Я читал о глубине резкости и полагаю, что достаточно понимаю, что это значит и как это связано со свойствами объектива, апертурой объектива, фокусным расстоянием, размером формата сенсора и, возможно, даже размерами печати, если изображение напечатано. У меня есть вопрос о том, как глубина резкости зависит от размера пикселя. Позвольте мне уточнить:
Учитывая два датчика с разными размерами пикселей: x и 4x, последний датчик интегрирует больше света на пиксель, чем первый, однако он может иметь более низкое разрешение, если размеры датчика остаются фиксированными. Теория предполагает, что глубина резкости определяется теми кружками нерезкости, которые очень близки к точке фокусировки, и это, возможно, также означает, что эти очень маленькие CoC попадают в область интегрирования одного и того же пикселя. Теперь, когда CoC становится больше пикселя (как и в случае дифракционного размытия), происходит некоторый разброс интенсивностей между соседними пикселями, и это явно приводит к размытию. Однако, если бы кто-то использовал пиксель размером 4X, даже с немного большим CoC, интенсивность все равно интегрировалась бы в ту же область пикселя и, таким образом, могла бы быть в фокусе? Это верное предположение? И если это так, Есть ли анализ зависимости глубины резкости от площади пикселя? Более того, глубина резкости в каком-то смысле не зависит от среды интеграции, поскольку она явно имеет место и в аналоговых пленочных устройствах, поэтому есть ли компромисс или разница в глубине резкости между пленочными и цифровыми камерами?
Пожалуйста, укажите мне правильные ссылки для этого вопроса. Пожалуйста, поправьте меня, если кажется, что в предположениях, сделанных выше, есть фундаментальная проблема.
Чтобы понять, как шаг пикселя камеры может влиять на глубину резкости (DoF) , вы должны сначала понять, что такое DoF , а что нет.
Независимо от апертуры объектива, в фокусе будет только одно расстояние. То есть будет только одно расстояние, на котором точечный источник света будет сфокусирован в одну точку на носителе записи. Точечные источники света на других расстояниях будут проецироваться на плоскость датчика (или пленки) в виде круга размытия или кружка нерезкости (CoC).. Если этот CoC достаточно мал, чтобы восприниматься человеческим зрением как точка при определенном размере дисплея и расстоянии, говорят, что он находится в пределах DoF. Пределы глубины резкости изменяются в зависимости от диафрагмы, фокусного расстояния и расстояния фокусировки, а также от размера экрана и расстояния просмотра изображения. Вы можете распечатать две копии одного и того же файла изображения, и если одна из них отображается в два раза больше другой на одном и том же расстоянии просмотра человеком с одинаковой остротой зрения, меньший отпечаток будет иметь большую глубину резкости, чем более крупный ( при условии разрешение самого файла изображения не является ограничивающим фактором ). Не существует волшебного барьера, у которого все с одной стороны находится в идеальном фокусе, а все, что находится за пределами этой линии, размыто. Скорее, как расстояние от истинной точки фокусировкиувеличивается, так же как и размер круга размытия, и мы постепенно начинаем воспринимать, что объекты не абсолютно четкие.
Ваше фундаментальное понимание того, как создается изображение из данных с датчика с маской Байера перед ним (подавляющее большинство цифровых камер), не совсем точно. Нет прямой корреляции между одним датчиком (пиксельной лункой) на датчике Байера и одним пикселем в изображении, полученном на основе данных, предоставленных этим датчиком. Числа для каждого цвета каждого пикселя в созданном изображении интерполируются из данных, полученных несколькими соседними датчиками.
Вы также предполагаете, ошибочно в большинстве случаев использования, что размытие в два пикселя будет обнаруживаться при типичных размерах и расстояниях просмотра. Этого не будет. Типичный кружок нерезкости для камер FF составляет 0,03 мм (30 мкм). Типичный 20-мегапиксельный датчик FF имеет пиксели шириной около 6,5 мкм. Даже принимая во внимание сетку 2x2 маскированных пикселей RGGB, используемую для создания 4 пикселей RGB в полученном изображении, ширина 13 мкм ячейки 2x2 по-прежнему меньше половины ширины CoC 0,03 мм, необходимой для отпечатка 8x10, просматриваемого с увеличением 10-12. дюймов человеком со зрением 20/20. Большинство камер APS-C имеют пиксели шириной чуть больше 4 мкм. Таким образом, рекомендуемый CoC для датчика APS-C размером около 0,019 мм по-прежнему более чем в два раза шире, чем ячейки 2x2 на типичном датчике APS-C.
Если теоретический датчик в вашем вопросе с пикселями в 4 раза больше достаточно велик, чтобы ограничить воспринимаемое разрешение изображения, то все на изображении с CoC, меньшим, чем пределы разрешения датчика, будет выглядеть одинаково в фокусе за счет также выглядят одинаково пикселизированными/размытыми. Это может произойти, когда CoC, необходимый для определенного размера дисплея и расстояния просмотра, менее чем в два раза превышает ширину шага пикселя датчика камеры. Однако это не было бы жестким пределом, а вместо этого было бы точкой, в которой мы постепенно начинаем воспринимать , что изображение состоит из отдельных пикселей, которые могут различать наши глаза.
Я думаю, что ваши рассуждения верны.
Проблема возникает из-за того, что люди смешивают абстрактные термины со своим опытом, не понимая их значения.
круг путаницы (CoC) (на немецком языке: «Unschärfekreis»)
является одним из этих терминов. Дословный перевод с немецкого означает: «круг нерезкости», что, ИМХО, является лучшим описанием (и причиной, по которой я его включил). Так. О чем это?
Фотографу легко определить, находится ли изображение в фокусе или нет: вы просто смотрите на него и видите, в фокусе ли оно. Но у вашей жены (или ваших детей, или ваших клиентов) может быть совсем другое мнение об этом изображении.
Как ученый , вам нужны неопровержимые факты, применимые ко всем: инструмент, который скажет, находится ли изображение в фокусе или не в фокусе, независимо от обстоятельств.
Нам нужно понять следующее:
CoC не является значением, которое каким-то образом рассчитывается или фиксируется, оно принимается в каждом конкретном случае.
Таким образом, CoC ставит точную цифру по мнению фотографа. Для ученого это костыль, чтобы превратить «пушистую чепуху» в точное число. Имея это точное число, ученый может использовать оптические формулы и вычислять глубину резкости для конкретных ситуаций.
Изучая геометрическую оптику, мы узнаем, что линза формирует резкое изображение предмета на данном расстоянии вниз по потоку от линзы; объекты на разных расстояниях не будут такими резкими, потому что расстояние от их изображения до объектива будет разным. Другими словами, объект, находящийся на бесконечности ( ∞ ), фокусируется ближе к линзе, чем близкий объект. Однако практическое наблюдение показывает, что объекты перед и за точкой фокусировки часто кажутся резкими. Таким образом, у нас есть зона впереди и сзади точки, на которой сфокусировано изображение, которая воспринимается как находящаяся в удовлетворительном фокусе. Это зона глубины резкости.
Теперь объектив отображает каждую точку на различных объектах и отображает их в виде маленьких кругов в фокальной плоскости. Термин для них — «круги путаницы». Названы так потому, что они перекрываются и смешиваются, а под микроскопом выглядят как нечеткие круги с фестончатым краем. Мы воспринимаем изображение или часть изображения как резкое, когда эти круги нерезкости настолько малы, что их нельзя рассматривать как круги, то есть они кажутся точками, не имеющими четкой формы.
Крошечные круги выглядят как точки, если смотреть на них с расстояния, примерно в 3000 раз превышающего их диаметр. Монета в 1 дюйм, если смотреть с расстояния 3000 дюймов, выглядит как точка (25,4 мм, если смотреть с 76 метров). Этот критерий оказывается слишком строгим для просмотра фотографий. Это связано с характеристиками объектива и типичным коэффициентом контрастности графических изображений. Широко принятым стандартом является круг диаметром 1/1000 расстояния просмотра. Это материал для таблиц глубины резкости и расчетов. Это соответствует 1/100 дюйма (0,25 мм), если смотреть с расстояния 10 дюймов (250 мм). Другими словами, размер круга 2/100 дюйма = ½ мм, если смотреть с расстояния 500 мм.
Поскольку современные камеры дают крошечные изображения, мы должны использовать увеличитель, чтобы получить полезную картинку. Обычно мы рассматриваем изображения с расстояния, примерно равного их диагонали. Поэтому расчеты глубины резкости обычно учитывают все это, обобщая, что размер круга, допустимый в фокальной плоскости, составляет 1/1000 фокусного расстояния. Технические изображения часто требуют более строгих стандартов. Кодак адаптировал 1/1750 фокусного расстояния. Опять же, в большинстве таблиц и диаграмм используется масштаб 1/1000. Таким образом, для объектива 50 мм в таблицах глубины резкости используется круг размером 0,05 мм. Рассмотрим распечатку 8 x 12 или отображаемое изображение полного кадра. Увеличение будет около 10X. Обычное расстояние просмотра составляет около 20 дюймов. При размере круга 0,05 в фокальной плоскости размер круга на отпечатке (дисплее) будет 0,05 x 10 = 0,5 (1/2 мм).
Это материал глубины резкости. Математика учитывает объем человеческого зрения, контрастность изображения, степень увеличения и расстояние просмотра. Опять же, чаще всего используется стандарт, равный 1/1000 фокусного расстояния. Эти значения справедливы для размеров фотосайтов.
Еще одна абракадабра от Алана Маркуса
матдм
Уэйн Ф