【 解像力 と MTF 】
1850年代のザイデルによる収差論の完成以降、撮影レンズ性能は飛躍的な向上をみたにも係わらず、
コダック社の研究員によって 『 写真の画質は撮影レンズの解像力だけでは決定できない 』 ということが明らかにされるまでに要した100年という時間は、
人が美しいと感じる画質の本質を客観的に捉えることの難しさを示すひとつの事例なのだと思います。
ここでは、先人達によって策定された画質の評価基準として、緻密な表現性能を示す 【 解像力 】 、
粗い表現性能として近年になって追加された 【 コントラスト 】 、
また、それらと画像の関係、さらに、高密度撮像素子における画質制御について説明したいと思います。
右の図は、横軸に 『 空間周波数 』 を採ったMTFグラフで、
縦軸がレンズによって結像される画像の 『 MTF ( Modulation Transfer Function ) 』 を表しています。
空間周波数とは耳慣れない言葉ですが、周期的に白と黒を繰返す縞模様の間隔を示す値で、この図では左から右に行くに従ってその間隔が狭くなることを表しています。
一方の MTF とは結像される縞模様の明確さを示す数値で、上にいくほどコントラストが高いことを示しています。
また、 『 ふたつの点像が識別不能となる間隔の逆数 』 と定義される解像力は、MTFグラフにおいては各測定曲線のMTFがゼロになる地点の空間周波数とみなすことができます。
なお、矢印で示した理想レンズの解像力 ( 限界解像力 ) は回折の計算式によるエアリーディスク半径の逆数となります。
【 MTFグラフ と 画質 】
さて、本題のMTFとコントラストの関係ですが、
MTFグラフにおけるコントラスト性能はグラフの左側でのMTF値の大小によって表わされます。
この 『 左側 』 という但し書きは、
『 コントラストの認識度は 10〜30本/mm 程度(35mmフィルムの場合)の低周波に大きく左右される 』
というヒトの生理反応に基づくものです。
言葉だけでMTF曲線とコントラスト、さらにコントラストと画質との関係を理解するのは難しいので、
ここでは画像編集によって作成した擬似画像をもとに説明を続けます。
先のMTFグラフに示した3本の曲線は、それぞれ次の特性を持つレンズを表しています。
a.: 解像力もコントラストも高い高性能レンズ
b.: 解像力は高いものの、コントラストは低いレンズ
c.: 解像力は低いものの、コントラストは高いレンズ
また、下に示した3つの画像は、 a, b, c それぞれのMTF曲線を持つレンズによって作成される擬似画像です。
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