MTF met blote ogen

0
0
0
s2smodern

 DSC3618

Een verschil van 10% in resolutie is eenvoudig te meten. Kan jij dat ook zien? Is 10% verschil iets om je druk over te maken, of is dat 20%? Probeer het zelf aan de hand van de praktijkopnames in dit artikel en als je de muis boven het plaatje houdt, krijg je de gemeten resolutie te zien.
Misschien vraag je je af of een gemeten scherpte overeenkomt met wat je met je eigen ogen ziet in een praktijkopname. Fabrikanten denken van wel. Bij het ontwerpen van een lens berekenen fabrikanten de resolutie (MTF) van lenzen. Ze publiceren berekende - en een enkele fabrikant gemeten - MTF waarden van een lens. Die MTF bepalen ze op verschillende manieren, waardoor je de diagrammen van verschillende fabrikanten moeilijk met elkaar kan vergelijken. Bovendien zijn lenzen in de praktijk meestal iets minder goed dan in theorie.

Plaatjes kunnen door jouw smartphone, tablet of computer, vergroot of verkleind zijn. Bekijk de 100% beelduitsnedes van praktijkopnames liefst op een scherm breder dan 1200 pixels en de browserweergave op 100%.

Bij iedere camera of lenstest vergelijken we de praktijkopnames met de metingen die we doen. Als we de praktijkopnames zorgvuldig maken, komen de conclusies van meting en praktijk altijd overeen. Wij meten wij de resolutie van lenzen en camera's met behulp van Imatest, zodat jullie de kwaliteit van verschillende systemen (lens, camera en beeldbewerking) met elkaar kunnen vergelijken. Dat levert een enorme hoeveelheid meetresultaten op. Om het eenvoudig te houden, vertalen we de lenskwaliteit in een cijfer, dat varieert van 6 tot 9,9, waarbij geldt: hoe hoger hoe beter.
Fotografen met cijferfetisjisme en/of arendsogen maken zich druk over een resolutieverschil van 5% of minder. Camerastuffreview wil niet zo veel mogelijk cijfers achter de komma meten. Wij streven er naar dat onze scores corresponderen met wat wij en jullie met blote ogen kunnen zien. Bij een verschil in resolutie van ongeveer 10% zijn de scores van objectieven aan elkaar gelijk.
Eindscores in onze lenstesten zijn geen gemiddelde van scherpte, lichtafval, vervorming en chromatische aberratie. Er zijn meer factoren die de lenskwaliteit bepalen en die we ook in de eindscore meewegen. De bokeh (achtergrondonscherpte) van opnames gemaakt met een lange brandpuntsafstand (lees: een grote sensor) is bijvoorbeeld meestal mooier dan van opnames die gemaakt zijn met een kortere brandpuntsafstand (lees: een kleinere sensor). Dat verschil in beeldkwaliteit verwerken we in de eindscore van een lens.

In dit artikel gaan we zo min mogelijk in op de vele manieren waarop je scherpte kan meten. Er is natuurlijk een verschil als je de scherpte beoordeelt van jpg bestanden (Photoreview), onbewerkte RAW bestanden (Lenstip, DxO), of verscherpte RAW bestanden (Photozone) bekijkt. Voor onverscherpte RAW bestanden is de gemeten resolutie lager, en als je zorgvuldig verscherpt weer hoger dan voor jpg bestanden. We beperken we ons tot een paar jpg bestanden rechtstreeks uit de camera. De trend is voor RAW bestanden hetzelfde als voor jpg bestanden.

Centrumscherpte en hoekscherpte

2000vs500zondertekst

Bij volle opening kan een lens soms een fors verschil in scherpte laten zien tussen het centrum en de uiterste hoeken. Soms zelfs zo erg als in bovenstaand voorbeeld. Hele lichtsterke lenzen ( < f/1.8) van een paar jaar geleden zijn duidelijk minder scherp in het centrum bij f/1.2 of f/1.4 dan bij f/5.6. Een verschil in resolutie van een factor 4 is, zoals je ziet, eenvoudig te herkennen. De resolutie van het linkerplaatje komt overeen met de centrumscherpte die we hebben gemeten van de Canon EF 16-35mm f/4L IS USM op een Canon 5D mk3 (volformaat sensor met anti-aliasing filter), Canon EF-S 10-18mm f/4.5-5.6 IS STM op een Canon 650D (APS-C sensor), Nikon 1 18.5 mm f/1.8 op een Nikon J2 (1 inch sensor) of een Olympus 14-42mm f/3.5-5.6 EZ ED M.Zuiko Digital op een Olympus OM-D E-M1 (micro-43 sensor zonder anti-aliasing filter). De resolutie in het rechter plaatje is de hoekscherpte die we in de hoeken tegen komen bij het testen van goedkopere objectieven op een camera met minder dan 16 megapixels. Zulke extreme verschillen komen we gelukkig steeds minder tegen. Daarom laten we zo een paar praktijkvoorbeelden zien van minder grote verschillen in resolutie.

Extreem hoge scherpte

2000vs4000zondertekst

Wat in het vorige plaatje nog scherp leek, lijkt nu onscherp. Voorbeelden van objectieven die de hoogst mogelijk scherpte realiseren zijn voornamelijk objectieven op een camera met een volformaat sensor zoals bijvoorbeeld de Tokina 24-70mm f/2.8 AT-X PRO FX SD, Canon EF 100 mm f/2.8L Macro IS USM (beiden getest op een Canon 5DsR), Sony FE 24-70mm f/2.8 G Master of een Zeiss Batis 25mm f/2 op een Sony A7R II of een Nikon 70-200 mm f/2.8G ED-IF AF-S VR op een Nikon D810. En natuurlijk diverse Sigma Art lenzen zoals Sigma 20mm f/1.4 DG HSM Art, Sigma 24-35mm f/2 DG HSM Art of Sigma 50mm f/1.4 DG HSM Art. Toch zijn er ook al een aantal objectieven die op een APS-C sensor deze hoge resolutie weten waar te maken, zoals bijvoorbeeld een Nikon DX 16–80mm f/2.8–4E ED VR op een Nikon D7200 of Samsung 16-50mm f/2-2.8 S ED OIS NX op een Samsung NX1. Een APS-C sensor zonder anti-aliasing filter en 24 megapixels of meer heb je echt nodig om de resolutie van de beste full frame objectieven te benaderen of te evenaren.

Bovenstaand voorbeeld illustreert mooi wat er gebeurt als je een oude lens op een moderne camera met 36 megapixels of meer zet. Het centrum van het beeld profiteert van de hogere resolutie van de sensor, maar in de hoeken gaat de scherpte niet evenredig mee omhoog. Daarom lijkt het opeens alsof je oude, vertrouwde objectief niet meer zo goed is op een camera met een hoge resolutie. Bij goede moderne objectieven is de scherpte in de hoeken hoger en kom je dit soort verschillen niet tegen. In de afgelopen paar jaar is er enorme progressie geboekt bij het ontwerpen van lichtsterke objectieven, waarbij de Sigma Art lenzen, Sony G Master en de Nikon f/1.8 serie vast brandpunt, maar ook de professionele objectieven van  Olympus en Panasonic objectieven mij in het bijzonder zijn opgevallen.  

Technisch intermezzo: lp/mm of LW/PH?

Bovenstaande plaatjes zijn een mooie illustratie van de uitersten die we tegen komen bij het meten van de resolutie. Deze verschillen zijn niet alleen goed te meten, maar met het blote oog ook eenvoudig te herkennen. Er zijn meerdere manieren om de resolutie uit te drukken. De meest gebruikte eenheden zijn lijnen per beeldhoogte (LW/PH), of lijnenparen per mm (lp/mm). Ze zijn eenvoudig in elkaar om te rekenen:

  • een volformaat sensor is 24 mm hoog: 50 lp/mm = (2*24*50=) 2400 LW/PH
  • een APS-C sensor is 15 (Canon) of 16mm hoog (Nikon, Sony): 80 lp/mm = 2400 LW/PH
  • een micro-43 sensor is 13mm hoog: 92 lp/mm= 2400 LW/PH
  • een 1 inch sensor is 9 mm hoog: 2400 LW/PH = 125 lp/mm

Als je de resolutie uitdrukt in lijnen per beeldhoogte, dan is de resolutie gemeten op camera's met dezelfde beeldverhouding rechtstreeks met elkaar te vergelijken. Daarom gebruiken wij deze eenheid. Omdat een micro-43 sensor met een beeldverhouding van 4:3 korter en hoger is dan de meeste andere sensoren, met een beeldverhouding van 2:3, berekenen we de resolutie scores van micro-43 objectieven bij een beeldverhouding van 2:3. Zo maken we de testresultaten voor de scherpte van alle lenzen met elkaar vergelijkbaar, ongeacht de sensor afmetingen.

De resolutie in lp/mm van objectieven op een kleinere sensor is hoger dan van objectieven op een grote sensor.

Als je de kwaliteit van lenzen wil weten, dan zou je de invloed van de sensorgrootte op de resolutie kunnen uitschakelen door de resolutie uit te drukken in lijnenparen per millimeter, in plaats van lijnen per beeldhoogte. Hoe meer lijnenparen per millimeter een lens van elkaar kan onderscheiden, des te beter is de lens. Lenstip drukt de resolutie (van onverscherpte RAW bestanden) uit in lp/mm. Op een camera met een 20 megapixel volformaat sensor (Canon EOS 5D Mark III) realiseert de beste lens in de testen van Lenstip een resolutie van 47 lp/mm en is een lens goed vanaf ongeveer 30 lp/mm.
Voor 12 megapixel RAW bestanden gemaakt met een Olympus E-PL1 (micro-43) staat het record op 83 lp/mm. Micro-43 objectieven worden op Lenstip pas aangeduid met goed als ze een resolutie hebben van 45 lp/mm.

20% verschil in resolutie: zie jij het verschil?

3300vs2600minizondertekst

Af en toe krijgen we vragen van lezers of we algemene richtlijnen kunnen geven hoe veel % verschil in resolutie voor hen nog relevant is. Vaak geef ik dan als antwoord: 20%. Eerlijk gezegd hangt het af van vele factoren, die wij niet in de hand hebben. Met welke vergroting ga je het beeld bekijken of gebruiken? Fotografeer je uit de hand of vanaf statief? Fotografeer je uit de hand, dan wordt de kans groter dat die 20% voor jou van toepassing is, want dan kaam je je kennelijk minder druk over dat laatste kleine beetje extra. Bij sommige onderwerpen zie je het verschil in resolutie makkelijker. Bekijk de testopnames op DpReview maar eens, waar ze de kwaliteit van camera's met elkaar vergelijken aan de hand van testopnames uit de studio. Op sommige plaatsen zijn kleine verschillen goed te zien, op andere plaatsen lijkt het weinig uit te maken als je een opname gemaakt met een hoge resolutie camera vergelijkt met een opname gemaakt met een lagere resolutie. Een van de oorzaken kan daarbij zijn dat de hoge resolutie opnames door DpReview voor print worden verkleind, zodat je het onderwerp ongeacht de resolutie van de camera even groot ziet:

Scherp op beeldscherm of in print

Wil je de scherpte van twee opnames met elkaar vergelijken, dan is het lastig als de opnames gemaakt zijn met camera's met een verschillende resolutie. Als je allebei de opnames op je beeldscherm uitvergroot tot 100%, dan is de ene opname veel groter dan de andere. Je zou drie verschillende methodes kunnen toepassen:

  • bekijk beelden op 100% grootte op je beeldscherm en accepteer dat je appels met peren vergelijkt: een groot beeld (hoge resolutie) met een kleiner beeld (lage resolutie) met elkaar vergelijkt
  • verklein alle opnames tot 8 megapixels: daarmee simuleer je de beeldkwaliteit van een print op A4 formaat
  • vergroot alle opnames door interpolatie tot de hoogste mogelijke resolutie en verscherp vervolgens een beetje als correctie voor de softwarematige interpolatie

Bij onze testen passen we de eerste en derde methode toe, omdat we er van uitgaan dat printen een apart vak is, waarbij nog veel meer komt kijken dan alleen maar verkleinen naar 8 megapixels. De kwaliteit van een print hangt ook sterk samen met beeldbewerking, verscherping, papierkeuze en nog veel meer. We proberen in onze lens- en cameratesten de kwaliteit van het origineel te beoordelen, zonder ons te bekommeren om wat je er later mee wil doen.

3900vs2000minizondertekstJe hebt nu een paar praktijkopnames met bijbehorende resolutie gezien. Lukt het je nu al om met blote ogen de resolutie van bovenstaande plaatjes te bepalen? Met welke nauwkeurigheid?

20% verschil is soms erger dan 50% verschil

2000vs1600minizondertekstWat me aanspreekt aan de beoordelingscriteria van Lenstip, is dat er een grens wordt gesteld voor een voldoende en een goede beeldkwaliteit. Dat sluit aan bij mijn eigen ervaring: een verschil van 10% of 20% is voor mij belangrijker bij lage resoluties dan bij extreem hoge resoluties, waarbij ik echt moet gaan turen om verschillen te zien. Bovenstaande praktijkopnames zijn allebei gemaakt bij een relatief lage resolutie. 20% verschil in resolutie maakt daar veel verschil. Maar in het voorbeeld hieronder is de resolutie al wat hoger en is 20% verschil in resolutie veel minder iets om je heel erg druk over te maken. 

Contrastrijk licht of niet / Contrast en microcontrast

2900vs2500minizondertekst

Bij het meten van scherpte kan je onderscheid maken tussen resolutie (micro contrast) en contrast. Lensfabrikanten berekenen het contrast voor 10 lp/mm en de resolutie voor 30 of 40 lp/mm. Het menselijk oog combineert die twee. Als je met een hele goede lens opnames maakt van een onderwerp met een laag contrast, dan beoordelen we die opnames als minder scherp dan opnames gemaakt met dezelfde lens onder contrastrijke omstandigheden. Dat verschil zie je terug in deze twee opnames. Beide opnames zijn gemaakt met dezelfde camera-instellingen, maar bij de linker opname brak de zon even door. Als je de resolutie meet als de MTF50 (waarin de scherpte en het contrast worden gecombineerd in 1 meetwaarde), dan krijg je een meetresultaat dat correleert met de scherpte die we ervaren: de linkeropname is scherper.

Canon 5Ds vs 5DsR: Resolutie met of zonder anti-aliasing filter

4100vs3900zondertekst1200

Bijna alle camera's hebben een sensor waarbij iedere afzonderlijke pixel maar 1 kleur kan zien: rood, groen of blauw. Bij het omzetten van een RAW bestand spieken de pixels de andere twee kleuren bij hun buren. Dat gaat verrassend goed, al levert het een net iets minder natuurlijk beeld op als sensoren waar iedere pixel alle kleuren ziet, zoals de Foveon sensor van Sigma. Alleen bij hele fijne, regelmatige patronen (vitrage, stof van een trouwjurk, patronen in gebouwen) op de grens van wat de resolutie van een sensor aan kan, ontstaat soms een kleurig interferentie patroon (moiré). Om dit verschijnsel te voorkomen, hadden camera's een anti-aliasing filter, dat het licht uitsmeerde over een paar pixels. De extra onscherpte als gevolg van het anti-alising filter, wordt softwarematig hersteld door een RAW bestand al te verscherpen, nog voordat je het op je beeldscherm te zien krijgt.

Tegenwoordig is de resolutie van camera's zo hoog, dat je bij een afdruk op A4 of A3 formaat de afzonderlijke pixels niet meer ziet. Als een camera niets tegen moiré doet, dan zie je bij een camera's van 20 megapixels of minder zonder anti-aliasing filter op een A3 of A4 print in de details soms dat storende kleurpatroon. Maar bij een 50 megapixel camera is de resolutie zo hoog, dat je op een A4 of A3 print geen moiré ziet, zelfs al zou je het op je beeldscherm, uitvergroot tot 100% of meer nog wel kunnen zien. Bovendien kan je moiré ook achteraf uit een opname verwijderen, alleen in het deel waar het zichtbaar is, waardoor in de rest van het beeld een onnodige verscherpingsstap voorkomt.
Wat is het effect van een anti-aliasing filter op de scherpte? Het scheelt ongeveer 10% in de resolutie. Als je een goede lens gebruikt, dan laat bovenstaande praktijkvoorbeeld zien welk verschil je kan verwachten tussen een opname gemaakt met een camera zonder anti-aliasing filter (Canon 5DsR) en een camera met anti-aliasing filter (Canon 5Ds).

Invloed van AF op de scherpte

3900vs3300minizondertekst

Je zou kunnen denken dat je kijkt naar een foto gemaakt met een goede en een heel goede lens op dezelfde camera. Maar je ziet hier een voorbeeld waar een camera twee keer achter elkaar heeft scherpgesteld, op hetzelfde onderwerp, met dezelfde lens en camera instellingen. Hoe groter de sensor, des te langer de brandpuntsafstand en des te groter het diafragma, des te eerder het verschil in scherpte je op zal vallen.
Bij het testen van objectieven op spiegelreflex camera's ben ik in de praktijk regelmatig testopnames tegen gekomen die 50% minder scherp waren dan de andere testopnames, gemaakt met dezelfde camera en lens bij dezelfde camera-instellingen. Wie de testen van Chip Foto video of Colorfoto goed leest, wist dat natuurlijk al. Dit heeft niks te maken met front- of backfocus. Bij front- of backfocus stelt de camera altijd te ver naar voren of naar achteren scherp. Het heeft te maken met de nauwkeurigheid waarmee de camera de juiste scherpte kan bepalen en de mechanische nauwkeurigheid waarmee de scherpstel motor in de lens werkt. Als je scherp stelt op het sensor signaal, in het geval van een spiegelreflex camera dus met liveview, dan is de spreiding in de scherpte als gevolg van AF fouten kleiner. Ook de mechanische kwaliteit van een lens en de lengte van de scherpstelslag spelen een belangrijke rol. Voor nauwkeurig handmatig scherpstellen heb je een lens nodig met een hele lange scherpstel slag (een draai aan een scherpstelring van minder dan 1 mm scheelt veel voor wie de hoogste scherpte nastreeft.

Ivo Freriks
Author: Ivo Freriks
Met CameraStuffReview hoop ik een bescheiden bijdrage te leveren aan het plezier dat jij aan fotografie beleeft. Door camera's en lenzen op dezelfde wijze met elkaar te vergelijken en telkens de voor- en nadelen op een rijtje te zetten, hoop ik jou te helpen bij het vinden van de juiste camera of lens.

0
0
0
s2smodern

Laat je reactie achter

Reageren als gast. Aanmelden of inloggen.
Bijlagen (0 / 3)
Deel jouw locatie

Over ons: