Como ficam nossas medições de nitidez nas imagens?

Hoje, para enriquecer nossas análises de lentes, gostaria de compartilhar exemplos práticos que ilustram como os diferentes valores de MTF50 do Imatest LW/PH se comportam em imagens de testes reais. Já compartilhamos esses valores do Imatest antes, e agora é hora de vê-los em ação!

Gostaria de começar este artigo enfatizando que as imagens aqui apresentadas são gráficos de teste, e não fotografias reais. Embora visualizar imagens da vida real seja, sem dúvida, mais interessante, o principal objetivo deste artigo é revelar como chegamos aos valores que apresentamos em nossas análises de lentes no Photography Life, todos derivados de imagens de gráficos de teste. De fato, os gráficos de teste têm a notável capacidade de destacar diferenças sutis de contraste que podem ser difíceis de discernir em fotografias da vida real, o que significa que as diferenças que você notará neste artigo podem parecer exageradas em comparação com a maioria das situações fotográficas do dia a dia.

Informações básicas

A maioria das nossas análises de lentes inclui testes abrangentes de nitidez em diferentes distâncias focais, valores de abertura e em diversas áreas da imagem. Você já deve ter visto os gráficos que publicamos regularmente no Photography Life, como este exemplo:

Mas o que esses números realmente significam? Tecnicamente falando, são os valores de MTF50 para largura da linha por altura da imagem (LW/PH MTF50) que medimos ao fotografar o maior gráfico de teste do Imatest usando uma câmera Nikon Z7 de 45 megapixels. Em outras palavras:

• MTF Essencialmente, trata-se da porcentagem do contraste real da cena que uma imagem retém. Barras alternadas em preto e branco são normalmente usadas em testes de laboratório para medir a MTF (Função de Transferência de Modulação). Imagine um esquema de teste hipotético onde as barras começam bem grossas e gradualmente ficam cada vez mais finas. Mesmo uma lente sem brilho mostrará a maior parte do contraste nas barras mais grossas. Mas à medida que as barras ficam mais finas, menos do contraste original é retido — talvez apenas 90%, depois 70%, depois 50%... e o contraste original da cena continua a diminuir conforme as linhas alternadas ficam mais finas. Em certo ponto, não há mais contraste entre as linhas; sua imagem exibirá então apenas uma massa cinza neutra.
• poses MTF50 Pergunta: Qual é a espessura das linhas na qual 50% do contraste original é mantido? Isso geralmente é considerado um bom indicador do que "parece nítido" visualmente.
• O termo representa Exibir linhas para cada altura da imagem (LW/PH) É assim que traduzimos a pergunta (“Quais espessuras de linha retêm 50% do contraste original?”) nos números que você vê em nossos gráficos no Photography Life. Essencialmente, determinamos quantas linhas podem cobrir uma determinada área. comprimento do sensor da câmera Quanto maior o número, melhor, pois indica linhas mais numerosas/finas.

Quando a pergunta é formulada de forma mais ampla — ou seja, “Qual é a espessura de linha na qual x% do contraste original é retido?” — fica claro que qualquer valor entre MTF0 e MTF100 é mensurável. Alguns fotógrafos aprofundam-se ainda mais, descrevendo lentes com bom desempenho em MTF80 ou MTF90 como tendo excelente contraste (às vezes chamado de contraste fino ou “extrusão”), enquanto descrevem lentes com bom desempenho em MTF30 ou MTF20 como capazes de exibir muitos detalhes no nível do pixel.

Os resultados da MTF apresentam forte correlação entre as diferentes frequências espaciais, e uma lente com bom desempenho em MTF50 ("nitidez") também deve apresentar excelente contraste fino e detalhes em nível de pixel. É por isso que a utilizamos como um teste representativo.

Por fim, é importante destacar que o sensor da câmera impacta significativamente os valores de MTF50 em baixa luminosidade/altura de campo amplo. O tamanho do sensor, a resolução e a pilha de filtros desempenham papéis cruciais. Por esse motivo, é impossível comparar com precisão uma lente testada em duas câmeras diferentes sem uma curva de conversão para traduzir os valores de um teste para o outro. Aliás, esse fator de conversão foi o que garantiu que nossos testes de lentes Canon e Sony fossem razoavelmente comparáveis ​​aos testes de lentes Nikon, e você pode ler mais sobre isso aqui.

Uma visão geral das imagens utilizadas neste artigo.

As imagens que compartilho neste artigo são recortes de 100% (960x960 pixels) retirados das imagens do gráfico de teste que usamos no Photography Life. São as imagens reais usadas para calcular os valores MTF50 da LW/PH que compartilhamos em nossas análises de lentes ao longo dos anos. Não foi aplicada nitidez, nem correções de aberração cromática, ruído ou distorção. Elas não foram redimensionadas — se você clicar na imagem, verá que ela foi recortada exatamente do arquivo .NEF original. Padronizei o brilho e o balanço de branco no Lightroom para facilitar a comparação visual. Para algumas imagens onde o recorte poderia ser ambíguo, usei uma proporção ligeiramente menor (mantendo a altura da imagem em 960 pixels). Por fim, exportei-as como JPEGs do Lightroom com compressão mínima (90% de qualidade), sem nitidez na exportação e com dados EXIF ​​completos.

Aqui está o tamanho e o recorte da imagem completa que utilizo para todas as imagens apresentadas posteriormente no artigo:

Você notará que os padrões em preto e branco nos cantos extremos da imagem estão parcialmente cortados pelas bordas. Isso é intencional. O Imatest não mede os valores MTF50 a partir desses padrões, mas sim a partir das linhas cinza inclinadas ao longo das bordas dos quadrados inclinados. A configuração que você vê acima posicionou essas linhas inclinadas o mais longe possível dos cantos da imagem (se estivessem mais longe, o Imatest não conseguiria lê-las). Como isso corta ligeiramente os padrões em preto e branco, os recortes dos "cantos" nas imagens abaixo serão ligeiramente truncados em comparação com os recortes do "meio da imagem" e do "centro".

Por fim, os observadores mais atentos podem notar que os valores específicos de MTF50 LW/PH listados abaixo nem sempre correspondem perfeitamente aos valores em nossas análises de lentes, embora sejam todos muito próximos. Isso ocorre porque os valores do centro e dos cantos da imagem em nossas análises são médias de diferentes áreas da imagem (seis áreas para o centro e quatro para os cantos), enquanto as imagens abaixo mostram apenas uma área da imagem. Entretanto, todos os valores do centro da imagem mostrados abaixo são os mesmos que os de nossas análises, exceto o da lente Nikon Z 14-24mm f/2.8 S, pois recentemente testei uma segunda versão dessa lente que apresentou desempenho superior à primeira – e são esses trechos que estou mostrando abaixo.

Esclarecido isso, vejamos alguns trechos!

Imagens ilustrativas em vários valores de LW/PH MTF50.

1. 500 LW/PH MTF50

Felizmente, poucas lentes atingem esse nível de desempenho ruim, mesmo em ângulos extremos e com a abertura máxima. Uma das poucas lentes que testei recentemente nesse nível é a antiga Nikkor 43-86mm f/3.5 Ai-S, e mesmo essa lente só apresenta um desempenho tão ruim com a abertura máxima e em ângulos extremos.

2. 1000 LW/PH MTF50

A partir de agora, mostrarei alguns exemplos para cada um dos valores de MTF50 de LW/PH. Isso permitirá que você compreenda melhor como as imagens podem ser semelhantes e diferentes ao mesmo tempo, mesmo obtendo resultados de teste praticamente idênticos.

Neste ponto, ainda estamos na extremidade inferior do espectro, embora algumas boas lentes possam oferecer desempenho semelhante em grandes aberturas. Você notará que as imagens abaixo não apenas apresentam uma quantidade significativa de desfoque, mas também exibem mais aberração cromática do que a maioria das imagens de exemplo subsequentes neste artigo.

Curiosamente, o tipo de desfoque nas três imagens seguintes difere ligeiramente. As duas primeiras lentes parecem causar um leve borrão, enquanto a terceira parece quase fora de foco. (Em outras palavras, as duas primeiras lentes têm bons valores de MTF20 e MTF30, o que significa bons detalhes em nível de pixel, mas valores ruins de MTF80 ou MTF90, o que significa baixo contraste. A terceira lente é o oposto, com bom contraste, mas poucos detalhes em nível de pixel. No entanto, todas as três imagens têm valores de MTF50 quase idênticos!)

3. 1500 LW/PH MTF50

As coisas parecem melhores agora, e certamente é utilizável até mesmo para impressões relativamente grandes. Lembre-se de que esses são clipes bastante ampliados, representando menos de 1 megapixel de uma imagem de 45 megapixels. Mesmo assim, os resultados ainda apresentam alguma aspereza nas bordas. Gostaria que minha lente pudesse oferecer um desempenho melhor de canto a canto em todas as distâncias focais, pelo menos em uma parte da faixa de abertura.

4. 2000 LW/PH MTF50

Estamos agora atingindo um nível de nitidez bastante satisfatório, onde eu não teria nenhuma reclamação séria sobre a qualidade da imagem se tudo o mais funcionasse bem. É claro que uma nitidez ainda maior é possível, mas esse nível de desempenho resistirá ao escrutínio mesmo em impressões muito grandes. Na minha opinião, uma boa lente moderna deve ser capaz de atingir esse nível de nitidez de canto a canto para pelo menos um valor de abertura — idealmente em todas as distâncias focais, embora eu ficasse muito feliz se chegasse perto (por exemplo, em torno de 1800-1900 LW/PH MTF50 na extremidade da faixa de zoom).

5. 2500 LW/PH MTF50

Esses níveis de nitidez da lente (2500 LW/PH MTF50) são padrão para lentes modernas no centro do quadro, e algumas das melhores lentes chegam a atingi-los até mesmo nos cantos. As vantagens aqui começam a ficar menos pronunciadas em comparação com exemplos anteriores de 2000 LW/PH; no entanto, você ainda poderá notar as diferenças se alternar rapidamente entre as imagens.

6. 3000 LW/PH MTF50

Agora atingimos altos níveis de nitidez. Na minha opinião, as lentes modernas deveriam superar esse mínimo no meio de alguma de suas aberturas. Lentes premium também alcançam esse nível de nitidez no meio de pelo menos uma abertura. Chegamos a testar duas ou três lentes que atingiram esse nível nos cantos, mas isso é extremamente raro.

7. 3500 LW/PH MTF50

Nesta fase, atingimos um nível de nitidez normalmente visto apenas no centro da imagem. Uma exceção notável é a lente Nikon Z 135mm f/1.8 Plena, que mantém esse alto desempenho nas áreas centrais da imagem mesmo com uma abertura de f/4. Lentes fixas modernas frequentemente alcançam nitidez de 3500 LW/PH MTF50 no centro, e está se tornando cada vez mais comum que lentes zoom ocasionalmente alcancem esse nível. No entanto, esse resultado permanece excepcionalmente alto e sempre impressionante quando uma lente atinge esse nível de desempenho.

8. 4000 LW/PH MTF50

A 4000 LW/PH MTF50 representa o marco final em nossa busca pela compreensão da nitidez extrema, um nível alcançável apenas pelas lentes mais nítidas imagináveis ​​e, até agora, apenas no centro do quadro. A maioria das lentes que atingem esse nível de nitidez são lentes fixas, mas algumas lentes zoom conseguiram ultrapassar esse limite nos últimos anos. No sensor da Nikon Z7, esse alto nível de nitidez só pode ser alcançado com aberturas de f/4 ou maiores; se a abertura for menor, torna-se impossível superar o fenômeno da aberração (ainda que leve).

Finalmente, chegamos à medição de nitidez mais precisa que alcançamos nos últimos anos, obtida com a lente Viltrox 35mm f/1.2 centrada em f/2, que atingiu 4142 LW/PH MTF50. (Infelizmente, não consegui encontrar o arquivo .NEF original do teste da lente Nikon AF-S 28mm f/1.4E que realizamos há quase uma década, mas essa lente ainda detém o recorde da Photography Life de 4162 LW/PH MTF50.)

os pontos principais

As diferenças parecem mais sutis do que eu esperava? Descobri que qualquer valor de MTF50 igual ou superior a 2500 LW/PH apresenta uma excelente qualidade de imagem a olho nu, e as vantagens começam a diminuir significativamente em valores mais altos. Essas diferenças podem estar presentes sob condições rigorosas de laboratório, mas acredito que, na prática, a diferença entre (por exemplo) 3500 e 4000 LW/PH MTF50 não seria perceptível em imagens reais, pelo menos com resolução de 45 megapixels. No entanto, as diferenças entre valores de MTF menos significativos são muito mais importantes; 1000 e 1500 LW/PH MTF50, por exemplo, representam dois mundos completamente diferentes.

Na verdade, essas imagens de teste me fazem repensar minhas prioridades ao avaliar o desempenho de lentes. Uma lente que registra cerca de 1300 LW/PH nos cantos com abertura ampla, mas cujo centro ultrapassa 4000 com abertura fechada, é realmente melhor do que uma lente cujos cantos permanecem em torno de 1600 LW/PH ou mais, mesmo que seu centro "apenas" alcance cerca de 3500?

Essa não é uma pergunta hipotética! Qual dessas lentes tem a melhor nitidez?

À primeira vista, a Viltrox pode parecer a vencedora óbvia, graças aos seus valores excepcionalmente altos de nitidez central, mas uma análise mais detalhada pode mudar sua opinião. Considerando a dificuldade em distinguir os valores mais altos de MTF50 LW/PH uns dos outros — e, inversamente, a facilidade em diferenciar os mais baixos —, estou, na verdade, inclinado à Sigma. Ela tem um teto mais baixo, mas um piso mais alto, nunca caindo abaixo de 1585 LW/PH MTF50 nos cantos (enquanto a Viltrox cai para 1298). Como você viu neste artigo, o piso geralmente é o que mais importa quando se trata de MTF, especialmente ao avaliar a nitidez da lente.

Aliás, se as empresas continuarem a produzir lentes com tamanha nitidez, isso poderá sustentar a ideia de produzir câmeras full-frame com resolução ainda maior para acompanhar. 45 megapixels são suficientes para a maioria das situações, mas com essas excelentes lentes, 100 ou até mesmo 200 megapixels continuarão a revelar novos detalhes e permitirão impressões maiores com menos pixelização. Já estamos vendo isso acontecer com o modo "pixel-shift" de alta resolução presente em algumas câmeras atuais — onde a resolução do sensor, e não a da lente, costuma ser o maior fator limitante hoje em dia. (Lembre-se de que o verdadeiro fator limitante geralmente é algo como profundidade de campo, difração, desfoque de movimento ou ruído, mas ainda existem algumas situações fotográficas em que esses problemas podem ser controlados.)

Resumo: Entendendo os valores de nitidez e seu impacto nas suas imagens.

Espero que este artigo tenha lhe proporcionado uma melhor compreensão de como nossos testes de laboratório se traduzem em imagens da vida real! Claro, estas são apenas imagens de gráficos de teste, e fotos da vida real não revelarão facilmente essas diferenças. Mas, de qualquer forma, isso torna menos necessário se preocupar com diferenças sutis entre lentes em sua fotografia do dia a dia, especialmente nos níveis mais altos de nitidez.

Os fabricantes de lentes possuem capacidades de engenharia verdadeiramente impressionantes, e não é incomum ver lentes que ultrapassam a marca de 4000 LW/PH MTF50 atualmente. Mas se isso realmente beneficia suas imagens é outra questão. Pessoalmente, prefiro lentes que permaneçam leves, mantendo um alto nível de nitidez na lente principal, mesmo que a nitidez máxima seja ligeiramente menor como um compromisso. Minhas preferências podem mudar se começarmos a ver câmeras full-frame de 100 megapixels ou mais, mas, por enquanto, o limite superior da escala não é algo que me preocupe na minha própria fotografia.

No entanto, cabe a você decidir quanta importância atribuir a essas diferenças de nitidez e se suas fotografias se beneficiam ao capturar esse toque final de contraste. Independentemente da sua situação, agora você tem uma melhor compreensão do que nossos números significam.