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MTF Graph 의 기본개념 이해.

 

Modulation Transfer Function의 약어로 현재까지 가장 과학적이고 객관적인 렌즈의 성 능 측정방법으로 알려져 있다. 

어느 렌즈의 성능을 알기 위해 사람들이 만들어 낸 표준적 타깃으로 해상력 차트라는 것 이 있는데 이는 완전 흰색(반사율 100%)의 배경에

완전히 검은 줄(반사율 0%)이 일정한 간격으로 그어져 있는 것이다.

 

일정한 간격은 흰 줄과 검은 줄이 한 쌍을 이뤘을 때 1mm 안에 몇 쌍이 들어가느냐에 따라 1쌍이 들어가면 1lp/mm가 되고 10개의 쌍이

들 어가면, 즉 각각의 흰색 줄 또는 검은색 줄이 0.05mm의 두께로 빼곡히 20개가 들어가 면 10lp/mm가 된다.

 

Lp/mm는 Line Pair per mili meter다.

이렇게 하면 이 해상력 차트의 종류는 무수히 많을 수 있지만 일반적으로 600lp/mm를 넘어가는 경우는 없다.

인간의 나시로 구분할 수 있는 lp의 한계는 통상 10lp/mm라고 한다.

한편 차트 또는 타깃에 선이 그어져 있는 모양에 따라 차트의 중심에서 자전거 바퀴살 모양으로 선이 그어지는 것이 있고 원형으로

수렴하는 모양처럼 그어진 것이 있다.

 

전자 는 렌즈의 중심축 또는 광축에서 봤을 때 어떤 형체를 형성하는 수평적인 요소가 되고 후자는 원형의 수직적인 요소가 된다.

 

MTF에서 이런 해상력 차트 이야기를 하는 것은 이걸 알아야 MTF를 이해할 수 있기 때 문이다.

MTF는 이런 차트를 프로젝터와 렌즈를 통해 투사해서 그 차트(원본)을 렌즈가 재생시키는 정도를 보고 렌즈의 성능을 판단하는 것이다.

이때 재생의 정도라 함은 원본 이 가지는 100% 콘트라스트에 대하여 투사된 결과물(투사본)이 가지는 콘트라스트의 정 도가 된다.
 

 Resolution, Sharpness, Contrast

 

그런데 한가지 더 분명히 할 것은 해상력(Resolution)과 선예도(Sharpness), 콘트라스트 (Contrast)의 개념이다.

 

해상력(Resolution)은 예를 들어 100lp/mm를 얼마나 정확하게 재현해 내는가, 실전적 예를 들면 필름에 아주 작게 기록되는 어떤 복잡한

기계장치의 디테일을 얼마나 잘 살려 내는가 하는 것이 된다.

이는 Sharpness와는 다른 것이다.

 

선예도(Sharpness)는 어떤 형체가 있을 때 그 형체를 구분하게 해주는 수단은 선의 형태 를 띠게 되는데 이 때 그 경계를 나타내는 수단으로서의 선이 얼마나 정확하고 선명하게 재현되는가가 된다.

반면 콘트라스트는 완전 검은색과 완전 흰색사이에 존재하는 회색의 종류를 얼마나 많이 보여주는 가이다.

즉 흑백사진에서 흔히 말하는 계조의 표현능력이다. 표현해 내는 회색 의 수가 많으면 콘트라스트가 높은 것이고 적으면 낮은 것이다.

그런데 역설적이지만 일 반적으로 콘트라스트 얘기를 할 때는 오히려 적으면 콘트라스트가 높아 보인다고 얘기를 하는 경우도 있다. 

 

렌즈를 통해 투사된 해상력 차트가 본래의 해상력 차트와 비교해 서 본래의 원본을 얼마나 재현해 냈는가를 %로 표현한 것이

MTF라고 했다.

완벽하게 재현했으면 100%가 되겠고 하나도 재현하지 못했으면 0%가 될 것이다.

그런데 앞서본 lp/mm에 따라 그 재현도는 달라진다. 1lp/mm, 즉 1mm 안에 0.5mm의 두께로 하나의 검은줄과 하나의 흰줄이 있는 것을

투 사했다면 일회용 카메라라고 할지라도 그 검은줄과 흰줄을 선명하게 재현해 낼 것이다.

이는 렌즈가 아주 정밀한 재현력이 없어도 상이 웬만큼 크기 때문에 그 콘트라스트에 의 해서도 판단이 되기 때문이다.

 

따라서 보통 10lp/mm까지의 테스트는 주로 콘트라스트에 대한 정보를 주게 된다.

하지만 50lp/mm, 즉 1mm안에 50개의 흰줄과 50개의 검은줄을 100등분하여 넣어둔 차트를 투사했다면 과연 그것을 100개의 줄 그대로

재 현해 낼 수 있는 렌즈가 얼마나 있을까? 어려워 진다.

 

보통 100lp/mm을 넘어서는 디테일을 재 현할 수 있는 능력을 갖춘 렌즈는 흔하지 않다.

무엇보다 ASA100정도의 프로용 필름이 재현할 수 있는 해상력이 100lp/mm이라고 하므로 설령 그런 고해상력의 렌즈가 있다고 해도

일반 필름 을 사용하면 의미가 없다.

아주 특수한 저감도 필름의 경우에는 150정도? 아무튼, MTF테스트시 가장 처음 얻을 수 있는 그래프는 lp/mm를 1부터 차츰 늘려가서

어느 수준까지(예를 들면 100lp/mm) 투사한 결 과가 되는데, 이렇게 보면 1lp/mm에서는 어느 렌즈나 좋은 MTF비율이 나올 것이지만

(보통 95% 이상) 40lp/mm이나 60lp/mm로 가면 갈수록 원본의 재현율은 낮아질 것이 다.

 

즉 그래프의 x축을 lp/mm, y축을 MTF로 했을 때 y는 x와 반비레 하게 되고 결국 어느 순간에는(1000lp/mm정도?) MTF가 0이 되는 것이다.

여기에서 알 수 있는 것은 lp/mm가 높아질수록 어떤 사물의 디테일이 정교해진다는 것 인데 따라서 lp/mm단위가 높은 경우의 테스트

(예를 들어 40lp/mm 또는 60lp/mm 등)는 그 렌즈의 해상력 또는 정밀한 묘사력 정도를 보여주는 자료가 된다.

즉 필름원판을 아 주 크게 확대(35mm원판의 경우 최소 12R이상으로의 확대)할 요량이면 유의미한 정보가 될 수 있다.

인간이 형체를 구분할 수 있는 최소한의 콘트라스트가 20%라고 하니까 MTF그래프에서 의 재생율 곡선이 20% 아래로 내려가면

곤란해진다는 결론이 되는데 lp/mm단위를 높일 수록 특히 주변부에서는 20%이하로 내려가는 렌즈가 수두룩 하다. 

 

 MTF 그래프의 해독방법
mtf.jpg

제일 위의 곡선 2개는 10lp/mm에서 측정했을 때의 MTF이고 가운데 2개의 곡선은 20lp/mm에서의 측정값이며, 제일 아래가

40lp/mm에서 측정값이다.

그리고 보통 Sagital 타겟의 측정결과는 실선으로, Tangetial타겟의 측정결과는 점선으로 표시한다. 

5lp/mm 또는 10lp/mm에서 측정한 값은 위에서 봤듯이 렌즈의 콘트라스트에 대한 정보 를 제공한다.

보통 95%이상이 되어야 정상적이고 좋은 렌즈라면 100%에 육박할 것이 다.

여기선 %값이 조금만 차이가 나도 차이를 눈으로 확인할 수 있다고 한다.


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