canon).

 

 

 

Notate come i tele siano superiori ai grandangolari. Confrontate quindi i tele con i tele e i grandangolari con i grandangolari.

 

 

Un avvertimento

 

I diagrammi MTF di Canon (e non solo) si basano su calcoli e non su misure effettive. Schneider è l’unico produttore di obbiettivi che pubblica diagrammi basati su misure.  Questo vuol dire che nessun obiettivo reale che viene fuori dalla linea di assemblaggio sarà mai in grado di eguagliare quelle curve, poiché esistono le tolleranze di fabbricazione. Le curve MTF appaiono più elevate se calcolate solo per un colore, e più basse se calcolate per più colori insieme. Una curva MTF monocromatica convenientemente ignora le aberrazioni cromatiche. Una curva MTF non ha senso a meno che non sia specificato se sono misurate o calcolate, per quale colore, colori o frequenza luminosa e con che percentuale di miscelazione, e ovviamente a che distanza di messa a fuoco (rapporto di riproduzione).I produttori di obiettivi raramente specificano queste condizioni, il che significa che i grafici non sono semplici da usare per le comparazioni tra marche diverse.


©2009 Aristide Torrelli