Что такое MTF?
MTF расшифровывается как Modulation Transfer Function, то есть передаточная функция модуляции. В русскоязычной литературе чаще встречается аббревиатура ЧКХ — частотно-контрастная характеристика. Этот параметр используется при описании работы любой оптической системы, но в данной статье речь пойдет исключительно о частотно-контрастных свойствах фотообъективов.
MTF или MTF — это отношение количества контраста изображения, создаваемого оптической системой, к исходному контрасту отображаемого объекта. Другими словами, ЧКХ характеризует способность объектива передавать контраст.
Какие индикаторы MTF бывают?
Стоит отметить, что в комплекте терминала MetaTrader 4 нет стандартных индикаторов MTF, но можно установить множество пользовательских. В принципе, функцию MTF можно реализовать практически в любом индикаторе.
По функциональному признаку все пользовательские индикаторы MTF делятся на несколько групп:
Информационные
Этот тип индикатора MTF ничего не рисует на графике цены, не подает никаких торговых сигналов, а просто собирает и отображает необходимую информацию: направление индикатора, сигнальную линию выше/ниже нулевой линии и т.д.
Графические
Графические индикаторы MTF показывают поведение фильтра на более высоком таймфрейме. Это может быть любой трендовый индикатор или осциллятор.
Трендовый индикатор MTF Moving Average
Сигнальные
Индикаторы Signal MTF преобразуют отображение значений индикатора в линии, состоящие из точек. Полученные линии появляются в нижнем колонтитуле ценового графика. Совпадение значений индикатора на нескольких таймфреймах рассматривается как сигнал на вход/выход или одно из необходимых условий.
Сигнальный индикатор 4 TimeFrame Heiken Ashi nmc Arrows
Достоинства и недостатки индикаторов MTF
Преимущество индикаторов MTF сразу понятно – это удобство анализа графиков без переключения таймфреймов, возможность использовать такие индикаторы как источник торговых сигналов или фильтр для торговой стратегии.
На самом деле у них есть два недостатка:
- Первый заключается в том, что если исходный индикатор, например скользящая средняя, имеет задержку, то точно так же будет грешить и индикатор с функцией MTF.
- Другим недостатком является недостаточно корректное отображение значений. Наличие этой ошибки зависит не от характеристик оригинала, а от навыков и умений автора, написавшего код. Большинство индикаторов выполнены правильно и имеют максимальную полезную нагрузку. Но иногда можно встретить и такую «поделку», больше похожую на хохломскую роспись, чем на технический индикатор.
Подводя итог, нужно сказать, что индикаторы MTF ни в коем случае не являются граалем. Если трейдер торгует в убыток и теряет депозит за депозитом, никакие MTF ему не помогут. Это эффективный инструмент для анализа и торговли, правильное использование которого способно повысить точность торговых сигналов и принести дополнительную прибыль.
Читайте также: 7 предметов советского интерьера, которые стоят сотни тысяч рублей
Контраст и разрешение
Что такое контраст? Это разница между самой яркой и наименее яркой областями изображения. Контрастность или степень контрастности выражается как отношение разницы яркостей к сумме и может принимать значения от 0 до 1. Ноль означает минимальную контрастность, т.е отсутствие разницы в тонах. Единица соответствует максимальному контрасту, т.е разнице между черным и белым.
Взгляните на иллюстрацию.
 |
 |
 |
 |
| 1 | 0,7 | 0,3 | 0 |
Первый квадрат состоит из чередующихся черных и белых полос. Контраст равен 1. В следующем квадрате черные полосы темно-серые, а белые полосы светло-серые. Разница между ними уменьшилась, а контраст уменьшился до 0,7. Затем темные полосы стали еще ярче, а светлые еще темнее — коэффициент контрастности 0,3. И, наконец, в последнем квадрате контрастность упала до 0. Отдельных полос уже не видно, так как они полностью равны по яркости.
Идеальный объектив должен воспроизводить черное как черное и белое как белое, т е он должен передавать контраст исходного объекта без изменений. На самом деле любой реальный объектив немного ухудшает контрастность, и изображение всегда получается менее контрастным, чем оригинал. По существу, ЧКХ или ЧКФ служат именно для оценки снижения контраста, или, как иногда говорят, для оценки изменения амплитуды модуляции.
При снятии МТФ используется точечный мир, т.е таблица, где равномерно чередующиеся с определенной периодичностью нанесены черные и белые линии. Путем измерения контрастности изображения, полученного с помощью линзы мира, получают его частотно-контрастную характеристику.
Значение MTF зависит от пространственной частоты воспроизводимых деталей — регионов мира. Чем выше частота, то есть чем тоньше линии, тем больше падение контрастности изображения и тем хуже различимы детали изображения.
Это означает, что определенный объектив может хорошо передавать общий контраст в изображении, но при этом иметь низкую разрешающую способность, т.е способность воспроизводить мелкие детали. Другой объектив, наоборот, может иметь посредственный контраст, но этот контраст, пусть и посредственный, будет сохраняться даже для деталей высокой пространственной частоты.
То, что мы субъективно воспринимаем как «резкость», есть в определенном смысле сочетание контраста и разрешения. Чтобы лучше понять разницу между контрастом и разрешением, позвольте мне привести следующий преувеличенный пример.
 |
 |
 |
| Высокое разрешение, низкий контраст | Низкое разрешение, высокая контрастность | Высокое разрешение, высокая контрастность |
Третье изображение явно выглядит самым резким, то, где высокое разрешение сочетается с высокой контрастностью. При этом отмечу, что первое изображение лично мне кажется несколько резче второго. Отсюда можно сделать вывод, что для резкой фотографии разрешение все же важнее контраста, хотя без контраста жить трудно. В любом случае важно помнить, что контрастность и разрешение — параметры, поддающиеся количественной оценке, а резкость — величина субъективная и не может быть точно оценена.
В связи с этим при снятии МПФ используют не менее двух наборов биений с разными пространственными частотами. Более толстые линии используются для оценки общего контраста, а более тонкие линии — для оценки разрешения.
Технические нюансы
При определении MTF объектива никто и никогда не ограничивается одним или даже двойным показателем контрастности. Дело в том, что качество изображения неодинаково в разных частях кадра. Как правило, наилучшее разрешение и контрастность объектив показывает в центре изображения, а при удалении от центра качество изображения снижается, достигая наихудших значений по углам.
На следующей схеме показано расположение контрольных точек при снятии MTF для объективов Nikon.
Красными пятнами обозначены группы линий, находящихся на разном расстоянии от центра кадра (красный цвет использован для наглядности — в действительности линии миров черные). Для полнокадровых (FX) объективов измерения проводятся на расстоянии 5, 10, 15 и 20 мм от центра. Для объективов Nikon DX, предназначенных для использования с кропнутыми камерами, размер сенсора которых в 1,5 раза меньше, чем у полнокадровых (формат APS-C), применяются немного другие интервалы: 3, 6, 9 и 12 мм.
Рассмотрим подробнее один из контрольно-пропускных пунктов.
Мы видим, что в каждой точке есть четыре набора линий. Во-первых, штрихи различаются по своей пространственной частоте: толстые штрихи с частотой 10 линий на миллиметр используются для измерения контраста, а тонкие штрихи с частотой 30 линий на мм — для оценки разрешения. Во-вторых, линии по-разному ориентированы: часть линий размещена параллельно лучу, проведенному из центра кадра в угол – такие линии называются сагиттальными, – другая часть размещена перпендикулярно этому лучу – это меридиональные линии . Подобное в мире расположение необходимо для обнаружения астигматизма, т е явления, при котором хрусталик показывает детали, по-разному ориентированные в сагиттальном и меридиональном направлениях.
Графики MTF и их интерпретация
Обычно частотно-контрастную характеристику объектива представляют в виде графика, отражающего зависимость контраста от пространственной частоты деталей, от их ориентации, а также от расстояния до центра кадра.
Типичный график MTF выглядит следующим образом.
График MTF для объектива AF-S NIKKOR 50mm f/1.8G
Значение MTF отложено по вертикальной оси, т.е передаточные функции модуляции. Единица соответствует максимальному контрасту (100% модуляция), ноль означает отсутствие контраста. Горизонтальная ось представляет собой расстояние от центра кадра в миллиметрах. Ноль соответствует центру кадра. Угол кадра составляет 21,6 мм (для полного кадра) или 14,4 мм (для APS-C) от центра.
Цвет графиков указывает на пространственную частоту мировых ударов. Красный соответствует частоте 10 линий на миллиметр, синий соответствует 30 линиям на миллиметр. Другими словами, красный график отвечает за контрастность, а синий за разрешение объектива.
Сплошные графики показывают MTF для сагиттальных линий, а штриховые графики показывают MTF для меридиональных линий.
Вы можете спросить, какие значения MTF хорошие, а какие плохие? Я не могу дать вам однозначного ответа, но в целом для графика контрастности (10 линий/мм) отличными показателями можно считать все, что выше 0,9 (для идеального объектива передаточная функция контрастности, как вы понимаете, всегда должна быть равна до единицы) значения от 0,7 до 0,9 являются приемлемыми, от 0,5 до 0,7 — посредственными, а ниже 0,5 лежит область откровенно плохого контрастного воспроизведения. Для графика разрешения (30 линий/мм) эти диапазоны будут немного сдвинуты вниз: выше 0,7 — хорошо, от 0,5 до 0,7 — приемлемо, от 0,3 до 0,5 — посредственно, ниже 0,3 — плохо.
Графики для сагиттального и меридионального штрихов должны быть максимально приближены друг к другу, а в идеале даже совпадать. Различия между сплошным и пунктирным графиками указывают на наличие астигматизма. Однако умеренный астигматизм в углах кадра встречается довольно часто.
Nikon публикует кривые MTF, иллюстрирующие работу объектива при полной диафрагме. Canon идет дальше и предоставляет графики как для максимальной диафрагмы, так и для f/8, что примерно соответствует оптимальному диапазону для большинства объективов.
Обычно зум-объективы отображают два набора кривых MTF, один для минимального фокусного расстояния, а другой для максимального, игнорируя при этом центр диапазона.
Корректный график MTF должен, среди прочего, сопровождаться информацией о свойствах света, от которого производились измерения. Не секрет, что степень преломления световых волн зависит от их длины: чем короче длина волны, тем больше она преломляется. Другими словами, синие лучи всегда преломляются сильнее, чем красные. Это явление называется рассеянием света.
При измерении ЧКХ для белого света, т.е хроматические аберрации, вызванные рассеянием света, приводят к заметному снижению контраста, особенно в углах кадра. Если измерять MTF для монохроматического света, например зеленого, графики будут выглядеть намного презентабельнее. Но как часто мы фотографируем в монохроматическом свете? За редким исключением производители оптики не считают нужным сообщать нам, какие длины волн были измерены, что само по себе лишает такие графики ЧКХ какой-либо практической ценности.
Измерение или симуляция
При снятии частотно-контрастной характеристики объектива важно, чтобы все измерения относились только к объективу, и поэтому камеру следует полностью исключить из рассмотрения. Если мы измеряем MTF с помощью объектива, установленного на камеру (как это делает, например, DxO Labs), на выходе будет характеристика не объектива, а системы объектив-камера. При этом ЧКХ явно будет зависеть от разрешения матрицы, наличия сглаживающего фильтра, алгоритмов оцифровки и дебайеризации, параметров резкости и прочих факторов, не имеющих никакого отношения к качеству объектива.
В связи с этим надежное снятие МТФ осуществляется исключительно с помощью специального высокоточного оптического столика, позволяющего измерять характеристики объектива как самостоятельного оптического блока. Оптический стол стоит, мягко говоря, недешево, а процедура снятия ФПМ достаточно трудоемка, а потому о полноценном измерении ФПМ в домашних условиях говорить не приходится.
Но даже при тех ресурсах, которые есть у серьезных оптических компаний, определенные сложности все же остаются. Измерение MTF для каждого объектива, сходящего с конвейера, окажет значительное влияние на стоимость. А если измерять выборочно, какой образец выбрать для проверки? Ведь разные экземпляры объективов одной модели не полностью идентичны по своим оптическим свойствам, хотя бы из-за наличия технологических допусков. Причем доступность объемных линз достигается именно увеличением допусков и смягчением контроля качества. Следует ли отбирать случайные образцы для тестирования? В каком количестве? Какие результаты следует опубликовать? Лучший, худший или средний?
Чтобы не утруждать себя решением подобных задач, большинство производителей фототехники предпочитают вообще не проводить никаких физических измерений, а моделировать графики ЧКХ с помощью компьютера. Точный. Кривые, опубликованные Nikon и Canon, являются компьютерным моделированием, а не лабораторными результатами. Конечно, такие кривые MTF отражают только потенциальные оптические характеристики идеального объектива. Ни один реальный объектив никогда не сможет достичь заявленных характеристик.
Очень немногие консервативные оптические компании (Zeiss, Schneider, Leica) действительно тестируют свои объективы с помощью соответствующего оборудования и публикуют заслуживающие доверия графики ЧКХ. Осторожно, ведь проверить их целостность обычному фотографу не под силу.
Что и говорить, как минимум наивно сравнивать объективы разных марок на основании таблиц ЧКХ, опубликованных их производителями? Никакие международные стандарты не регламентируют порядок снятия частотно-контрастной характеристики, и поэтому каждая компания использует свои внутренние стандарты, разработанные «по ветру головы» без какой-либо гармонизации со стандартами конкурентов.
Есть ли польза от MTF?
Значит ли все вышесказанное, что графики MTF (вернее, то, что мы привыкли под ними понимать) совершенно бесполезны? В целом да, бывает. Я не хочу сказать, что сама концепция MTF как-то неверна – совсем нет – но графика, которую Никон и Кэнон публикуют на своих сайтах или печатают на коробках с объективами, есть не что иное, как абстрактное сочетание цветных линий, имеющее исключительно декоративный характер груз.
Единственное более-менее осмысленное использование официальных кривых MTF — грубое сравнение объективов одной марки. Например, вы можете видеть, что широкоугольная резкость и контрастность Nikon 50mm f/1.8G немного лучше, чем у Nikon 50mm f/1.8D (что в целом кажется правдой). Это действительно поможет вам? Однако никто не знает, какие методы использует Nikon для расчета MTF, как часто эти методы обновляются и насколько точно сравнивать результаты, полученные в разное время для разных объективов.
