카메라 렌즈의 성능 MTF 차트 보는 법

 

이전까진 카메라 렌즈의 이론적인 내용을 보았다면 이번엔 직접 구매할 때 도움이 되는 내용을 설명해보고자 한다. 흔히 렌즈를 구매할 때 각 제조사별 사이트의 상세 정보를 확인하게 되는데 그때 이런 차트를 볼 수 있다.

소니 sel35f18f 렌즈

간략히 말하자면 MTF 차트는 렌즈의 성능을 수치로서 표현하여 도표로 확인할 수 있게 해준 그래프이다. 각 제조사별로 차트에 나와있는 수치나 표기방법이 조금씩 다르지만 그래도 대부분의 MTF 차트가 보는 방법은 비슷비슷하다(제조사별 설명도 나와있고 말이다).

 

일단 MTF 차트란 Modulation Transfer Function 의 약자로 직역하자면 '변조 전달함수'이다. 화상의 콘트라스트의 함수인데 공간 분해능을 측정한다는 뜻. 천문학에 관심이 있거나 망원경에 관심이 있다면 분해능이라는 말을 들어보았을 수 있다. 쉽게 말해 어떠한 값과 인접한 다른 값을 구분할 수 있는 능력을 말한다. 분해능을 쉽게 그림으로 설명하자면

 

좌측처럼 분해능이 뛰어나다면 데이터가 인접해있다해도 두 정보를 각각 분리하여 구별할 수 있지만 분해능이 떨어지면 우측처럼 점점 뭉개져서 이게 별개의 데이터인지 아닌지 분간할 수 없게 되어버리는 것이다.

그래서 MTF차트에서는 이러한 공간 분해능과 콘트라스트(밝은 부분과 어두운 부분의 차이)를 수치화하여 곡선으로 차트를 그려 놓았다.

 

MTF 차트의 사전적 정의는 알아보았고 차트를 다시 보자.

 

소니 50mm f1.8 렌즈(sel50f18f)의 MTF 차트

 

차트의 좌측 세로축은 콘트라스트(Contrast)를 퍼센트로 나타내고 하단의 가로축은 렌즈의 광학적 중심부(0)로부터 우측(20)으로 갈수록 주변부까지의 거리로 볼 수 있다.

 

위 렌즈는 소니사의 50mm f1.8 저렴한 보급형 렌즈인데 차트 옆의 설명을 보면 초록색 선은 렌즈 최대개방 시, 빨간 선은 조리개값 F8일 경우를 말한다(보통 렌즈들이 F8일 때 최대 성능을 보이고 그 이상 조리개를 조이면 회절현상이 일어나 오히려 해상도가 떨어지는 현상이 생긴다).

 

그리고 굵은 선(10 line pairs / mm)과 가는 선(30 line pairs / mm)으로 또 나뉘는데 이는 1mm 당 10개의 선과 30개의 선을 넣고 이를 구분하는 능력인데 쉽게 10 line pairs는 콘트라스트(명암 대비)의 정도, 30 line pairs는 렌즈 해상력으로 얼마나 더 뚜렷하게 구분할 수 있느냐라고 생각하면 된다. 

 

또 실선과 점선의 차이가 있는데 실선의 경우 좌측 그림처럼 중앙부로부터 외곽으로 방사형 선(중앙으로부터의 연장선에 대한 수평선)을 구분하는 값, 점선은 우측 그림처럼 원형선(중앙으로부터의 연장선에 대한 수직선)을 구분하는 값이다. 방사형 선(실선)의 경우 콘트라스트를 나타내고 원형선(점선)은 해상력이라고 한다.

단순히 점선이 해상력이라고 하여 선명하기만 하면 좋은거 아닌가? 라고 생각 할 수 있지만 명암의 대비또한 뚜렷해야 대상을 구분하는데 큰 역할을 한다.

 

아무튼 그래서 50mm f1.8 렌즈를 분석해 보면 조리개 최대 개방 시 극 중앙부의 해상력은 10 line pairs 나 30 line pairs 둘 다 80퍼센트 이상, 혹은 인접으로 준수한 편이나 주변부로 갈수록 콘트라스트, 해상력 모두 하락하는 걸 볼 수 있다.

또한 선들이 일정한 하락을 보이지 않고 구불구불한 걸로 보아 안에 들어간 렌즈 알의 구성도 광학적 수차를 잘 잡아주지 못하는 구성이라고 합리적 의심을 해볼 수 있다.

대부분 콘트라스트의 수치는 80%를 넘으면 준수한 성능으로 생각하곤 한다.

 

이제 보급형 렌즈가 아닌 소니의 자랑 GM군의 차트를 보자

비교적 최근 출시된 70-200 GM2 줌렌즈의 차트이다. 그래프의 [3] 은 70mm에서 최대개방, [4]는 70mm에서 F8 조리개, [5]는 200mm에서 최대개방 [6]은 200mm에서 F8이다. 이렇게 줌렌즈의 경우 최소 초점거리와 최대 초점거리 두 부분을 나누어 차트를 표시하곤 한다(단렌즈의 경우는 위쪽처럼 차트 1개).

 

위쪽 50mm 렌즈와 비교해 보았을 때 모든 부분에서 차트의 최상단에 선들이 거의 붙어가다시피 한걸 볼 수 있다. 그리고 주변부로 갈수록 생기는 해상력 저하의 낙폭도 크지 않으며 비교적 일정하게 떨어지는 걸 볼 수 있다. 심지어 극 주변부조차도 콘트라스트 80% 이상으로 매우 선명하다고 볼 수 있다(F8의 경우 센서의 해상도를 거의 전부 구현할 수 있다).

 

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결론적으로 그냥 단순하게 생각하면 모든 선들이 80% 위쪽에서 고르게 분포하고 지저분하지 않은 차트를 가지고 있는 렌즈라면 좋은 렌즈, 그렇지 않다면 생각해 볼 필요가 있는 렌즈라고 생각하면 마음이 편하다.

하지만 100% 신뢰하기엔 제조사별 측정 방식이나 장비의 차이도 있기 때문에 이 부분은 감안해 주어야 한다.