이미지에서 선명도 측정 결과는 어떻게 나타나나요?

오늘은 렌즈 리뷰를 더욱 풍성하게 하기 위해, 다양한 Imatest LW/PH MTF50 값이 실제 테스트 차트 이미지에서 어떻게 나타나는지 보여주는 실용적인 예시를 공유하고자 합니다. 이전에 Imatest 값에 대해 설명한 적이 있는데, 이제 실제 적용 사례를 살펴보겠습니다!

이 글을 시작하기 전에, 여기에 제시된 이미지는 실제 사진이 아닌 테스트 차트임을 강조하고 싶습니다. 물론 실제 사진을 보는 것이 훨씬 흥미롭겠지만, 이 글의 주된 목적은 Photography Life의 렌즈 리뷰에서 제시하는 값들이 모두 테스트 차트 이미지를 기반으로 도출된다는 점을 설명하는 것입니다. 실제로 테스트 차트는 실제 사진에서는 구별하기 어려운 미묘한 콘트라스트 차이를 부각시키는 놀라운 능력을 가지고 있습니다. 따라서 이 글에서 언급되는 차이점은 대부분의 일상적인 촬영 상황에서보다 과장되어 보일 수 있습니다.

기본 정보

저희 렌즈 리뷰 대부분은 다양한 초점 거리, 조리개 값, 그리고 이미지의 여러 영역에 걸친 종합적인 렌즈 선명도 테스트를 포함합니다 . Photography Life에서 정기적으로 보여드리는 그래프들을 보셨을 수도 있습니다. 예를 들어 이 그래프처럼 말이죠.

그렇다면 이 수치들은 실제로 무엇을 의미할까요? 기술적으로 말하면, 이 값들은 45만 화소의 니콘 Z7 카메라로 가장 큰 아이메이트테스트 테스트 차트를 촬영할 때 측정한 이미지 높이 대비 선폭 (LW/PH MTF50)의 MTF50 값입니다. 다시 말해,

• MTF 기본적으로 MTF(변조 전달 함수)는 이미지가 유지하는 장면의 실제 대비 비율을 나타냅니다. 실험실 테스트에서는 일반적으로 흑백 막대를 번갈아 사용하여 MTF를 측정합니다. 막대가 처음에는 매우 두껍고 점차 얇아지는 가상의 테스트 구성을 생각해 보세요. 성능이 떨어지는 렌즈라도 두꺼운 막대 부분에서는 대부분의 대비를 보여줍니다. 하지만 막대가 얇아질수록 원래 대비는 점점 줄어듭니다. 예를 들어 90%, 70%, 50% 등으로 줄어들면서 장면의 원래 대비는 막대가 얇아질수록 계속 감소합니다. 결국 어느 시점에 이르면 막대 사이에는 대비가 전혀 남지 않게 되고, 이미지는 중립적인 회색 덩어리만 표시하게 됩니다.
• 포즈 기동특무부대50 질문: 원본 대비의 50%가 유지되는 선의 굵기는 얼마입니까? 이는 일반적으로 시각적으로 "선명하게 보이는" 정도를 판단하는 좋은 지표로 여겨집니다.
• 이 용어는 다음을 나타냅니다. 이미지 높이별로 표시할 줄 수를 지정합니다. (LW/PH) 이것이 바로 "원본 대비의 50%를 유지하는 선 두께는 얼마인가?"라는 질문을 Photography Life의 차트에 표시되는 수치로 변환하는 방법입니다. 기본적으로 특정 영역을 덮을 수 있는 선의 개수를 결정하는 것입니다. 카메라 센서 길이 숫자가 높을수록 선이 더 많거나 가늘다는 것을 의미하므로 더 좋습니다.

질문을 좀 더 포괄적으로, 즉 "원본 대비의 x%가 유지되는 선 두께는 얼마인가?"라고 물으면 MTF0에서 MTF100 사이의 모든 값이 측정 가능하다는 것이 분명해집니다. 일부 사진작가들은 더 깊이 파고들어 MTF80이나 MTF90에서 우수한 성능을 보이는 렌즈를 탁월한 대비(때로는 미세 대비 또는 "돌출"이라고도 함)를 가진 렌즈라고 설명하고, MTF30이나 MTF20에서 우수한 성능을 보이는 렌즈는 픽셀 수준에서 많은 디테일을 표현할 수 있는 렌즈라고 설명합니다.

MTF 결과는 공간 주파수 전반에 걸쳐 강한 상관관계를 보이며, MTF50("선명도")에서 우수한 성능을 보이는 렌즈는 미세 대비와 픽셀 수준의 디테일 또한 뛰어나야 합니다. 이것이 바로 우리가 MTF50을 대표적인 테스트로 사용하는 이유입니다.

마지막으로, 카메라 센서는 LW/PH MTF50 값에 상당한 영향을 미칩니다. 센서 크기, 해상도, 필터 스택 모두 중요한 역할을 합니다. 따라서 서로 다른 두 카메라에서 테스트한 렌즈 값을 정확하게 비교하려면 변환 곡선이 필요합니다. 참고로, 이 변환 계수 덕분에 캐논과 소니 렌즈 테스트 결과가 니콘 렌즈 테스트 결과와 합리적으로 비교 가능했으며, 자세한 내용은 여기에서 확인할 수 있습니다.

이 기사에 사용된 이미지 개요

이 글에서 공유하는 이미지는 Photography Life에서 사용하는 테스트 차트 이미지에서 100% 크롭(960x960픽셀)한 것입니다. 이 이미지들은 저희가 수년간 렌즈 리뷰에서 공유해 온 LW/PH MTF50 값을 계산하는 데 실제로 사용된 이미지입니다. 선명도 보정은 전혀 하지 않았으며, 색수차, 노이즈, 왜곡 보정도 하지 않았습니다. 크기 조정도 하지 않았으므로 이미지를 클릭하시면 원본 .NEF 파일에서 정확히 크롭된 것을 확인하실 수 있습니다. 시각적 비교를 용이하게 하기 위해 Lightroom에서 밝기와 화이트 밸런스를 표준화했습니다. 크롭이 모호할 수 있는 일부 이미지의 경우, 이미지 높이는 960픽셀로 유지하면서 가로세로 비율을 약간 낮췄습니다. 마지막으로, Lightroom JPEG 파일로 내보낼 때 최소 압축(90% 품질), 선명도 보정 없음, 전체 EXIF ​​데이터 포함으로 처리했습니다.

다음은 본문 후반부에 나오는 모든 이미지에 사용한 전체 이미지 크기와 자르기 설정입니다.

이미지 모서리 부분의 흑백 패턴이 가장자리에 의해 부분적으로 잘려 있는 것을 확인할 수 있습니다 . 이는 의도적인 것입니다. Imatest는 실제로 해당 패턴에서 MTF50 값을 측정하는 것이 아니라, 기울어진 사각형 가장자리를 따라 있는 기울어진 회색 선에서 MTF50 값을 측정합니다. 위 이미지에서는 이러한 기울어진 선을 프레임 모서리에서 최대한 멀리 배치했습니다(더 멀리 배치하면 Imatest가 판독할 수 없습니다). 이로 인해 흑백 패턴이 약간 잘리므로 아래 이미지에서 "모서리" 클립은 "중앙" 및 "중앙" 클립에 비해 약간 잘려 있습니다.

마지막으로, 예리한 시청자라면 아래에 나열된 특정 LW/PH MTF50 값이 렌즈 리뷰의 수치와 항상 완벽하게 일치하지는 않는다는 것을 알아차릴 수 있을 것입니다. 물론 모두 매우 근접한 수치입니다. 이는 리뷰의 중앙 및 모서리 수치가 프레임의 여러 영역(중앙은 6개 영역, 모서리는 4개 영역)의 평균값 인 반면, 아래 이미지는 프레임의 한 영역만 보여주기 때문입니다. 한편, 아래에 표시된 중앙 수치는 Nikon Z 14-24mm f/2.8 S 렌즈를 제외하고는 모두 리뷰의 수치와 동일합니다. Nikon Z 14-24mm f/2.8 S 렌즈의 경우 최근 테스트한 두 번째 버전이 첫 번째 버전보다 성능이 더 좋았기 때문에 해당 렌즈의 데이터를 아래에 보여드리는 것입니다.

이 점을 명확히 했으니, 이제 몇 가지 발췌문을 살펴보겠습니다!

다양한 LW/PH MTF50 값에서의 예시 이미지

1. 500 LW/PH MTF50

다행히 극단적인 화각이나 최대 조리개에서도 이처럼 형편없는 성능을 보이는 렌즈는 많지 않습니다. 제가 최근에 테스트해 본 렌즈 중 이 정도 수준의 성능을 보인 몇 안 되는 렌즈는 구형 니콘 43-86mm f/3.5 Ai-S인데, 그 렌즈조차도 극단적인 화각에서 최대 조리개로 촬영할 때만 이 정도로 성능이 떨어집니다.

2. 1000 LW/PH MTF50

이제부터 LW/PH MTF50 값별로 몇 가지 샘플을 보여드리겠습니다. 이를 통해 거의 동일한 테스트 결과를 얻으면서도 이미지가 어떻게 유사하고 다르게 나타날 수 있는지 잘 이해하실 수 있을 것입니다.

이 시점에서는 여전히 성능이 낮은 편이지만, 일부 우수한 렌즈는 넓은 조리개에서도 비슷한 성능을 제공할 수 있습니다. 아래 이미지들을 보면 상당한 흐림 현상뿐만 아니라 색수차도 이 글의 후속 샘플 이미지들보다 더 심하게 나타나는 것을 알 수 있습니다.

흥미롭게도, 다음 세 이미지에서 나타나는 흐림 현상의 유형은 약간씩 다릅니다. 첫 번째와 두 번째 렌즈는 약간의 번짐을 유발하는 반면, 세 번째 이미지는 거의 초점이 나간 것처럼 보입니다. (즉, 첫 번째와 두 번째 렌즈는 MTF20 및 MTF30 값이 좋아 픽셀 수준의 디테일은 좋지만 MTF80 또는 MTF90 값이 나빠 콘트라스트가 부족합니다. 세 번째 렌즈는 그 반대로 콘트라스트는 좋지만 픽셀 수준의 디테일은 떨어집니다. 그런데도 세 이미지 모두 MTF50 값은 거의 동일합니다!)

3. 1500 LW/PH MTF50

이제 상황이 훨씬 나아졌고, 비교적 큰 인쇄물에도 충분히 사용할 수 있을 것 같습니다. 다만, 이 이미지는 1만 화소 원본에서 45만 화소도 안 되는 부분을 확대한 것임을 유념해 주세요. 그럼에도 불구하고 결과물에서 가장자리 부분은 여전히 ​​다소 거칠게 보입니다. 제 렌즈가 모든 초점 거리에서, 적어도 조리개 범위의 일부에서라도, 모서리까지 더 나은 화질을 제공했으면 좋겠습니다.

4. 2000 LW/PH MTF50

이제 매우 만족스러운 수준의 선명도에 도달했습니다. 다른 모든 요소가 순조롭게 진행된다면 이미지 품질에 대해 심각한 불만을 제기할 여지가 없을 것입니다. 물론 더 높은 선명도를 구현할 수도 있지만, 이 정도 성능이면 매우 큰 인쇄물에서도 충분히 만족스러운 결과를 얻을 수 있습니다. 제 생각에 좋은 최신 렌즈라면 적어도 하나의 조리개 값에서, 이상적으로는 모든 초점 거리에서 이 정도의 화면 전체 선명도를 달성할 수 있어야 합니다. 만약 모든 초점 거리에서 이 정도의 선명도를 보여준다면 더할 나위 없이 좋겠지만, 그에 근접하기만 해도 매우 만족스러울 것입니다 (예를 들어 줌 범위의 최대치에서 1800-1900 LW/PH MTF50 정도).

5. 2500 LW/PH MTF50

이러한 수준의 렌즈 선명도(2500 LW/PH MTF50)는 최신 미드프레임 렌즈의 표준이며, 최고의 렌즈 중 일부는 모서리 부분에서도 이 수준을 달성합니다. 이전의 2000 LW/PH 예시와 비교하면 이점이 다소 줄어들지만, 이미지를 빠르게 전환하면 여전히 차이를 확인할 수 있습니다.

6. 3000 LW/PH MTF50

이제 우리는 매우 높은 수준의 선명도를 달성했습니다. 제 생각에는 최신 렌즈는 조리개 범위의 중간 부분에서 이 최소 기준을 뛰어넘어야 합니다. 프리미엄 렌즈 또한 적어도 하나의 조리개 범위에서 중간 부분에서 이 수준의 선명도를 보여줍니다. 심지어 모서리 부분에서도 이 수준의 선명도를 달성한 렌즈를 두세 개 테스트해 본 적이 있지만, 이는 극히 드문 경우입니다.

7. 3500 LW/PH MTF50

이 단계에서는 일반적으로 프레임 중앙에서만 볼 수 있는 수준의 선명도를 달성합니다. 주목할 만한 예외는 니콘 Z 135mm f/1.8 플레나 렌즈로, f/4 조리개에서도 이미지 중앙 영역에서 이러한 높은 성능을 유지합니다. 최신 단렌즈는 종종 중앙부에서 3500 LW/PH MTF50의 선명도를 달성하며, 줌 렌즈에서도 이 수준에 도달하는 경우가 점점 더 흔해지고 있습니다. 하지만 렌즈가 이 수준의 성능을 달성한다는 것은 여전히 ​​매우 뛰어난 결과이며, 그 자체로 매우 인상적입니다.

8. 4000 LW/PH MTF50

4000 LW/PH MTF50은 극도의 선명도를 향한 우리의 탐구에서 궁극적인 이정표를 나타냅니다. 이는 상상할 수 있는 가장 선명한 렌즈로만 달성할 수 있는 수준이며, 현재까지는 프레임 중앙에서만 가능했습니다. 이 수준의 선명도를 달성하는 렌즈는 대부분 단렌즈이지만, 최근 몇 년 동안 일부 줌 렌즈도 이 기준을 넘어섰습니다. 니콘 Z7 센서에서는 f/4 또는 그보다 더 밝은 조리개에서만 이러한 높은 수준의 선명도를 얻을 수 있습니다. 조리개가 더 좁으면 (비록 미미하지만) 수차 현상을 극복하는 것이 불가능해집니다.

마지막으로, 최근 몇 년간 달성한 가장 정확한 선명도 측정 결과를 소개합니다. Viltrox 35mm f/1.2 렌즈를 f/2 조리개로 설정하여 촬영한 결과, 4142 LW/PH MTF50이라는 수치를 기록했습니다. (아쉽게도 거의 10년 전에 실시했던 Nikon AF-S 28mm f/1.4E 렌즈 테스트의 원본 .NEF 파일을 찾을 수 없었지만, 해당 렌즈는 여전히 Photography Life에서 4162 LW/PH MTF50이라는 최고 기록을 보유하고 있습니다.)

요점

차이가 예상보다 미묘하게 느껴지시나요? 저는 2500 LW/PH MTF50 이상에서는 육안으로 봤을 때 화질이 매우 훌륭해 보이고, 그보다 높은 값에서는 장점이 크게 줄어드는 것을 발견했습니다. 이러한 차이는 엄격한 실험실 조건에서는 나타날 수 있지만, 실제 환경에서는 (예를 들어) 3500과 4000 LW/PH MTF50 사이의 차이는 적어도 45만 화소 해상도에서는 실제 이미지에서 눈에 띄지 않을 것이라고 생각합니다. 하지만 MTF 값이 작을수록 차이는 훨씬 더 큽니다. 예를 들어 1000과 1500 LW/PH MTF50은 완전히 다른 두 세계를 보여줍니다.

이 테스트 이미지를 보면 렌즈 성능을 평가할 때 우선순위를 다시 생각해 보게 됩니다. 조리개를 최대 개방했을 때 모서리 부분의 LW/PH가 약 1300 정도이지만, 조리개를 조였을 때 중앙 부분의 LW/PH가 4000을 넘는 렌즈가, 모서리 부분의 LW/PH가 1600 이상을 유지하더라도 중앙 부분의 LW/PH는 "겨우" 3500 정도인 렌즈보다 진정으로 더 좋은 렌즈일까요?

이건 가상적인 질문이 아닙니다! 이 렌즈들 중 어떤 렌즈의 선명도가 가장 뛰어날까요?

언뜻 보면, 뛰어난 중앙부 선명도 수치 덕분에 빌트록스가 손쉬운 승자처럼 보일 수 있지만, 자세히 살펴보면 생각이 달라질 수도 있습니다. MTF50 LW/PH 값이 높을수록 서로 구별하기 어렵고, 반대로 낮을수록 구별하기 쉽다는 점을 고려하면, 저는 오히려 시그마에 더 무게를 두고 있습니다. 시그마는 중앙부 선명도 상한선은 낮지만 하한선은 높아, 모서리 부분에서도 MTF50 LW/PH 값이 1585 아래로 떨어지지 않습니다(빌트록스는 1298까지 떨어집니다). 이 글에서 보셨듯이, MTF 값, 특히 렌즈 선명도를 평가할 때는 하한선이 가장 중요합니다.

덧붙여 말하자면, 만약 기업들이 이처럼 놀라운 선명도를 가진 렌즈를 계속해서 생산한다면, 그에 걸맞게 더욱 고해상도의 풀프레임 카메라를 개발하는 데에도 도움이 될 수 있을 것입니다. 45만 화소는 대부분의 상황에서 충분하지만, 이처럼 뛰어난 렌즈들을 활용한다면 100억 또는 200억 화소는 더욱 새로운 디테일을 포착하고 픽셀화 현상을 줄여 더 큰 크기의 인쇄물을 제작할 수 있게 해 줄 것입니다. 이미 오늘날 일부 카메라에 탑재된 고해상도 "픽셀 시프트" 모드에서 이러한 현상을 확인할 수 있습니다. 요즘에는 렌즈 해상도보다는 센서 해상도가 가장 큰 제약 요소가 되는 경우가 많습니다. (물론 실제 제약 요소는 피사계 심도, 회절, 모션 블러, 노이즈 등이지만, 이러한 문제들을 어느 정도 제어할 수 있는 사진 촬영 상황도 존재합니다.)

요약: 선명도 수치와 이미지에 미치는 영향 이해하기

이 글을 통해 실험실 테스트 결과가 실제 사진에 어떻게 적용되는지 더 잘 이해하셨기를 바랍니다! 물론, 이 이미지들은 테스트 차트 이미지일 뿐이며 실제 사진에서는 이러한 차이가 쉽게 드러나지 않을 것입니다. 하지만 적어도 이 글을 통해 일상적인 사진 촬영에서 렌즈 간의 미묘한 차이에 대해 걱정할 필요가 줄어들 것이며, 특히 높은 선명도 영역에서는 더욱 그렇습니다.

렌즈 제조사들은 정말 놀라운 엔지니어링 기술을 보유하고 있으며, 요즘에는 4000 LW/PH MTF50을 넘는 렌즈를 보는 것도 드문 일이 아닙니다. 하지만 그것이 실제로 이미지 품질 향상에 도움이 되는지는 별개의 문제입니다. 개인적으로 저는 최대 선명도가 약간 떨어지더라도 가벼운 무게와 높은 수준의 기본 렌즈 선명도를 유지하는 렌즈를 선호합니다. 100억 화소 이상의 풀프레임 카메라가 등장한다면 제 선호도가 바뀔 수도 있겠지만, 현재로서는 제 사진 촬영에 있어서 최고 수준의 선명도는 그다지 중요한 요소가 아닙니다.

하지만 선명도 차이에 얼마나 중요성을 두는지, 그리고 마지막 대비 효과를 통해 사진의 완성도를 높일 수 있는지 여부는 전적으로 여러분의 판단에 달려 있습니다. 어떤 상황이든, 이제 여러분은 이러한 수치가 무엇을 의미하는지 더 잘 이해하게 되었을 것입니다.