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Ritz Camera

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Funzione di trasferimento di frequenza (MTF)
© 2007 KenRockwell.com

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Lens MTF

Centro                                           angoli

MTF Obiettivi.

Settembre 2007

NOTA

Questo articolo, come molti dei miei, tratta di aspetti tecnici minori. Questi aspetti minori assumono importanza solo dopo che elementi ben più fondamentali ( critical basics ) della fotografia, come la scelta del luogo, composizione, illuminazione, momento, gestione del colore, dei toni, e posa sono stati padroneggiati. Preoccuparsi di dettagli poco significativi come il rumore e la risoluzione prima di aver imparato a fare una buona fotografia garantisce che non imparerete abbastanza su cosa è importante per ottenere una bella fotografia.

Se vi interessa imparare come fare delle belle foto (how to make great photos ), non perdete tempo con questi articoli di carattere tecnico, invece leggete dei buoni libri (good books ), o frequentate qualche corso di fotografia nella vostra città. Se uno sa quello che fa, la fotocamera non ha importanza (camera doesn't matter ), e se uno sa quello che fa, una fotocamera migliore rende solo più facile il processo di ottenere i risultati desiderati.

INTRODUZIONE    back to top

MTF    Lenses    Film    Digital    Diffraction

Le curve MTF sono un concetto che va ben al di la degli scopi di questo sito e della maggioranza dei suoi frequentatori

Per capire le curve MTF bisogna avere una menta matematica capace di spaziare in tre o quattro dimensioni contemporaneamente. Se vi siete divertiti a prendere una laurea in ingegneria, matematica o fisica come ho fatto io, fare questo è facile, diversamente, mi dispiace di non avere il tempo oggi di spiegare questi concetti nella maniera semplice in cui preferisco scrivere.

Perciò spiegherò la MTF nei termini piu semplici possibili, e vi prego di perdonare se non sarò cosi chiaro o completo come vorrei essere, e, no, signori tecnici, non sarò neanche accademico. Questo è un articolo di base che prova a gettare un pò di luce su un argomento complesso nella speranza che possa far capire meglio alcuni dei miei altri articoli principali

Tralascerò la correttezza formale da accademico per rendere il tutto chiaro per la persone comuni.

MTF    back to top

MTF    Lenses    Film    Digital    Diffraction

La Funzione di Trasferimento di Frequenza si applica a qualunque sistema di immagine, pellicola o digitale.

Noi fotografi vediamo queste curve nei dati tecnici delle pellicole, e a volte degli obbiettivi.

Sarebbe utile avere questi grafici per le fotocamere digitali, tuttavia oggi la maggior parte delle fotocamere digitali producono dei grafici molto pasticciati a causa dei fattori di alias e contrasto, e quindi i fabbricanti sono troppo imbarazzati per mostrarli.

Le curve MTF sono disegnate con la nitidezza (modulazione di frequenza) sull’asse verticale, espressa in percentuale, da 0 a 100%

La Funzione di trasferimento che andiamo a misurare è disegnata sull’ asse orizzontale. I due diversi aspetti che vediamo disegnati sull’asse orizzontale sono o:

  1. La finezza del dettaglio, o modulazione di frequenza, in linee per millimetro (usata di solito per la pellicola), o

  2. La distanza dal centro dell’immagine, usata di solito per gli obiettivi.

Obbiettivi    back to top

MTF    Lenses    Film    Digital    Diffraction

               Centro                                                   angoli

MTF Obiettivi. Curve in grassetto: 10 linee/mm, curve normali: 30 linee/mm. Solidi: Sagittale, Dashed, Meridional.

Le curve MTF per gli obbiettivi sono disegnate ad uno specifico livello di dettaglio espresso in linee/mm. Per l a maggior parte degli obiettivi per il 35mm e per il digitale sono calcolate a 10 linee/mm e anche a 30 o 40 linee/mm

10 linee/mm è un livello di dettaglio fine, e il più importante. Quando osservate un immagine, la frequenza spaziale piu importante è indicata dalla curva delle 10 linee/mm. Questo è il motivo per cui in genere si disegna in grassetto.

30 o 40 linee/mm è un livello di dettaglio molto fine. E’ buono avere dettaglio a questo livello, ma è più importante avere un buon andamento a 10 linee/mm, che influisce sul contrasto e sull’impressione di nitidezza visiva dell’immagine.

La parte sinistra del grafico mostra il comportamento dell’obbiettivo al centro dell’immagine, Poiché la nitidezza è in genere migliore al centro, la curva inizia in alto e si abbassa man mano che si va verso destra.

La parte destra del grafico rappresenta la parte dell’immagine più lontana dal centro, quelli che comunemente si chiamano angoli.

Extra: I grafici MTF degli obiettivi descrivono la nitidezza per diversi angoli, chiamati sagittale, meridionale o radiale assiale e tangenziale, o anche in modi più oscuri. Questi nomi differenziano tra dettagli disposti assialmente rispetto al centro dell’immagine, e dettagli disposti in circolo attorno al centro. Le lenti di buona qualità avranno queste curve molto vicine tra loro, se queste linee divergono di molto, l’immagine appare squilibrata, perchè accadrà che dettagli disposti su certe linee saranno più nitidi di quelli disposti su linee ad angoli diversi.rispetto al centro.

Controllo nella realtà

1.)La maggior parte delle curve MTF sono ottenute da calcoli, nel senso che sono reali solo nei sogni più sfrenati del fabbricante. Nessun obiettivo reale che viene fori dalla linea di assemblaggio sarà mai in grado di eguagliare quelle curve, poichè esistono le tolleranze di fabbricazione. Le curve MTF reali sono misurate su esemplari reali.

2.) le curve MTF appaiono più elevate se calcolate solo per un colore, e più basse se calcolate per più colori insieme. Sono pessime per la luce bianca, che è come vengono utilizzate in fotografia. Una curva MTF monocromatica (un solo colore) convenientemente ignora le aberrazioni cromatiche!

Una curva MTF non ha senso a meno che non sia specificato se sono misurate o calcolate(sognate), per quale colore, colori o 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 hanno alcun significato, o sono estremamente difficili da usare per le comparazioni tra marchi diversi. Naturalmente c’è bisogno di specificare l’apertura e la lunghezza focale, che è la cosa che tutti di solito fanno

Schneider è l’unico produttore di obbiettivi che io conosca che pubblichi curve MTF significative. I grafici di Nikon, Canon e Sigma sono proposti senza alcuna significativa specifica, cosi che Dio vi aiuti se fate decisioni di acquisto confrontando questi grafici tra loro.

Pellicola     back to top

MTF    Lenses    Film    Digital    Diffraction

Frequenza(finezza di dettaglio)

MTF Pellicola

La pellicola è semplice.

La curva MTF della pellicola semplicemente descrive la risposta rispetto alla frequenza, esattamente come un apparato audio analogico

Le curve MTF per le pellicole sono ragionevolmente attendibili. Mostrano il 100% di contrasto alle basse frequenze, e la curva si abbassa man mano che il dettaglio diventa sempre piu fine.

Digitale    back to top

MTF    Lenses    Film    Digital    Diffraction

Frequenza (finezza di dettaglio)

Aliases= artefatti Excess sharpening= nitidezza aggiunta

MTF di una fotocamera digitale

Una ragione per cui le immagini digitali ferme e video sembrano “digitali” o “video” è perche le loro MTF sono un pasticcio.

Diversmanete dagli obiettivi e dalla pellicola, l’immagine elettronica fa cose strane con il filtraggio e l’elaborazione elettronica , il che porta a dei mutamenti bruschi nella curva MTF, che non è naturale. Questo a sua volta porta a dettagli che appaiono innaturali nell’immagine finale.

Un immagine puo apprire nitida a causa di frequenxw che vengono pompate o di nitidezza aggiunta via software, ma al contempo non naturale, perche le immagini digitali ferme o video vanno immediatamente ad un valore MTF =0 alla loro risoluzione nativa. La risoluzione nativa (o piu esattamente Nyquist unambiguous resolution ) è pari alla metà della dimensione di un pixel. La nitidezza aggiunta necessaria a riprodurre i finissimi dettagli persi porta a ispessimenti o aloni.

Una curva MTF per pellicola è una curva continua. I dettagli piu fini si ammorbidicono, e questo è quanto. Alcune pellicole eccezionali come la Velvia enfatizzano alcuni dettagli, ma non troppo, e la curva MTF non ha dossi repentini.

La gobba alla fine della curva sono gli artefatti o alias. Questo è l’effetto moire e le strane frange cromatiche che a volte si vedono su alcune macchine digitali quando ci sono dettagli molto fini geometrici ripetuti.

Questo accade quando un dettaglio ripetuto si ripete piu frequentemente della disposizione dei pixel.Questo confonde il sistema che vede cose che non ci sono in effetti.

Può succedere perchè alcuni dei pixel più grossi possono vedere più aree in luce o in ombra del dettaglio fine ripetuto, il che a sua volta fa si che dei pixel alternati possano apparire come più chiari o più scuri rispetto ai pixel più vicini. Quando i pixel si comportano cosi, si vedono gli artefatti moirè o alias, poichè con i dettagli che sono più piccolo della dimensione dei pixel i pixel dovrebbero registrare tutti lo stesso colore dei pixel limitrofi. Quando i pixel iniziano a registrare dettagli più fini della loro dimensione, questo si chiama falsa risoluzione o alias.. Se osservate un grafico di risoluzione, molte fotocamere digitali sembrano riuscire a riprodurre questi dettagli finissimi ripetuti, ma un osservazione attenta mostra che le linee nell’immagine sono meno vivine tra loro di quanto dovrebbero essere.

Le fotocamere digitali di qualità usano degli appropriati filtri anti-alias davanti ai loro sensori per eliminare le frequenze più alte della risoluzione nativa del sistema. Sistemi più scarsi sperano solo che voi usiate obiettivi scarsi, o che non mettiate a fuoco per bene, per ottenere lo stesso scopo.

Se usate un obbiettivo sufficientemente buono su un sistema con un filtro anti-alias debole come la Nikon D70 o la Leica M8, potete vedere questi artefatti sui tessuti o sulle tende. Un vantaggio di questi sistemi con filtri anti-alias deboli è che danno immagini genuinamente più nitide, almeno sino a quando non vi siano dettagli cosi fini da causare questi artefatti o alias.

Questo è uno di quelli argomenti su cui devo scrivere un altro articolo. S e siete interessati ai dettagli, questa si chiama teoria del campionamento. E’ affrontata in ogni manuale di elaborazione del segnale digitale sia per segnali analogici unidimensionali che immagini bidimensionali.

Pellicola contro Digitale

Pellicola contro digitale. Passate con il mouse sopra per vedere l’altro grafico

Sono uguali alle basse frequenza, che rappresentano il contrasto generale.

Il digitale e il video aggiungono una grossa punta ali livelli medi di dettaglio. Nel digitale chiamiamo questo maschera di contrasto, per cui le fotocamere in genere hanno un regolazione, e nel video lo chiamavamo peaking e adesso correzione di apertura. Questo massimo di maschera di contrasto fa si che l’immagine appaia nitida e cerca di ingannare i nostri occhi sulla completa assenza di dettaglio alle frequenze più alte, più alte della risoluzione nativa del sistema.

La pellicola, usata come si deve in ogni passaggio del processo di messa a fuoco perfetta, ha risoluzione anche alle frequenze piu alte.

Il digitale aggiunge contrasto alle frequenze intermedie cercando di ingannare i nostri occhi per la mancanza di dettaglio alle frequenze più alte. Questa è la ragione per cui le immagini digitali possono apparire nitide come con la pellicola, ma stranamente “dure”

Diffrazione    back to top

MTF    Lenses    Film    Digital    Diffraction

diffrazione

Linee/mm - - >

La Diffrazione ( Diffraction ) è il limite di risolvenza di ogni sistema ottico.

La diffrazione è peggiore ai diaframmi più chiusi, come f/22, e non è un problema ai diaframmi piu aperti come f/4.

La risoluzione a cui la curva va a zero è calcolata come 1.800/ fstop. Per esempio, a f/18 questo valore è pari a 100 linee/mm (1.800/18 = 100) e per f/1.8 è di 1000 linee/mm (1.800/1.8 = 1.000)

Di piu nella mia pagina sulla diffrazione ( Diffraction )

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MTF    Lenses    Film    Digital    Diffraction

Se questo articolo vi è sembrato di grande aiuto come potrebbe esserlo un libro che avreste dovuto comprare, o un workshop a cui avreste dovuto iscrivervi, ritenetevi liberi di aiutarmi a continuare ad aiutare tutti (continue helping everyone.)

Grazie per la lettura

Ken

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