MTF (Modulation Transfer Function) 차트에 대한 간략한 이해...

카메라 렌즈를 평가할 때 빠지지 않는 이야기중 하나가 MTF 차트입니다.
여기서는 이 MTF 차트에 대해 제가 아는 기준에서 간략하게 이야기 하고자 합니다.
제가 Canon만을 사용하여 모든 기준은 캐논으로 설명합니다.

MTF란 Modulation Transfer Function의 약자로 공돌이라면 누구나 한번쯤 들어 봤음직할 전달함수의
개념이라 보면 된다. 이차트에서 렌즈는 전달함수가 되는 것이다. 특정값이(힌색과 검정색으로 이루어진
마치 바코드 같은 즉 Unit Step Function 이 주기적으로 이루어진) 렌즈(전달함수)를 통과하면
약간의 삼각함수 비스므리하게 선예도가 떨어진 상태로 될 것이다.(완벽한 렌즈는 없으므로)
이를 그림으로 표현 하면 아래와 같다.

물론 위 도식의 전달함수 개념에는 렌즈만 포함되며 실제적으로는

카메라의 CCD/필름 및 이미지 프로세스등 다양한 변수들이 있을 수 있다. 
 
    필름시절에는 MTF차트에 대해서 거의 논의가 이루어지지 않았습니다.
    이유로써는 10R이하로 인화할때 거의 티도 안나거든요. 그리고 무엇보다도 렌즈의 영향보다도 필름 자체의 해상도가
    그리 뛰어 나지 않은 관계로 카메라 렌즈의 성능이 선예도에 영향을 크게 미치지 않았기 때문입니다.
    그러나 고화소의 디지털 SLR 카메라들이 나오고,
    초고해상도의 이미지들을 쉽게 접함에 따라 MTF 차트에 대해 사용자들이 이야기 하기 시작했습니다.
    예전 필카 시절에 대형인화를 하여 여기에 선예도가 떨어진다는 둥의 이야기는 잘 하지 않았죠.
    디카에서나 1:1 Crop 하여 여기가 조금 뭉게지느니 하는 이야기가 나왔죠. 그런 이야기하시는분중 4X6 이상의 인화를
    얼마나 하는지 묻고 싶네요. 저도 이런 이유로 1:1 Crop 운운하고 선예도 머시기하는거 안 좋아하지만 그래도
    먼지는 알고 신경끄는게 더 좋겠죠.
    또 한가지 알아두셔야 할 점은 저 MTF 차트는 렌즈성능의 "극히 일부"가 됩니다.
    저 차트만으로 "A렌즈가 B렌즈보다 더 좋다"라고 생각하는 우를 범하지 마시기 바랍니다.
    렌즈의 화질이 이렇구나, 하고 넘어가시는게 좋을것 같습니다.
    그것 보다도 저는 색감에 더 후한 점수를 주고 싶네요.
 
    마눌의 인상쓴 얼굴과 주름 그리고 망가진 피부까지 선명하게 나온  사진 보다는
    환하게 웃는 사진이 더 좋은 것 아닐까요?
    사진은 사진가가 찍는 거니까요. 찍사의 거울이라고도 하지 않습니까. 

다시 본론으로 돌아와서 x축에는 필름(CCD) 중심에서의 거리 y축에는 전달함수의 특성값을 0~1까지의 점수로
(1에 가까우면 원본의 선예도를 그대로 유지한다고 보고 일반적으로 0.8이상이면 좋다고 판단합니다.)하여
그래프를 그린 것이 MTF 차트이다. 요약하면

 

     1. x축은 필름의 중심에서의 거리이다.
     2. 통상쓰는 APS-C형 포멧의 경우 13mm까지만 측정되어있다.
     3. y축은 렌즈의 특성값을 0~1까지 하여 나타낸다 (0.8이상이면 Very Good)    

 

 

아래그림은 필름 크기를 나타낸 그림이다.
 

 

 

35mm필름 사이즈가(36X24mm) 1.6배 Crop Body의 CCD크기가 (22.5X15mm)
이므로 35mm필름은 중심에서 모서리까지 길이가 약 21.63mm 1.6배 Crop Body의 CCD 의 경우 13.52mm 정도 된다.
그래서 EF마운트 렌즈들의 MTF 차트는 약 21.6mm EFs 마운트 렌즈들의 MTF 차트는 13mm까지 x축이 설정
되어 있는 것을 볼 수 있다.
만약 1.6배 크롭 바디에 EF마운트 렌즈를 사용한다면 13mm 정도까지만 차트를 보면 되겠다.
그 이상은 CCD에 상이 생기지 않는  영역이다. MTF 차트 보실 때 항상 염두 해두면 되겠다.

아래그림은 MTF 차트를 알기 쉽게 나타낸 개략도이다.

 

 

  
그러나 렌즈의 특성을 한번만 측정해서 이야기 한다는 것은 약간 아쉬우므로
측정을 두번한다. 즉 앞에서 설명한 Input을 두개로 준다는 것이다.
하나는 (지름방향-Sagittal) 또하나는 (원주 방향-Meridional)으로 측정한다.
아래 그림을 보면 이해가 쉬울 것이다.

2개의 측정치가 적을 수록 비점수차가 적어져 자연스런 보케을 얻을 수 있다는데... 왜그런지는 어려우므로 패스~~

이제 실제 예제를 통해 알아보자.

아래그림은 EF 24-105mm f/4L 렌즈의 MTF 차트이다. (출처:Canon 홈피)

    여기서 캐논에서 발표한 수치와 기타 벤치 마크 사이트에 떠도는 챠트하고는 약간틀리다
    측정방법의 상이 때문인 것 같다는 나의 생각이다. 
    아무래도 캐논에서는 자기들 유리한쪽으로 측정하지 않았을까?

    줌렌즈인 관계로 최대 광각과 최대 망원 인상태 2개로 나누어서 측정되어있다.
 
  
     1.굵은선과 얇은선

        굵은선은 10lp/mm 얇은선은 30lp/mm로 측정한 값이다. 10lp/mm란 1mm에 10개의 검은선이있다는 뜻이다.
        lp는 Line Paris의 약자이고 공학용어로 이런것을 공간 주파수라한다.
        그럼 이것이 렌즈에서 나타내고자하는 물리적특성은 무엇인가?
        10lp/mm는 콘트라스트 30lp/mm는 선예도라고 보면 무방할 듯하다.

        이런걸 깊게 들어가면 각종 수식이 난무하고 나도 잘모르는 관계로 패스~~
        자세한건 다른 사이트와 광학쪽 서적을 참조하기 바란다.(떠넘기기...)
   

 

     2.검정색과 파란색
        검정색은 최대 조리개에서 측정한값이고 파란색은 조여준 상태에서 측정한 값이다.
        어느정도 조인 것인지는 나도 잘 모르겠다. 혹시 아시는분 계시면 댓글 남겨주시기 바란다.
        어떤 렌즈는 f8이라고도 하고 어떤건 1Stp이라고도 하는데 정확히는 모르겠다.
        개인적인 생각으론 그이상 조이면 거의 특성이 변하지 않는 그런 조리개값이 아닐까하는 생각이다.
        당연히 파란색이 좋을 것이다.
 

     3.실선과 점선
        1,2번항목에서 우리가 알고자하는 것은 다 알았으나 렌즈의 특성을 한번의 측정으로 모두 나타내기에는
        무리가 있어서 원주방향과 지름방향으로 측정한것이다.
        실선 (지름방향-Sagittal) 점선(원주 방향-Meridional)
        실선과 점선의 차이가 적을 수록 비점수차가 적어져 자연스런 보케을 얻을 수 있단다.
 
 
아래 그림은 EFs 60mm macro f/2.8렌즈의 MTF 차트입니다.

     EFs라서 13mm 정도까지만 측정되어있고 대부분의 Macro렌즈가 그렇듯이 상당해 뛰어난 광학 성능을 보여줍니다.

 
 이상 허접하게 MTF 차트에 대해서 알아 봤습니다.
읽어주셔서 감사합니다. 잘못된 내용이나. 추가 내용은 댓글로 남겨주세요~~