Cómo interpretar las curvas MTF de los objetivos

Buscando información sobre un objetivo concreto puede que os hayáis encontrado alguna vez con una gráfica un poco enrevesada que se supone debería ayudar a valorar de un simple vistazo las características ópticas del modelo en cuestión pero cuya interpretación a veces acaba por convertirse en un auténtico galimatías; y es que hoy vamos a hablar de las curvas MTF.

Pérdidas de calidad

En un mundo ideal, los objetivos se limitarían a proyectar lo que «ven» sobre el sensor de la cámara sin ningún tipo de distorsión óptica ni aberración cromática. Sin embargo, esto no es posible y todo objetivo introduce en mayor o menor medida una cierta pérdida de calidad que también afectará al contraste y a la resolución.

De hecho, os habréis dado cuenta de que a veces las esquinas de las imágenes aparecen algo más difuminadas que la zona central; y precisamente esa pérdida de definición y contraste es lo que refleja una gráfica de este tipo. Pues bien, el problema es que en muchas ocasiones estas curvas MTF (de Modulation Transfer Function) lejos de ayudar al común de los mortales le confunden todavía más; ya que al aparecer varias líneas de diferentes colores la cosa no parece estar muy clara que digamos. Sin embargo, enseguida vamos a ver que el tema es más sencillo de lo que parece.

Trabajando sobre un ejemplo real

Vamos a usar para explicar todo esto la curva MTF del recién aparecido Nikon AF-S 85mm f/1.4 G (tele corto de gran apertura diseñado sobre todo para retratos) cuyo imponente aspecto tenéis a continuación:

Las curvas MTF son empleadas por todos los fabricantes de ópticas y son muy similares (por no decir iguales) en todos los casos; pero este artículo lo voy a centrar en las publicadas por Nikon debido a que es la marca de mi equipo fotográfico y por tanto es la que mejor conozco.

La apertura empleada

Las curvas MTF se suelen dar para la máxima apertura del objetivo, que es donde peores resultados vamos a obtener (siempre os digo que cerrando un poco el diafragma podéis obtener mayor nitidez en vuestras fotografías). También hay fabricantes que dan diferentes gráficas hechas a varias aperturas; pero como siempre sucede que los peores resultados en cuanto a nitidez y pérdida de contraste se obtienen a plena apertura, lo más útil es ponernos en el caso más desfavorable y ser conscientes de que a medida que vayamos cerrando el diafragma la cosa irá mejorando.

Los ejes de la gráfica

En una gráfica MTF hay dos ejes: el vertical indica el contraste de la imagen, siendo máximo en su parte superior y mínimo en la inferior; mientras que el horizontal indica la distancia al centro de la fotografía en milímetros.

Como os decía, el eje vertical indica el contraste de la imagen, siendo del 100% en su parte superior y del 0% en la inferior. Por lo tanto, en términos generales, cuanto más alta vaya la línea de la gráfica mejores características tendrá sobre el papel la óptica analizada. Habitualmente se considera como excelente un valor por encima del 80% y como bueno si está por encima del 60%. Por debajo de este último valor la pérdida de nitidez va a empezar a ser apreciable a simple vista.

En cuanto a la distancia al centro de la imagen (representada en el eje horizontal) la cosa es bastante simple. El extremo izquierdo de la gráfica representa el centro exacto de la imagen, mientras que el derecho será una de las esquinas de la misma, que es donde va a haber una caída más brusca del contraste en la mayor parte de las ópticas.

Las diferentes líneas

En lo que a las líneas se refiere, como podéis ver en el ejemplo que estamos empleando las hay de dos tipos y colores: continuas y punteadas tanto en rojo como en azul.

La nomenclatura de la parte inferior (S10, M10, S30 y M30) no es muy clarificadora; y aunque tiene su sentido, lo que voy a hacer es explicaros cómo interpretar la gráfica de un modo bastante simple:

Las líneas de color rojo indican un muestreo a 10 líneas por milímetro (lpmm); lo que representa un detalle medio que es el predominante en una fotografía y el que mejor capta nuestro ojo de un simple vistazo. Por su parte, las líneas azules indican un muestreo a 30 lpmm que pone a prueba la capacidad de resolución de la imagen, ya que en este caso se trata de un detalle muy fino.

Por tanto las líneas rojas nos dan idea del contraste general que es capaz de lograr la óptica; mientras que las líneas azules nos dan idea de la capacidad de resolución del objetivo. Parámetro este último muy importante si nos compramos una cámara equipada con un sensor de una densidad de pixels tremenda; ya que si el objetivo no es capaz de ofrecer la resolución que el sensor necesita nos vamos a encontrar con patrones extraños de ruido (Moiré) y otros defectos ópticos que no son objeto de esta entrada.

¿Por qué hay una línea rayada y otra continua de cada color?

El hecho de que haya dos líneas de cada color indica que en una de ellas el sampleo se ha hecho a 45º con respecto a la horizontal y en la otra a 135º. Esto nos va a venir muy bien para intuir el bokeh que es capaz de ofrecer la óptica; ya que idealmente las dos líneas de cada color deberían de ser coincidentes y en ese hipotético caso el bokeh sería perfecto (suave, progresivo, sin bordes marcados…). Por el contrario, si las líneas de cada color llevan trayectorias muy diferentes nos vamos a encontrar un bokeh «nervioso» o deformado, no resultando demasiado agradable a la vista.

Extrapolando la información a los cuatro cuadrantes

Por tanto, lo que la gráfica está representando es la resolución de uno de los cuatro cuadrantes de la imagen; pero al existir simetría tanto vertical como horizontalmente podemos aplicar estos datos a todo el encuadre, ya que la información de los otros tres cuadrantes es exactamente la misma sólo que reflejada como muestra la siguiente gráfica que he confeccionado:

Lo que tenéis sobre este párrafo es una especie de representación de la definición del objetivo aplicada a toda la imagen. Como veis, serían las esquinas de la fotografía las zonas de la imagen más afectadas por la pérdida de nitidez y contraste; siendo el muestreo a 10 lpmm más o menos estable en todo el encuadre pero notándose cierta pérdida de calidad cuando hacemos el análisis a 30 lpmm debido a la mayor exigencia de resolución. Obviamente esta gráfica que os presento no es nada científico; pero es para dejaros claro que la información que nos dan es extrapolable a los cuatro cuadrantes de la imagen.

Por cierto, a estas alturas del artículo ya os habréis dado cuenta de por qué una óptica diseñada para formato 35mm (FX en Nikon) rinde también en cámaras equipadas con sensores APS-C, ¿verdad? Al fin y al cabo, lo que estamos haciendo en tal caso es emplear solamente la zona central del objetivo, que es donde mejor rendimiento ofrece.

Otros ejemplos de curvas MTF

Después de todo lo visto, os habrá quedado claro que la situación ideal sería aquella en la que las líneas de las gráficas fueran completamente planas y todas ellas estuvieran en la parte superior de la gráfica porque esto implicaría que no hay pérdidas de contraste ni definición en todo el encuadre. Y aunque esto es algo imposible de diseñar porque todo sistema óptico implica una cierta pérdida de calidad por leve que sea, hay algunos objetivos cuyas gráficas resultan tan espectaculares como su precio.

Fijaos por ejemplo en las curvas MTF de un Nikon AF-S 600mm f/4 G VR (8600 euros) e imaginad la nitidez y la calidad que es capaz de ofrecer.

En cualquier caso, hay que tener en cuenta que los objetivos de gran apertura suelen viñetear bastante cuando abrimos su diafragma al máximo y debido a ello sus curvas MTF pueden parecer un tanto «pobres». Sin ir más lejos, el conocido Nikkor AF-S 50mm f/1.4 G (370 euros) tiene una curva que no es ni mucho menos para tirar cohetes; pero es ahí cuando debemos de ser conscientes de que es un objetivo que rinde muy bien cerrando el diafragma un par de pasos y sólo debemos emplearlo a plena apertura bajo ciertas circunstancias.

Por contra, el Nikon AF-S DX 35mm f/1.8 G (200 euros) mantiene más o menos bien el tipo disparando a plena apertura como podéis apreciar en su gráfica y de ahí que las fotos realizadas con él siempre tengan un toque que a mí particularmente me gusta mucho; especialmente disparando a f/2.8; apertura a la cual el desenfoque siegue siendo acusado y las líneas de la gráfica seguramente aparezcan bastante más planas que a f/1.8.

Supongo que os habréis dado cuenta de que en todos los casos la gráfica MTF viene dada para sensores de 35mm (fijaos que el eje horizontal llega hasta los 22mm; que es más o menos la mitad de la diagonal de unos de esos sensores), de modo que aunque el objetivo esté diseñado para cámaras con sensor APS-C igualmente se expresa el rendimiento en todos los objetivos de la misma manera.

Quiere esto decir que en realidad la gráfica para esta última óptica debería de llegar sólo hasta los 15mm de longitud, ya que aproximadamente esa es la distancia que hay en un sensor APS-C entre el centro del mismo y una de las esquinas. Por tanto, la gráfica «útil» del Nikon AF-S DX 35mm f/1.8 G una vez recortada apropiadamente quedaría del siguiente modo:

Como podéis apreciar, la ganancia de rendimiento de un objetivo diseñado para formato completo al ser empleado en una cámara APS-C es más que evidente; ya que la caída más brusca de rendimiento suele tener lugar en esa zona exterior que diferencia ambos tipos de sensores. De hecho, si miráis la gráfica del 85mm del que hablábamos al principio del artículo y hacéis un corte imaginario por los 15mm os daréis cuenta de que las líneas de la gráfica quedan casi completamente planas.

Nada más que datos técnicos

De cualquier modo, todo esto está muy bien sobre el papel y nos puede ayudar a decidirnos por una u otra óptica antes de ir a la tienda. Sin embargo, la nitidez depende de muchos otros factores; y de nada servirá el más caro de los objetivos si por sistema disparamos a f/22 o tenemos un pulso tembloroso que arruina cualquier foto que no haya sido disparada a pleno sol. Los datos técnicos son muy útiles y a mí, como ingeniero, me llaman mucho la atención; pero en el mundillo de la fotografía lo más importante es sacarle partido a lo que tenemos y centrarnos tan sólo en sentir lo que nos rodea.

Más información

Modulation Transfer Function (Ken Rockwell)

Understanding MTF (Luminous landscape)

Listado de objetivos Nikon para consulta de características (foro Nikonistas)

* Todos los artículos de este tipo en https://luipermom.wordpress.com/fotografia