Диафрагмирование и резкость

Влияние большинства аберраций на резкость изображения можно снизить при диафрагмировании объектива (уменьшении его относительного отверстия). Кривизна поля изображения не устраняется диафрагмированием, но ее влияние (за счет возрастающей при этом глубины резкости) значительно уменьшается. Зато дисторсия и хроматическая разность изображений становятся более заметными на изображении, поскольку как резкость объектива, так и глубина резкости при диафрагмировании возрастают. Однако слишком сильно закрывать диафрагму без особых на то причин также не стоит. Ведь диафрагмирование приводит как к уменьшению уровня аберраций, так и к возрастанию влияния на резкость объектива дифракционных явлений. Дифракция – нарушение прямолинейного закона распостранения лучей света при прохождении вблизи непрозрачных препятствий. Это явление, в шутку называемое физиками "загибанием света за угол", приводит к тому, что та часть лучей света, которая проходит вблизи диафрагмы, несколько меняет свое направление, в итоге приводя к размытию изображения. При достаточно открытых значениях диафрагмы влияние дифракции практически незаметно. Однако, поскольку при диафрагмировании длина окружности диафрагмы уменьшается гораздо медленнее, чем ее площадь, доля "пострадавших" от дифракции лучей увеличивается. Поэтому резкость большинства объективов не будет хороша ни в одном из крайних значений диафрагмы – ни при полностью открытой, ни при полностью закрытой. У большинства объективов резкостные характеристики заметно улучшаются при диафрагмировании на 1.5-2 ступени от полностью открытой диафрагмы, достигают максимума при диафрагме 8-11, а при дальнейшем уменьшении относительного отверстия – плавно падают.

Эти цифры, конечно же, весьма примерные, и касаются в основном объективов для 35мм аппаратуры.

MTF

Графики MTF

Резкость объектива – одна из его главных характеристик. Нерезкий объектив, даже если он подходит по всем остальным характеристикам, обычно мало кому нужен. Однако чаще всего объектив мы оцениваем довольно просто: если резкость фотографий нас устраивает, то про такой объектив мы говорим "резкий" или "очень резкий", если не всегда устраивает – значит объектив "не очень резкий", а если резкость совсем не нравится – то такой объектив зарабатывает нелестный эпитет "нерезкий" или "мыльный". Однако такой метод оценки резкости излишне субъективен – у каждого свои требования к оптике, и своя мерка качества изображения. Ведь кому-то нужно, чтобы при съемке на профессиональные пленки и печати на профессиональном оборудовании резкость отпечатков 20х30 или 30х40 была идеальна не только в центре, но и по краям кадра. Другому же – вполне достаточно, чтобы минилабные отпечатки 10х15 были просто яркими и четкими. Поэтому, чтобы объективы можно было сколько-нибудь объективно сравнить между собой, было придумано немало методик и показателей, иной раз совершенно искусственных. С одной из таких характеристик – разрешающей способностью объектива при фотографировании контрастной миры на полностью открытой диафрагме – фотолюбители нашей страны хорошо знакомы.

На сегодняшний день наиболее информативно оценить и сравнить оптическое качество объективов можно при помощи графиков их частотно-контрастных характеристик. Метод частотно-контрастных характеристик (или MTF – Modular Transfer Function – функция передачи пространственной модуляции) заключается в исследовании потерь информации при сравнении различных тест-объектов и их изображений, даваемых объективом. В качестве тестовых объектов принято применять "миры", состоящие из наборов параллельных темных линий одинаковой ширины и светлых промежутков такой же ширины между ними. Количество штрихов, умещающихся по ширине на 1 миллиметре изображения миры, называется ее разрешением, а отношение отражающей способности темных полос и светлых промежутков между ними – контрастом миры. Исследование MTF обычно производится с применением нескольких мир – например миры низкого разрешения (10 линий на 1мм) и миры высокого разрешения (30 линий на 1мм). Встречаются и более информативные варианты с использованием большего ассортимента мир.

Смысл тестирования оптики при измерении MTF – исследование степени падения контраста изображения, создаваемого объективом, в сравнении с оригиналом. Если объектив очень хороший, то изображение мало чем отличается от оригинала и по резкости, и по контрасту, а значит значение MTF такого объектива всегда будет близким к 1 (или к 100%, что одно и то же). При падении резкости изображение будет выглядеть более размытым, то есть потеряет контраст и четкость. На графиках MTF отображается зависимость падения контраста изображения на разном удалении от ценра кадра при максимальном относительном отверстии и на диафрагме 8, отдельно для радиального расположения штрихов миры (сагиттальная ориентация) и случая, когда штрихи миры расположены перпендикулярно радиусу (тангенциальная ориентация). В случае зумов семейства графиков MTF строятся для нескольких значений фокусных расстояний.

Теперь немного о том, как интерпретировать графики MTF. Если значения MTF близки к 100%, то объектив будет исключительно резким и контрастным. Качества объективов, имеющих MTF на уровне 70-80% и выше, вполне достаточно для большинства работ профессионального уровня. Ну а объектив, чей график MTF опускается ниже 30%-отметки, можно покупать лишь в том случае, если вы в дальнейшем собираетесь печатать только фотографии 10х15см в минилабе. Высокие значения MTF, полученные для миры с высоким разрешением, говорят о том, что даже при значительных увеличениях изображение будет достаточно резким, не "поплывет". Близкие к 100% показатели MTF для миры с низким разрешением свидетельствуют о высокой контрастности объектива. Если при хороших показателях низкочастотной MTF график MTF для миры с высоким разрешением лежит в области низких значений, то исследуемый объектив при хорошем контрасте имеет проблемы с резкостью изображения при больших увеличениях (хотя фотографии небольших форматов будут смотреться отлично). Если высокие значения MTF объектив показывает не только в центре изображения ("0" по шкале), но и на расстоянии 10-12мм от него, то резкость такого объектива будет хороша на значительной площади кадра. Ну а если график MTF "доползает" до отметки 15-20мм без резких "обрывов" вниз, то резкость будет, что называется, "от края до края". Чем ближе друг к другу проходят графики MTF для сагиттальной и тангенциальной ориентаций миры, тем лучше у этого объектива исправлен астигатизм, а следовательно – более естественным и "мягким" будет размытие изображения в зоне нерезкости. Ну и, наконец, из сравнения семейств графиков MTF объектива при максимальном относительном отверстии и задиафрагмированного до f/8, можно сделать вывод о том, насколько его диафрагмирование повышает резкость изображения.

При сравнении разных объективов по их графикам MTF стоит помнить, что процедура MTF-тестирования у разных производителей не стандартизована. Да и графики MTF есть в проспектах далеко не всех производителей оптики. Поэтому сколько-нибудь достоверную информацию можно почерпнуть лишь из сравнения объективов одного производителя. Впрочем, есть и варианты для любителей сравнивать оптику разных марок. В сети Интернет доступно немало веб-страничек с результатами внушающих большее или меньшее доверие независимых MTF-тестирований оптики. Наиболее известная из них – японская www.photodo.com (на английском языке). Но графики MTF – это далеко не исчерпывающая информация об объективе. Самая главная характеристика любого объектива – это изображение, которое он дает. Изображение может устраивать или не устраивать, нравиться или не нравиться, причем совершенно независимо от графиков. Поэтому результатами различных тестирований и отзывами владельцев стоит руководствоваться лишь при предварительном выборе оптики. Ну а окончательное решение о покупке объектива желательно принимать исходя, в первую очередь, из собственных впечатлений.