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.

Review Nikon 16-85 VR

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.

AF-D Nikkor 50mm 1:1.8 (III)
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.

Lechuza

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.

Luces de selenio

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.

Ferias y Fiestas Alcalá 2010

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.

El lienzo de arena

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

Fuentes de inspiración (mis pequeñas obsesiones fotográficas)

Uno de los aspectos que más me gusta de la fotografía es, sin duda, el hecho de que si coges a diez fotógrafos y les dices que capten una misma escena obtendrás diez fotografías diferentes porque cada persona ve el mundo a través de la cámara de una forma personal e intransferible que tiene que ver con la personalidad y las pequeñas manías, costumbres y obsesiones de cada uno.

Repeticiones, lineas y curvas

Si me pongo a repasar las imágenes que he ido captando en los últimos años veo claramente que tengo tres inquietudes principales a la hora de apretar el disparador: los elementos que se repiten a intervalos regulares, las líneas de fuga y las curvas. Y precisamente sobre esos tres elementos quería basar este artículo, ya que me gustaría analizar por qué me parecen visualmente atractivos y qué es lo que suelo hacer para expresar esas pequeñas obsesiones en una fotografía; así que vamos a ir viéndolos uno por uno.

Elementos que se repiten a intervalos regulares

Es muy común salir a dar un paseo y encontrarnos con elementos que se repiten en el espacio a intervalos regulares. Pueden ser las farolas de una calle, una arboleda, postes de alta tensión, los adoquines de una acera… y cada vez que me encuentro con una de estas escenas trato de situarme con mi cámara de tal modo que la sucesión trace una diagonal o una línea cruzada en el encuadre y de cierta sensación de profundidad.

Enchufe

Una vez que nos gusta lo que vemos a través del visor ya sólo es cuestión de jugar con la profundidad de campo (razón por la cual casi siempre disparo en el modo semiautomático de prioridad a la apertura) decidiendo si lo que queremos es que toda la hilera de elementos aparezca nítida o sólo lo hagan los dos o tres primeros desenfocando el resto para mostrar en la imagen la regularidad de la sucesión.

Parking en línea

Aunque con excepciones, para realizar este tipo de fotografías suelo optar por emplear las capacidades de desenfoque que se obtienen al emplear distancias focales largas y/o aperturas grandes, por lo que un teleobjetivo es una buena herramienta para este tipo de imágenes.

Por cierto, yo diría que mi manía de fijarme en estas cosas viene del cuadro “División cúbica del espacio” de M.C. Escher, pues la primera vez que lo vi me impresionó tanto que se quedó grabado a fuego en mi subconsciente.

Líneas de fuga

Este concepto está muy ligado al anterior, ya que el concepto es el mismo sólo que esta vez no hay un número de elementos que parecen tender a infinito; sino que el motivo a retratar suele ser una calle o similar que es continuo. En este caso de lo que se trata es de mostrar cómo un elemento recto (una carretera, hileras de árboles paralelas, líneas pintadas en el suelo…) parecen converger en un punto situado en el infinito.

Volando aviones en las cercanías del cerro del viso

Para este tipo de imágenes nos interesa conseguir la mayor profundidad de campo posible, pues lo que queremos es que las líneas de fuga queden lo más marcadas posible, buscando por tanto tener enfocado tanto el primer plano como el fondo. Como ya sabéis, para conseguir este lo ideal es emplear distancias focales cortas y/o aperturas pequeñas; por lo que un angular sería una óptica muy apropiada para estas fotografías.

Libreros a ras de suelo

Las líneas de fuga siempre son un buen recurso para mostrar una calle desierta o un camino que se pierde en un bosque. Todo es cuestión de conocer las posibilidades que nos brinda nuestra cámara y utilizarlas para mostrar las cosas desde nuestra particular perspectiva.

Soportales

En el caso de este tipo de imágenes, creo que me atraen porque de pequeño lugares como la calle Mayor me parecían infinitos y atravesarlos a pie era para mí un viaje digno de Marco Polo; por lo que la sensación de profundidad de campo que busco siempre en estas fotografías puede que tenga su origen en esto que os digo.

Curvas

Otra cosa que me llama mucho la atención cuando me doy un paseo con la cámara en la mano son las curvas, pues son elementos que en una fotografía son capaces de guiar la mirada y ese “poder” que tienen me parece algo muy interesante. Una curva amplia con ayuda de un teleobjetivo se puede convertir en una ‘S’ que, trazada en diagonal a lo largo del encuadre, siempre da una composición armoniosa que llama la atención del espectador; y precisamente eso es algo que se repite en muchas de mis imágenes.

S

Las curvas siempre son muy vistosas en fotografía porque suponen un fuerte contraste con la rectitud de los bordes de la imagen, por lo que  son un recurso que bien empleado puede hacernos conseguir imágenes visualmente atractivas.

Curvas

Además, como podéis ver en las tres imágenes que ilustran este apartado, encontrar líneas curvas en nuestro entorno es muchas veces cuestión de perspectiva. Puede ocurrir que de primeras nos parezca que todo lo que nos rodea es rectilíneo; pero si miramos con los ojos adecuados encontraremos todo un mundo de formas con las que podremos jugar a nuestro antojo.

Rodadas

Lo de intentar esta especie de cuadratura del círculo en algunas de mis fotografías puede provenir de mi fascinación por la variación de la perspectiva en función de la distancia focal empleada, ya que jugando con dicho parámetro podemos hacer que una curva sea más o menos cerrada dependiendo de cómo la encuadremos y eso es algo que siempre me ha llamado poderosamente la atención.

Combinaciones varias

Aunque en esta entrada he tratado mis tres elementos compositivos favoritos por separado, en realidad muchas veces se dan dos de ellos (o incluso los tres) en la misma fotografía. Por ejemplo, cuando veo una calle desierta me fijo tanto en los elementos que se repiten a lo largo de la misma como en las líneas de fuga que a veces incluso esos mismos elementos dibujan en la distancia.

Dragones

En cualquier caso, estos tres elementos que os comento puede que a vosotros no os llamen la atención en absoluto porque, volviendo a lo que os decía al inicio del artículo, la forma de ver el mundo de cada persona a través de la cámara es personal e intransferible; y precisamente ahí es donde reside la magia de la fotografía.

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

Defishing: linealizando un ojo de pez

De un tiempo a esta parte he descubierto una nueva utilidad para mi objetivo ojo de pez que consiste en la posibilidad de linealizar las fotografías tomadas con él mediante un sencillo plug-in para el editor libre de imágenes GIMP; de modo que en este artículo voy a intentar mostraros lo sencillo que es obtener imágenes que parecen hechas con un ultra-gran angular a partir de esas imágenes tan curvadas que tomamos con nuestro fisheye.

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Ojo de pez vs. ultra-gran angular

Como ya sabréis a estas alturas, las fotografías tomadas con un ojo de pez tienen la particularidad de que las líneas rectas se curvan a medida que se acercan a los extremos del encuadre. Este fenómeno que da lugar a las deformaciones y perspectivas extrañas típicas de este tipo de objetivos puede “deshacerse” por software de tal modo que la imagen resultante parezca tomada por una óptica de tipo rectilíneo (es decir, que en teoría no deforma las líneas rectas en ninguna zona de la fotografía) a costa de perder algunos grados de campo visual y algo de nitidez en los extremos con respecto a la imagen inicial.

Una vez realizado el proceso de linealización de la imagen tendréis una fotografía con ese aspecto tan característico de los angulares extremos que “disparan” las líneas que hay cerca de los bordes para dar una apariencia alargada a las cosas y que puede resultar muy útil para mostrar nuestro entorno desde un punto de vista muy distinto al que estamos acostumbrados.

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El plugin para GIMP

Aunque existen diversas soluciones destinadas a tal fin, he optado por emplear una de coste cero que consiste en un plugin gratuito perteneciente al conjunto de las Panorama Tools programado para el conocido editor libre de imágenes GIMP. Dicho plugin permite tratar las imágenes para corregir deformaciones y demás aspectos geométricos que, llevados al extremo, es lo que necesitamos para linealizar nuestro ojo de pez.

La instalación del plug-in no reviste ninguna complicación, y en entornos Windows tan sólo consiste en copiar el archivo pano12.dll (disponible en la web de Jim Watters) en el directorio windows/system y el fichero PanTools.exe (que podéis descargar de la página oficial de las Panorama Tools) en la carpeta de plug-ins del propio GIMP.

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Configurando los parámetros

Una vez instalado el plugin tan sólo tenemos que configurar los parámetros necesarios para ajustar la conversión de las imágenes y a partir de ahí hacer pruebas y más pruebas para ver qué fotografías se adaptan mejor al proceso de defished. En concreto, empleando el objetivo Falcon 8mm fisheye f/3.5 en una cámara Nikon con sensor APS-C (os recuerdo que esta óptica no sirve para sensores de tamaño completo) he encontrado que las opciones del filtro situado en “filtros -> panorama tools -> remap” ha de configurarse con los siguientes parámetros para que la imagen final no tenga deformaciones visibles:

Configuración para fisheye diagonal en Nikon APS-C

Obviamente, los ángulos de 147 y 94 grados en horizontal y vertical respectivamente están calculados para un ojo de pez que de 180 grados en diagonal. En caso de emplear este ojo de pez en una cámara Canon con sensor APS-C, debido a su factor de recorte ligeramente superior a Nikon (1.6 contra 1.5) vamos a obtener exactamente 167 grados en diagonal, así que los valores de HFOV y VFOV deberían ser ajustados ligeramente por debajo de los aquí mostrados para ajustarse al punto de vista algo más “adelantado” que impone el menor tamaño de sensor.

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Un aspecto importante es que estos dos ángulos necesarios para realizar la transformación de la fotografía serán diferentes si la imagen está recortada, ya que en este caso no estamos alcanzando al ángulo teórico en diagonal; sino un valor considerablemente inferior, de modo que en el caso de aplicar los parámetros habituales estaremos provocando deformaciones indeseadas en la imagen resultante. Si el recorte es de apenas unos pixels apenas será apreciable; pero en caso de una reducción considerable sí que debemos recalcular los datos de los ángulos. En cualquier caso, recomiendo encarecidamente no recortar la fotografía si vamos a aplicar posteriormente el proceso de defishing.

Una vez ajustados los ángulos sólo tendremos que pulsar el botón OK para que comience el proceso de transformación que, tras unos segundos, resultará en una imagen libre de distorsiones.

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¿Qué perdemos con el defishing?

Evidentemente, si este proceso fuera perfecto los objetivos angulares extremos no se venderían porque la gente se compraría un ojo de pez y según el tratamiento posterior lo usaría como tal o como una óptica rectilínea. Lo que ocurre es que a la hora de aplicar el proceso que hemos visto hay dos grandes desventajas que no se nos presentarían empleando un ultra-gran angular “real”:

1. El ángulo de visión se estrecha. Puesto que los bordes de la imagen capturada con un ojo de pez son curvos, estos se van a eliminar porque el proceso a grandes rasgos consiste en “estirar” hacia el exterior las cuatro esquinas de la imagen. Este estiramiento es más intenso cuanto más nos acercamos a dichas esquinas, y de ahí que no sea recomendable situar el motivo principal de la fotografía cerca de los límites del encuadre.

2. Los bordes de la imagen resultante tendrán una considerable pérdida de nitidez debido al estiramiento del que hablábamos hace un momento. Otro motivo más por el que no es recomendable situar en sus proximidades los elementos principales de la fotografía.

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Observaciones finales

A la hora de aplicar este proceso de linealización que hemos visto hoy, en algunos casos el efecto se nota más que en otros pero el plugin he realizado siempre su trabajo correctamente y ha dado lugar a imágenes bastante decentes que parecen tomadas con ópticas de distancia focal muy inferior a los habituales 18mm de los objetivos con las que suelen venir equipadas “de serie” las cámaras réflex.

En cualquier caso, los resultados han sido especialmente buenos gracias al uso del ojo de pez Falcon al que me refería antes, ya que al estar diseñado para dar una proyección estereográfica la deformación de las imágenes es perfectamente proporcional al ángulo entre los elementos que forman la imagen. Algo que en el resto de los modelos no se cumple dando lugar a deformaciones difícilmente corregibles a la hora de linealizar.

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Por tanto, si tenéis en mente realizar este tipo de fotografías muy a menudo os haré dos puntualizaciones muy breves.

  • No nos engañemos: para hacer este tipo de fotografías lo ideal sería emplear un ultra-gran angular “auténtico” por los inconvenientes anteriormente mencionados. Un Sigma 10-20 se puede encontrar en el mercado por unos 400 euros y con él no habrá ninguna necesidad de tener que andar retocando las imágenes después de hacerlas. Digamos que esto que hoy os comento es una solución de compromiso y de bajo coste.
  • Aun así, en el caso de querer comprar un ojo de pez para aplicar esta técnica de linealización, el modelo más recomendable es el mencionado Falcon 8mm (que se puede encontrar bajo muchas otras denominaciones) por la ausencia casi total de deformaciones no deseadas en la imagen final que presenta gracias a su diseño interno. Lo irónico del asunto es que el Falcon es el ojo de pez para réflex más barato que hay en el mercado, costando del orden de 200 euros en las tiendas de eBay que lo suelen comercializar.

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No me cabe duda de que más tarde o más temprano me haré con algún ultra-gran angular por el atractivo juego que estos dan a la hora de trastear con las proporciones lejos-cerca; pero mientras tanto, si necesitamos una fotografía de este tipo y tenemos un ojo de pez a mano, la opción del defishing por software puede ser una opción válida y, lo mejor de todo, completamente gratuita.

Más información (en inglés)

Sarah Thompson

Rusty’s blog

Tecniphoto

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