HYENA0 : Don't be boiled frog

MTF 차트 알아보기 - 3

 이전 포스트에서 광학적으로 정의되는 MTF를 알아봤는데, 다시 생각해 보자면 렌즈에 대한 제한된 공간 주파수 범위에서 가시도가 얼마나 되는지 알아보는 값이라고 볼 수 있다.

아래와 같이 좀더 이해하기 쉬운 그림으로 알아보면 다음과 같다.


주기적인 사각파형이 렌즈로 입력된다. 즉, 검정과 하얀색이 주기적으로 표시된 그림을 렌즈로 통해서 본다면 이미지는 그 주기에 따라 검정색이 퍼져보이게 될 것이다. 물론 100% 분해능을 표현할 수 있는 렌즈가 있다면 좋겠지만, 물리적인 특성에 의해 빛이 회절되어 번져보이게 된다.
 
 상단의 그림은 주기가 상대적으로 크고, 하단은 주기가 짧다. 바꾸어 말하면 공간주파수값이 상단은 작고, 하단은 크게 된다. 그렇게 될 경우에 우측의 그래프와 같이 공간주파수가 큰 부분이 더 희미하게 번지게 된다는 것을 알 수 있다. 공간주파수가 커질 수록 가시도 즉 Contrast 값이 더 떨어지게 되어 90%에서 20%로 감소하게 되는 것이다.

 이제 MTF에 대해 어느 정도 감이 잡힐 것이라고 본다. 본격적으로 챠트를 어떻게 봐야 하는지 알아보도록 하겠다.

 - 계속

MTF Chart - 2

 앞서 얘기했듯이 MTF는 Modulation Transfer Function 이고 광학에서 다루는 용어로는 변조전이함수라고 한다.

 통상 광학계의 품질을 나타내기 위해서 퍼짐 함수(Spread function)를 가지고 표현하는데, 그림에서 보듯이 슬릿을 통과한 빛이 렌즈를 통과하여 상이 맺히는 것을 보면 슬릿의 모양이 완전히 나타나지 않고 가장자리가 흐릿하게 퍼져보이게 된다. 이것은 렌즈를 통과한 빛이 회절효과에 의해 제한을 받아서 흐려지게 되는 것이다. 이렇게 흐려지는 정도를 나타낸 것이 퍼짐함수로 S(Z)로 표현하게 된다.



광학 시스템의 성능을 평가하는 유용한 지수로 선명도(Contrast) 혹은 변조도(Modulation)를 정의한다. 아래의 그림과 같이 표현되는데, 아래는 하나의 공간주파수에 대한 응답결과를 나타낸다. Ii 는 입력된 빛의 세기분포를 나타내고, Io는 렌즈를 통과하여 출력된 빛의 세기를 표현한다.


여기서 공간주파수라는 것은 spatial frequency 로 공간주기의 역수를 의미하며, 공간주기라는 것은 파장의 간격이 주기적으로 공간상에 반복적으로 펼쳐져 있는 경우에 반복정도를 표현하기 위해 나타낸 것이다. 그러므로 단위는 단위길이당 사이클이 되어 cycles/mm 로 표현된다.
 광학계의 분해능을 표현할 때는 보통 mm 당 선 짝수로 표현하는데, line pairs per mm 로 나타낸다.

다시 돌아가서 MTF 즉 변조전이함수는 모든 공간 주파수에서 영상의 변조도에 대한 물체의 변조도 비로 정의된다.

- 참조 : Hecht Optics second edition

MTF 차트 보는 법

 DSLR 은 바디와 렌즈가 분리되어 판매되므로 바디의 선택도 중요하지만, 렌즈의 선택 또한 사진을 결정짓는 중요한 역할을 하게된다.
 렌즈를 사려고 보면 대부분의 제조사에서 MTF 차트라는 것을 제공하는데, 네이버 지식인에게도 물어봐도 정확한 대답이 없어서 한 번 이해할 수 있는 수준으로 알아보려고 한다.
 

   - 예 : 니콘 16-85mm 렌즈의 MTF 차트

 MTF 란 Modulation Transform Function 의 약자로 말그대로 보자면 변조 전달함수이다.
위의 그림처럼 차트가 Wide와 Tele 두가지로 나뉘고, 그래프 내용도 적색과 파란색의 실선, 점선이 나뉘는 것이 그 이유를 알기 어렵다.

 통상 일반적인 웹검색의 결과는 이 그래프가 선예도를 알려준다고 하고 그래프가 1로 붙을 수록 좋으며, 가로축의 값이 증가할 수록 값이 감소하는데 0.6 이상 정도가 되면 좋다고 한다.

 단지 이 정도 가지고는 그래프를 보고 렌즈의 품질을 가늠하기 어려워 보다 이해하기 쉽게 차트 보는 법을 알아보려고 한다.

 -> 계속...