Mtf Là Gì

      311
MTF (Modulation Transfer Function) Chart - tạm dịch là Biểu đồ chức năng chuyển điều biến (hay gọi ngắn gọn là biểu đồ MTF ) có giá trị rất quan trọng trong việc đánh giá khả năng quang học của ống kính. Khi phân tích Biểu đồ MTF, chúng ta có thể nắm được những tính chất quang học chính của một ống kính như khả năng phân giải (resolution), độ tương phản (contrast), độ cong trường nét (field curvature) và loạn thị (astigmatism).

Bạn đang xem: Mtf là gì

Bạn đang xem: Mtf là gìNhiều người nghĩ rằng biểu đồ MTF không thực sự cần thiết để đánh giá chất lượng của ống kính, nó chỉ là những con số nhàm chán. Tuy nhiên, trong thực tế, khi đánh giá các tính chất quang học của ống kính như độ sắc nét, tương phản thì đánh giá của mỗi người trong điều kiện khác nhau mang tính chủ quan rất cao, ví dụ như "độ nét cao" của người này thực chất chỉ tương đương "độ nét trung bình" của người khác, nên MTF vẫn có chỗ đứng quan trọng như một dữ kiện chính xác để mọi người tham khảo trước khi được tận tay sử dụng ống kính. Mặc dù vậy, bạn vẫn luôn cần nhớ là biểu đồ MTF do các hãng thực hiện luôn có những sai khác nhất định do phương pháp thực hiện và cách trình bày, dựa theo cùng một nguyên tắc: đo khả năng phân biệt những dòng kẻ song song nằm sát nhau của ống kính ở những vị trí khác nhau trên cảm biến để đánh giá khả năng "chuyển" thông tin từ hình ảnh thực tế sang cảm biến / bề mặt phim.Trước hết, chúng ta cần biết biểu đồ MTF luôn bao gồm 2 trục: trục ngang thể hiện khoảng cách của điểm đo độ tương phản / phân giải tính từ tâm của cảm biến, tính bằng mm (điểm 0 là giá trị tương phản / nét tại chính giữa ảnh còn điểm ngoài cùng là góc tận cùng của ảnh), còn trục dọc thể hiện giá trị độ tương phản / phân giải của từng điểm được đo. Nhìn vào thang khoảng cách của biểu đồ MTF chúng ta có thể biết đó là biểu đồ quang học của ống kính trên cảm biến full frame hay crop, ví dụ biểu đồ dưới đây là MTF ống kính full frame của Nikon vì kích cỡ cảm biến là 24 x 36mm.
*

Độ tương phản là khả năng phân biệt độ sáng tối của 2 khu vực nằm ngay cạnh nhau, như minh họa ở hình dưới: độ tương phản cao thể hiện rõ ranh giới giữa đường kẻ trắng và đen (độ tương phản 100%), còn khi độ tương phản giảm thì màu đen sáng hơn, màu trắng tối hơn cho tới khi không phân biệt được nữa (độ tương phản 0%). Đây cũng chính là thang đơn vị cho trục dọc của biểu đồ MTF (thay vì thang phần trăm thì thang giá trị thập phân từ 0 tới 1 được sử dụng cho ngắn gọn).


*

Để đo độ tương phản tại các điểm khác nhau, người ta chụp ảnh bảng MTF và phân tích hình ảnh thu được. Bảng MTF được thiết kế bao gồm những nhóm đường kẻ nằm sát nhau phân bố đều từ tâm ra tới góc của một hình chữ nhật tương ứng với tỷ lệ của cảm biến. Ở hình dưới là bảng MTF của Nikon cho ống kính full frame. Ở mỗi điểm dùng để đánh giá, có 2 nhóm đường thẳng được đặt cạnh nhau: nhóm 10 cặp đường thẳng/mm (10 line pairs/mm hay 10 lp/mm) và nhóm 30 cặp đường thẳng/mm (hay 30 lp/mm). Có thể dễ nhận thấy là khi chụp hình ảnh của 2 nhóm đường thẳng này, nhóm có mật độ đường thẳng cao và kích thước đường thẳng nhỏ (30 lp/mm) sẽ khó có thể phân biệt hơn so với nhóm còn lại. Vì phần lớn ống kính hiện nay có thể phân biệt rõ các đường thẳng 10 lp/mm trong khi 30 lp/mm khó phân biệt hơn, người ta dùng 10 lp/mm để đo độ tương phản còn 30 lp/mm để đo khả năng phân giải chi tiết của ống kính (resolving power). Một số hãng máy ảnh có thể dùng nhóm mật độ đường thẳng hơi khác như 20 lp/mm, 40 lp/mm, thậm chí 50 lp/mm đối với ống kính dành cho các hệ máy dùng cảm biến / phim lớn hơn khổ full frame 35mm. Ngoài ra, trong cùng một nhóm, các đường thẳng cũng được chia ra làm 2 nhóm nhỏ theo hướng vuông góc với nhau gọi là đường Sagittal (song song với đường chéo hướng tâm) và đường Meridonial (vuông góc với đường chéo hướng tâm, một số nơi còn gọi là Tangential).

Xem thêm: Bảng Xếp Hạng Quốc Gia Đáng Sống Nhất Trên Thế Giới, Top 10 Quốc Gia Đáng Sống Nhất Trên Thế Giới 2021


*

Thông thường, giá trị độ tương phản đo bằng đường 10 hay 20 lp/mm cao hơn giá trị khả năng phân giải (hay gọi ngắn gọn là độ phân giải) và thường được coi là rất cao nếu đạt tầm 0.9 trở lên, là tốt trong tầm 0.7 - 0.9, trung bình trong khoảng 0.5 - 0.7 và dưới 0.5 là ống kính độ tương phản và độ nét kém.
*

Hình trên là ví dụ biểu đồ MTF của một ống kính điển hình. Đường đồ thị màu đỏ nằm cao hơn là đường chỉ tương phản (10 lp/mm) và đường màu xanh nằm dưới là đường chỉ độ phân giải (30 lp/mm). Độ tương phản của ống kính này cao ở chính giữa khung hình nhưng giảm nhanh tới giữa khung hình và đột ngột nét hơn ở gần rìa ảnh, sau đó giảm xuống rất thấp ở rìa / góc ảnh. Độ phân giải của ống kính khá cao ở trung tâm, giảm dần hướng ra ngoài rìa, mặc dù có nét hơn một chút ở tầm 1/3 phía ngoài ảnh nhưng cũng xuống rất thấp ở rìa / góc ảnh. Dạng đường cong đột ngột nhô lên khi hướng ra ngoài thể hiện độ cong trường nét (field curvature) dạng lượn sóng (chúng ta sẽ nói kỹ hơn ở dưới).


*

Còn đây là biểu đồ MTF của một ống kính tốt. Bạn có thể thấy cả 2 đường xanh và đỏ có giá trị từ tầm cao hơn ở hình trước đó và khi hướng ra phần rìa giá trị bị giảm rất ít, dù đường độ phân giải màu xanh giảm nhanh ở sát rìa nhưng chỉ chiếm tỷ lệ rất nhỏ trên toàn khung hình trong khi độ tương phản vẫn khá cao ở rìa ảnh. Đây cũng là loại biểu đồ MTF điển hình thường gặp bao gồm 4 đường đồ thị thay vì 2 như ở bảng trên. Trong trường hợp này mỗi nhóm đường bao gồm đường đồ thị tách biệt, được biểu diễn bằng nét liền (đường Sagittal hay đường hướng tâm) và nét rời (đường Meridonial, đôi lúc được gọi là Tangential hay đường vuông góc hướng tâm) gọi lần lượt là S10, M10, S30 và M30. Với ống kính này, không có khu vực nào của đồ thị tăng đột ngột nên có thể dự đoán ống kính này có độ cong trường ảnh thấp. Khi so sánh đường S và M chúng ta thấy ở trung tâm chúng rất gần nhau, điều này chứng tỏ ống kính này gần như không có dấu hiệu loạn thị (astigmatism) ở trung tâm, nhưng đến 1/3 phía ngoài biên, chênh lệch giữa đường S và M là đáng kể nên sẽ có loạn thị ở khu vực này.

Ở trên mình có nhắc tới độ cong trường nét (field curvature) và loạn thị (astigmatism) nên ở phần này mình sẽ nói cụ thể hơn về hai lỗi quang học này và cách nhận biết từ biểu đồ MTF. Độ cong trường nét là thuật ngữ chỉ mức độ cong của mặt phẳng lấy nét do đặc điểm cấu tạo của từng ống kính. Hiện tượng cong trường nét rất phổ biến, có thể nhận ra khi chụp một vật thể phẳng theo hướng vuông góc với bề mặt nhưng chỉ có một vài phần nhất định trên bề mặt sắc nét, trong khi những phần khác bị mờ như không lấy nét được. Hiện tượng này gây ra do bản chất thấu kính dùng trong ống kính đều có bề mặt cong nên trường nét cũng không thể hoàn toàn phẳng được (như mô tả trong hình dưới). Loạn thị (astigmatism)
là một hiện tượng rất gần với cong trường nét nhưng có khác đôi chút. Một ống kính bị loạn thị nặng khi các chi tiết phân bố theo hướng về tâm hình có độ nét khác với các chi tiết hướng theo chiều vuông góc. Để cho dễ hình dung, các bạn có thể liên hệ với bokeh xoáy của ống kính Helios 44-2 hoặc ống kính Petzval 85mm. Như chúng ta đã nhắc tới trên biểu đồ MTF, có 2 dạng đường thẳng hướng tâm (đường S) và vuông góc hướng tâm (đường M) được dùng để đánh giá chất lượng quang học của ống kính và lý do người ta phải so sánh mức độ thể hiện lại hình ảnh của 2 nhóm đường trên là vì chúng có thể biểu hiện khác nhau khi ánh sáng đi qua hệ thấu kính. Trong trường hợp cong trường nét nói tới ở trên, chúng ta không nhắc tới 2 đường S và M vì chúng có biểu hiện giống nhau, thể hiện qua một đường cong duy nhất của trường nét. Tuy nhiên trong thực tế, phụ thuộc vào hướng của chi tiết trên hình (gần S hay gần M) mà đường cong trường nét có thể khác nhau dẫn tới hiện tượng loạn thị.Hình dưới đây là minh họa rất rõ cho biểu hiện của ống kính loạn thị: khi lấy nét vào bánh xe tròn thì ống kính không bị loạn thị có thể lấy nét rất cả chi tiết, trong khi ống loạn thị lấy nét vào đường hướng tâm (sagittal focus) thì có hiện tượng mờ, xoáy với chi tiết chạy theo đường tròn ở tâm hình và vành bánh xe. Ngược lại, khi ống loạn thị lấy nét vào đường tròn (tangential focus) thì các đường hướng tâm bị mờ.

Còn đây là hệ quả tác động tới bokeh của hình trong 2 trường hợp: loạn thị hướng vuông góc đường hướng tâm (tangential astigmatism) và loạn thị hướng tâm (sagittal astigmatism). Đây là dạng bokeh đặc trưng của 2 loại ống kính tận dụng lỗi quang học làm đặc trưng cho hiệu ứng nghệ thuật: Lensbaby (bên trái) và Petzval / Helios (bên phải). Chúng ta có thể gọi hiệu ứng loạn thị hướng tâm là hiệu ứng zoom còn hiệu ứng còn lại là hiệu ứng xoáy.

Hãy cùng phân tích biểu đồ MTF của ống kính New Petzval 58mm f/1.9 để nhận biết hiệu ứng xoáy của ống kính này. Hình dưới đây là biểu đồ MTF tại f/2.8 do hãng LOMO cung cấp. Trong trường hợp này biểu đồ MTF có 4 đường (5, 10, 20, 40 lp/mm) và hai đường mật độ thấp được dùng để đánh giá độ tương phản, hai đường mật độ cao dùng để đánh giá độ phân giải. Nhìn chung độ phân giải của ống kính khá thấp và giảm rất nhanh về phía rìa. Nếu để ý phần giữa khung hình, đường S (nét liền) hạ xuống rất thấp trong khi đường M (nét rời) vẫn giữ giá trị trung bình, điều này có nghĩa là ống kính sẽ bị xoáy nặng ở gần trung tâm và giảm mức độ ở sát biên hình. Hiệu ứng này được hãng tăng cường qua các mức độ xoáy khác nhau có thể chỉnh được ngay trên thân ống kính.

1. Chỉ nên so sánh biểu đồ MTF của các ống kính khác nhau do cùng một hãng cung cấp và tốt nhất là ở cùng khẩu độ vì phương pháp xây dựng biểu đồ của từng hãng là khác nhau do các yếu tố như loại cảm biến, ánh sáng, phân bổ các nhóm đường thẳng có thể khác nhau.2. Thông thường các hãng có thể cung cấp biểu đồ MTF phức tạp hơn, bao gồm đường đồ thị xây dựng với các khẩu độ khác nhau (như khẩu độ lớn nhất và khẩu độ có độ phân giải tốt nhất) nên biểu đồ MTF có thể có 8 đường khác nhau hoặc nhiều hơn.3. Đường S thường được thể hiện bằng nét liền nhưng đôi khi lại thể hiện bằng nét đứt, bạn nên đọc kỹ ghi chú của hãng cung cấp biểu đồ.4. Đơn vị lp/mm được sử dụng phổ biến với máy film nhưng đơn vị lw/ph (line width/photo height - độ dày đường thẳng/chiều cao hình) hay được dùng cho cảm biến điện tử do kích thước cảm biến có thể rất khác nhau tùy hãng. Công thức tính lw/ph = 2 x lp/mm x chiều cao hình (tính bằng mm).5. Một số nhóm đánh giá ống kính như ePHOTOzine không sử dụng dạng đồ thị như trên mà chỉ đo độ phân giải khi thay đổi khẩu độ ống kính (tính bằng lw/ph) và thể hiện dưới dạng biểu đồ cột với giá trị trục ngang là khẩu độ, giá trị trục dọc là độ phân giải tại khẩu độ đó, đo tại các điểm khác nhau như trung tâm (center), vùng trung gian giữa trung tâm và rìa (mid-range), vùng rìa hình (edge).6. Giới hạn của biểu đồ MTF là không phản ánh được một số tính chất quan trọng của ống kính như quang sai màu, độ méo hình và khả năng chống lóa (flare).

Trong bài có sử dụng hình minh họa từ trang photographylife.com, handprint.com, lomography.com, lensbaby.com và dpreview.com.