Что такое Разрешение. Что такое пиксель.Что такое SPI PPI DPI

Разреше́ние или разрешающая способность — способность оптической системы измерять линейное или угловое расстояние между близкими объектами, показывать раздельно близко расположенные структурные элементы объекта, которые визуально не возможно различить.1 Обычно различают угловое и линейное…

Введение в процесс разрешения

Качество изображения камеры зависит от сенсора. Попросту говоря, цифровой датчик изображения — это чип внутри корпуса камеры, содержащий миллионы светочувствительных пятен. Размер датчика камеры определяет, сколько света может быть использовано для создания изображения. Чем больше датчик, тем лучше качество изображения, так как собирается больше информации. Обычно в торговой сети цифровые камеры рекламируют размеры датчика: 16 мм, Super 35 мм, а иногда и до 65 мм.

Введение в процесс разрешения

По мере увеличения размера датчика глубина резкости будет уменьшаться при заданной диафрагме, так как больший аналог требует приблизиться к объекту или использовать более длинное фокусное расстояние для заполнения кадра. Чтобы поддерживать ту же глубину резкости, фотограф должен использовать меньшие размеры диафрагмы.

Эта небольшая глубина резкости может быть желательной, особенно для достижения размытия фона для портретной живописи, но для пейзажной фотографии требуется большая глубина, которая легче снимается с гибким размером диафрагмы компактных камер.

Разделение количества горизонтальных или вертикальных пикселей на датчике укажет, сколько места занимает каждый из них на объекте, и может использоваться для оценки разрешающей способности объектива и разрешает сомнения покупателя о размере элементов цифрового изображения у устройства. В качестве отправной точки важно понять, что может фактически ограничить разрешение системы.

Квадраты на датчике камеры

Это утверждение можно продемонстрировать на примере пары квадратов на белом фоне. Если квадраты на датчике камеры отображаются на соседние пиксели, то они будут казаться одним большим прямоугольником на изображении (1a), а не двумя отдельными квадратами (1b). Чтобы отличить квадраты, между ними требуется определенное пространство, по крайней мере, один пиксель. Это минимальное расстояние является предельным разрешением системы. Абсолютное ограничение определяется размером пикселей на датчике, а также их количеством.

Что такое разрешающая способность глаза

Человеческий глаз — орган сложный по строению. Глазное яблоко имеет форму шара с длиной 24–25 мм и содержит светопреломляющий и световоспринимающий аппарат.

Как видит человек с косоглазием: особенности и интересные фактыВам будет интересно:Как видит человек с косоглазием: особенности и интересные факты

Разрешающей способностью глаза человека считается расстояние между двумя объектами или линиями, видимыми раздельно. Оценить разрешение можно в минутах или миллиметрах, чаще всего выявляют число линий, видимых раздельно в интервале 1 мм. Причиной изменения разрешения глаза становятся анатомические размеры рецепторов и их связи.

Разрешение глаза человека зависит от факторов:

Нервные перерабатывают сигнал, поступивший на сетчатку глаза.Оптические — неровности роговицы, нарушение фокусировки, дифракция на радужке, рассеивание света и нарушения глаза.

угол обзора

Контрастность объектов оказывает влияние на разрешение. Отличие можно заметить при дневном и ночном освещении. Днем влияние дифракции увеличивается за счет сужения зрачка, а отклонение роговицы от правильной формы не влияет на изображение. Ночью зрачок расширяется и становится частью периферийной зоны роговицы. Качество зрения снижается при нарушении роговицы, что происходит из-за рассеивания света на фоточувствительных зонах глаза.

Линейное разрешение

Линейное разрешение — минимальное расстояние между различимыми объектами в микроскопии.

Как определить?

Разрешающая сила фотообъектива измеряется тестовой мирой. Миры состоят из чёрно-белых полосок определённой плотности и разделяются на штриховые и радиальные. Изображение миры фотографируют и изучают путём увеличения в микроскоп. Можно узнать определения силы разрешения с помощью графика MTF, это показатель частотно-контрастных характеристик. Эти графики есть в технических документах продукта, они позволят понять разрешение зума.

Измерение происходит в двух линиях на один миллиметр и показывает сопоставление разрешения и часто встречающихся параметров. Для того чтобы понять график, нужно знать, что на горизонтальной оси показано расстояние штрихов от центра кадра в миллиметрах. На вертикальной оси — параметр MTF, который и есть показатель резкости. Проще говоря, чем выше график, тем лучше.

При выборе объектива как раз очень полезно обращать внимание на графики.

Угол зрения

Установлено, что влияние угла зрения на разрешающую способность глаза велико. В пространстве находятся 2 точки, которые проходят преломляющую среду глаза и соединяются на сетчатке. Лучи после преломления образуют угол, который называется углом зрения.

Величина угла зрения будет зависеть от величины предмета и его расстояния до глаза. Один и тот же предмет, но на разном расстоянии, будет отображаться под разным углом. Чем предмет ближе, тем больше будет угол преломления. Этим объясняется, что чем ближе предмет, тем человек детальнее его может рассмотреть. При этом известно, что человеческий глаз различает 2 точки в том случае, если они отображаются под углом не менее, чем 1 мин. Световой луч должен упасть таким образом на 2 ближайших нервных рецептора, чтобы между ними остался хотя бы один нервный элемент. Поэтому нормальное зрение зависит от разрешающей способности глаза. После преломления угол зрения остается равен 1 мин.

Вопросы по прочтению статьи

  1. Отличие мнимого изображения от действительного.
  2. Какое значение имеет физический размер матрицы при выборе объектива?
  3. Фокусное расстояние объектива.
  4. Угол поля зрения объектива.
  5. Глубина резко изображаемого пространства, как получить максимальное размытие фона?
  6. Как получить резкий фон?

Круто! Если дочитали, ставьте лайк!

Рефракция

Одной из характеристик органа зрения считается рефракция глаза, от которой зависит острота и отчетливость получаемого изображения. Ось глаза, стороны хрусталика и роговицы влияют на рефракцию. От этих параметров будет зависеть, сходятся лучи на сетчатке или нет. В медицинской практике измеряют рефракцию физически и клинически.

Физический способ производит расчет от хрусталика до роговицы, не учитывая особенности глаза. В этом случае не учитывается, чем характеризуется разрешающая способность глаза, а рефракция измеряется в диоптриях. Диоптрия соответствует расстоянию, через которое преломляемые лучи сходятся в одной точке.

линеный период

За среднюю величину рефракции глаза берут показатель в 60 диоптрий. Но расчет не эффективен для определения остроты зрения. Несмотря на достаточную силу преломления, человек может не видеть четкого изображения из-за особенностей строения глаза.

Если оно нарушено, то лучи могут не попадать на сетчатку при оптимальном фокусном расстоянии. В медицине используют расчет взаимосвязи рефракции глаза и расположение сетчатки.

Литература

  • Яштод-Говорко В. А. Фотосъёмка и обработка. Съёмка, формулы, термины, рецепты. 4-е изд., сокр. — М.: «Искусство», 1977.

Программные комплексы определения разрешения фотооптики

к содержанию ↑

Imatest

Первым и самым известным является комплекс Imatest

Объектив: Carl Zeiss Makro- Planar 60/2.8 c/y

Верхний график это профиль края. На русский мне кажется правильнее перевести как чёткость края.
Нижний график это разрешение по методу SFR (анализа кромки).

Из нижнего графика мы видим значение 31.6 cy/mm. «Cy» это «cycles», а проще говоря пары линий. Всем нам понятное значение. С помощью программы можно получить массу полезных данных, но не будем сейчас усложнять.

Данные графики строятся по не совсем обычной для фотографа мишени. Это наклоненные прямоугольники.

Это вполне научный метод. Просто не такой известный среди фотографического населения, как способ с частотой линий на 1мм.

Кстати, для такого способа тоже есть своя мишень.

Про разрешение объективов

фотографическая мира с большой частотой линий

По этой фотографической мире тоже работает программа Imatest.

Кроме разрешения программа позволяет определить ХА. Это тем более важно, что данный параметр неразрывно связан с разрешением тк чем больше ХА, тем меньше разрешение фотообъектива.

Про разрешение объективов

Хроматические аберрации Carl Zeiss Makro-Planar 60/2.8

Чем ближе друг к другу цветные линии (это красный, синий и зеленый каналы), тем меньше ХА или говоря более простым языком цветные каемки вокруг черных линий на белом контрастном фоне.
Вам наверняка они встречались при фотографировании веток деревьев в контровом солнечном свете.

Какие у метода плюсы?
Он прост в применении и не требует специального оборудования.
Позволяет получить массу параметров объектива. От разрешения и ХА до виньетирования и цветопередачи.

Минусы метода в том, что мы всегда тестируем связку объектив + камера и никогда объектив отдельно.
Так что стоит учитывать влияние сенсора фотокамеры с байеровским фильтром и обработку изображения в камере.

Программа не такая дешевая. За «домашнюю» версию вместе с тестовой таблицей просят 450 USD (~15 000руб)
Более интересная и функциональная версия Master стоит 2200 USD (70 400 руб).

Не стоит недооценивать метод. Он применяется и промышленно.

к содержанию ↑

Quick MTF

Этот программный комплекс разработан явно по мотивам Imatest, но оптимизирован в плане скорости работы. Если в Imatest используются внешние модули Matlab (известный математический программный комплекс), то QuickMTF использует встроенные формулы. Не берусь судить о функционале программы вцелом, но описания к ней мало и автор отвечает односложно. Может он не заинтересован в продажах своей программы (а судя по комментариям зарубежных покупателей программы не заинтересован и в поддержке)

Про разрешение объективов

Продукт российский. Жаль, что такая хорошая задумка, а подозреваю, что и реализация загублена отсутствием документации и поддержки пользователей.

к содержанию ↑

Остальные программы

Есть еще некоторое количество бесплатных программ. Их я детально рассматривать не буду так как они превращают рабочий процесс в «дорабатывание результатов напильником».

Одна из этих программ Mitre. Работа из командной строки!

к содержанию ↑

Разновидности рефракции

В зависимости от того, где находится главный фокус, спереди или сзади сетчатки глаза, различают следующие виды рефракции: эмметропию и аметропию.

усталость глаз

Эмметропия — нормальная рефракция глаза. Преломленные лучи сходятся в сетчатке. Без напряжения человек видит предметы, удаленные на расстоянии нескольких метров. Только 40% людей не имеют зрительных патологий. Изменения происходят после 40 лет. При нормальной рефракции глаза, человек может читать без усталости, что происходит благодаря фокусу на сетчатке.

При несоразмерной рефракции — аметропии, главный фокус не совпадает с сетчаткой, а находится спереди или сзади. Так различают дальнозоркость или близорукость. У близорукого человека самая дальняя точка располагается рядом, причина неправильного преломления скрывается в увеличении глазного яблока. Поэтому такие люди плохо видят предметы, расположенные вдалеке.

Дальнозоркость наступает при слабой рефракции. Параллельные лучи сходятся за сетчаткой, а изображение человеку видится размытым. Глазное яблоко имеет сплющенную форму и четко отображает дальние предметы. Заболевание чаще всего развивается после 40 лет, хрусталик теряет эластичность и не может изменить кривизну.

осмотр глаза

Применение в полиграфии и дизайне при воспроизведении изображений[править | править код]

Необходимая для качественного воспроизведения изображений разрешающая способность (в полиграфии, рекламе и т.д.) зависит от расстояния, на котором предполагается его рассматривание.

Как выбрать объектив?

Как показывает статистика, большинство из тех, кто когда-то приобрёл зеркальный или цифровой фотоаппарат, продолжают использовать китовый объектив – тот, что был в комплекте. Они недорогие и довольно посредственные в конструктивном отношении. Слабая оптика почти никогда не даёт качественного изображения. Хороший, правильно подобранный объектив поднимет качество изображения.

Первое, на что обращают внимание, это фокусное расстояние.

  • Стандартные объективы передадут видимую перспективу так же, как это воспринимается человеческим зрением.
  • Широкоугольные захватывают большие участки пространства.
  • Длиннофокусные, их ещё называют «телевики», хорошо приближают и рассчитаны на съёмку объектов на далёких расстояниях.

Сверхширокоугольные (рыбий глаз) способны захватить в кадр ноги самого? фотографа. Чтобы выбрать фотокамеру по разрешающим параметрам, надо иметь чёткое представление о задачах, которые перед ней будут стоять. Чем дальше расстояние планируемых съёмок, тем выше разрешающая способность выбирается.

  • Съёмка с расстояния менее 4 метров с успехом выполняется камерой с любым разрешением.
  • Расстояние до 8 метров уже потребует разрешение 540-600 твл.
  • Свыше 8 метров необходимая разрешающая способность от 600 твл.

При выборе следует учесть размер матрицы камеры, для которой приобретается объектив. Уровень освещённости имеет немаловажное значение для выбора. При постоянной освещённости можно взять модель с фиксированной диафрагмой, как самую недорогую. В случае небольших изменений светового потока уместно использование ручного управления диафрагмой.

Если известно, что камера требуется для ночных съёмок, при естественном, постоянно меняющемся свете лучше взять объектив с автоматической регулировкой. От яркости освещения выбирают светосилу. В этом случае всё зависит от величины отверстия зума, которое влияют на диапазон светового потока. Показатель F/2,8 означает, что световой поток будет в 2 раза больше, чем при показателе F/4. Каждое увеличение числа F, это уменьшение в 2 раза силы светопотока.

Для портретных изображений выбирают зумы с высокой светосилой, как и для видов съёмок, требующих короткой выдержки, например, спортивных состязаний. Зумы всегда имеют меньшую светосилу, чем объективы с фиксированной фокусной длиной, и делятся на постоянную и переменную светосилу. А также смотрят на тип крепления, необходимо, чтобы они совпадали между камерой и объективом. Профессионалы советуют оставлять предпочтение за современными моделями, поскольку за последние 3 года случились заметные изменения в лучшую сторону в оптических технологиях. Большинство профи отмечают серьёзные недостатки в суперзумах:

  • несовпадения заявленных фокусных расстояний с «рабочими»;
  • искажения геометрических линий и аберрации;
  • предельно невысокая светосила при длинном конце.

Для туризма считается оптимальным вариантом 5-8-кратный зум. Для портретной съёмки — светосильный объектив с постоянным фокусным расстоянием, для пейзажа — широкоугольный. И напоследок, из области научно-популярной фантастики: некоторые специалисты считают, что в будущем фотокамеры будут не зеркальными, а с прозрачной матрицей. Корпус из материалов, несущих функции памяти и электронных плат, заменит карты памяти и пр.

О разрешающей способности объектива смотрите в следующем видео.

MTF контрастных диаграмм

Большинство объективов — не идеальные оптические системы. Свет, проходя через линзу, подвергается определенной степени деградации. Вопрос в том, как можно оценить эту деградацию? Прежде чем ответить на этот вопрос, нужно определить понятие «модуляции». Последняя является мерой контраста len на заданной частоте. Можно было бы попытаться проанализировать изображения реального мира, сделанные через объектив, чтобы определить модуляцию или контрастность для деталей разных размеров или частоты (интервал), но это очень непрактично.

MTF контрастных диаграмм

Вместо этого намного легче измерить модуляцию или контрастность для пар чередующихся белых и темных линий. Они называются прямоугольной решеткой. Интервалом линий в прямоугольной волновой решетке является частота (v), для которого измеряют функцию модуляции или контраста объектива и разрешающую способность в см.

Максимальное количество света будет поступать из световых полос, и минимальное из темных полос. Если свет измеряется по яркости (L), можно определить модуляцию в соответствии со следующим уравнением:

модуляция = (Lmax — Lmin) / (Lmax + Lmin),

где: Lmax — максимальная яркость белых линий в решетке, а Lmin — минимальная яркость темных.

Когда модуляция определяется с точки зрения света, ее часто называют контрастом Майкельсона, поскольку принимают соотношение освещенности от светлого и темного полос для измерения контраста.

Например, есть квадратная волновая решетка определенной частоты (v) и модуляции, а также присущий контраст между темными и светлыми областями, отражающийся от этой решетки через объектив. Модуляция изображения и, таким образом, контрастность линзы измеряют для данной частоты решетки (v).

Функция передачи модуляции (MTF) определяется как модуляция M i изображения, деленное на модуляцию стимула (объекта) M o , как показано в следующем уравнении.

Тестовые решетки USF печатаются на 98% яркой лазерной бумаге. Черный лазерный тонер для принтера имеет коэффициент отражения около 10%. Таким образом, значение для M 0 составляет 88%. Но поскольку пленка имеет более ограниченный динамический диапазон по сравнению с человеческим глазом, можно с уверенностью предположить, что M 0 составляет по существу 100% или 1. Таким образом, приведенная выше формула сводится к следующему более простому уравнению:

Таким образом, MTF len для данной частоты решетки (v) представляет собой просто измеренную модуляцию решетки (Mi) при фотографировании через линзу на пленку.

Ссылки

  • Страница «Характеристики качества изображения» на сайте НТЦ Красногорского завода им. С. А. Зверева — понятия разрешающей силы, изобразительной способности, пограничной нерезкости и др.

См. также[править | править код]

  • Разрешение (компьютерная графика)
  • Зрение
  • Оптика
  • Микроскоп
  • Фотография

Разрешающая способность объектива телескопа

Подобно световой воронке, телескоп способен собирать свет пропорционально площади отверстия, это свойство является основной линзы.

Разрешающая способность объектива телескопа

Диаметр темного адаптированного зрачка человеческого глаза составляет чуть менее 1 сантиметра, а диаметр крупнейшего оптического телескопа составляет 1000 сантиметров (10 метров), так что самый большой телескоп в один миллион раз по площади сбора больше человеческого глаза.

Самый большой телескоп

Поэтому телескопы видят более слабые объекты, чем люди. И имеют приборы, которые накапливают свет, используя электронные датчики обнаружения в течение многих часов.

Существует два основных типа телескопа: рефракторы на основе линз и отражатели на основе зеркал. Большие телескопы — это отражатели, потому что зеркала не должны быть прозрачными. Зеркала телескопа — одни из наиболее точных конструкций. Разрешенная ошибка на поверхности равна примерно 1/1000 ширине человеческого волоса — через 10-метровое отверстие.

Формула объектива телескопа

Раньше зеркала были сделаны из огромных толстых стеклянных плит, чтобы они не провисали. Сегодняшние зеркала тонкие и гибкие, но поддерживаются компьютерным управлением или иначе сегментируются и выравниваются с его помощью. Кроме задачи поиска слабых объектов, цель астронома также заключается в том, чтобы видеть их мелкие детали. Степень, в которой детали могут быть распознаны, называется разрешением:

  • Нечеткие изображения = плохое разрешение.
  • Четкие изображения = хорошее разрешение.

Из-за волновой природы света и явлений, называемых дифракцией, диаметр зеркала или линзы телескопов ограничивает ее предельную разрешающую способность по отношению к диаметру телескопа. При этом разрешение означает наименьшую угловую деталь, которая может быть распознана. Маленькие значения его соответствуют отличной детализации изображения.

Радио телескопы должны быть очень большими, чтобы обеспечить хорошее разрешение. Атмосфера Земли является турбулентной и размывает изображения телескопа. Земные астрономы редко могут достичь предельной разрешающей способности аппарата.Турбулентный эффект атмосферы на звезде называется видением. Эта турбулентность заставляет звезды «мерцать». Чтобы избежать этих атмосферных размытых объектов, астрономы запускают телескопы в космос или помещают на высокие горы со стабильными атмосферными условиями.

Литература

Фадеев Г. Н. Химия и цвет. 2-е изд., перераб.- М.: Просвещение, 1983.- 160 с., ил.- (Мир знаний).

Рисунок

Так говорят о картинке, которая получается с тем или иным объективом. У каждого объектива картинка своя и её возможно описать лишь по субъективным ощущения — резкая/не резкая, рыхлая и т.п. Так же у рисунка объективов различаются Боке.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...