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nitidezza e risoluzione - II


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avatarsenior
inviato il 08 Aprile 2020 ore 10:17

@Simone le coppie MTF-lp/mm "diffraction limited" lasciano fuori il sensore e dipendono (irrealisticamente) solo da f/ e dalla lunghezza d'onda della luce. Ci sono stati casi nel passato in cui illuminavano con luce verde le mire monocromatiche e mostravano MTF migliori rispetto alla luce bianca! Poi Zeiss lo fece notare.:-P
il sistema piu' e' grande piu' puo' lavorare a frequenze spaziali basse
Per mettere giù lo stesso numeri di dettagli un sensore più grosso ha bisogno di meno lp/mm a parità di MTF. L'MTF di un obiettivo è quella che è, a prescindere dal sensore. Citare per esempio MTF50 a 60 lp/mm non basta. Bisogna citare LW/PH (ossia numero totale di linee per lato corto). Ovviamente per mettere giù (stampa o schermo) gli stessi dettagli un FF avrà bisogno di un fattore 1.5 (1.6) meno lp/mm di APS-C (a parità di MTF!).
Telescopi e microscopi fanno un altro sport per quanto riguarda la risoluzione.
In particolare la lente frontale degli obiettivi fotografici non è decisiva, che conta è il diametro della pupilla di uscita. I supertele hanno lenti frontali enormi perché 600/4 fa 15 cm. Scendendo di focale, ogni Casa sceglie lenti frontali a seconda di tutto il resto dello schema ottico. Per cui nei grandangoli si assiste a grosse lenti frontali o meno allo stesso f/.;-)

avatarsenior
inviato il 08 Aprile 2020 ore 10:41

Le foto a colori derivano da griglie Bayer e dai quattro canali RGB, non dimentichiamolo.

Si, infatti i calcoli che abbiamo fatto sono approssimati alla lunghezza d'onda 550 nm, lo dobbiamo tenere presente, comunque quel 550 nm è anche la media delle lunghezza d'onda visibili, ed è pure quella che l' occhio umano vede con la maggiore intensità, quindi penso che i calcoli restino abbastanza validi, danno un' idea dei limiti della diffrazione nel campo della luce visibile.

ho visto che nel calcolo della risoluzione limite avete inserito in sharp e fortran non il diametro della lente, nemmeno quello dell'apertura fisica del diaframma, ma il rapporto focale f/.

Sono 2 modi diversi per esprimere lo stesso principio : un teleobiettivo di grande diametro ha un grande "potere risolvente angolare" ed un valore f/ di diaframma molto aperto ( quindi x una lente di lunga focale ci vuole un grande diametro ) porta ad un grande "potere risolvente".
Entrambe le formulette sono valide . Ognuno può scegliere quella che gli serve .Sorriso

P.S. : ho letto ora l' ultimo post di Valgrassi : si , stiamo dicendo tutti la stessa cosa, cambia solo il "metro" di misura, l' inverso degli angoli contro l' inverso dei micrometri, oppure linee/mm, oppure cicli/mm.

( La formula dell' MTF dà una indicazione aggiuntiva, cioè il contrasto percepito, scusate se ho semplificato il discorso, quello che volevo dire è che, secondo me, ognuno sceglie il "metro" di misura in base al sistema di calcolo che possiede, se si vuole una formuletta semplice si può scegliere quella di Wikipedia, dove sono pure citati degli esempi utili ).

avatarsenior
inviato il 08 Aprile 2020 ore 14:00

Le stelle sono a tutti gli effetti dei punti. La risoluzione in astronomia serve a distinguere due stelle (=punti) vicini.
Si ricorre a enormi specchi perché il segnale disponibile è molto basso, si arriva al fotone singolo. I telescopi rifrattivi non sono più comuni in ricerca, dove oltretutto si parla anche di radio-telescopi.
L'esistenza della microscopia elettronica è dovuta al fatto che la microscopia ottica ad un certo punto si deve arrendere alla diffrazione.
Un campo dove si usano ottiche molto risolventi è nell'industria semicon. Ho lavorato per la Perkin-Elmer (nel campo chimico analitico) che a suo tempo inventò la microlitografia. Poi arrivò Canon e fu spazzata via, in quel campo è presente anche Nikon.
L'ultimo progetto Perkin-Elmer/IBM era stato l'uso di frequenze oltre l'UV lontano (raggi X, in pratica) in microlitografia.
La diffrazione è sempre quella, il diametro del primo cerchio di Airy è 2.44*lambda*f/, quindi ad alte frequenze (della luce, non di ottica + sensore) la diffrazione è minore e soprattutto c'è più energia.;-)

avatarsenior
inviato il 08 Aprile 2020 ore 15:59

Io il cerchio di Airy con gli altri anelli intorno l' ho visto mooolto tempo fa guardando le stelle nel mio primo telescopio, ma solo dopo alcuni anni ho scoperto che ciò era dovuto alla diffrazione . In seguito non ho studiato molto la diffrazione perchè non la ritenevo una cosa importante, ora invece mi interessa perchè con molti obiettivi moderni, quasi "diffraction limited" , i calcoli teorici si avvicinano di più ai risultati pratici.
Però stanno costruendo un telescopio da 1300 tonnellate di acciaio con diametro 24,5m che lavorerà principalmente ad infrarossi, sembrerebbe un controsenso, perchè infrarossi significa più diffrazione .
Probabilmente l' altro fenomeno della turbolenza atmosferica è più dannoso della diffrazione .
I raggi luminosi che attraversano l' atmosfera turbolenta ( bolle di aria calda mescolate in atmosfera più fredda ) sono soggetti alla rifrazione, che produce deviazioni maggiori con gli UV e minori con gli infrarossi. Quindi sulla terra è più performante un telescopio ad infrarossi , nello spazio il contrario, non essendoci turbolenza atmosferica, è più performante un telescopio ad UV, che è meno soggetto alla diffrazione .

avatarsenior
inviato il 08 Aprile 2020 ore 16:11

@Gio lavorerà nel NIR (vicino infrarosso) dove l'assorbimento dell'H2O non è un problema. Staranno attenti a non scendere troppo verso il MIR (medio infrarosso) altrimenti farà più rumore il rivelatore della sorgente, per cui o fanno misure lunghe (mediazione del segnale) o raffreddano il sensore o tutte e dueCool

avatarsenior
inviato il 10 Aprile 2020 ore 19:41

Le stelle sono a tutti gli effetti dei punti.
Mi piace questa visione dal punto di vista ottico. Sorriso Sono sempre portato a considerarle delle bombe termonucleari continuativeMrGreen

avatarsenior
inviato il 11 Aprile 2020 ore 7:50

Gli ultimi smartphone costano più di 1000€ e hanno sensel da 0.8µm. Su una FF corrispondono a 1350 Mpx.
Nyquist non dipende dalla superficie del sensore, solo dal pixel pitch (dimensione lineare del sensel supposto quadrato). Un sensel da 0.8 µm ha Nyquist a 625 lp/mm. È verosimile pensare di soffrire l'aliasing con questi smartphone ultimo grido? Equivale a chiedersi: gli obiettivi che montano risolvono più di 625 lp/mm? Per ora non risulta, per cui non vanno in aliasing per colpa dei sensori.Cool

avatarsenior
inviato il 11 Aprile 2020 ore 11:20

Concordo con Valgrassi sul fatto che gli ultimi smartphone non vanno in aliasing per colpa dei sensori.
Io vorrei però fare una osservazione su alcune pubblicità che mi sembrano esagerate, tipo questa:
Huawei P40 Pro :





sembra che questo smartphone abbia il tele esteso fino a 1500mm
avete presente che normalmente un teleobiettivo 1500mm F/8 ha un diametro di 187,5 mm?
Quanto è il diametro di quel teleobiettivo dello smartphone ?
quanto è il suo "potere risolvente angolare" secondo la formuletta di wikipedia ? :

it.wikipedia.org/wiki/Risoluzione_angolare

avatarsenior
inviato il 11 Aprile 2020 ore 11:43

Il garante della pubblicità dovrebbe intervenire per multare la Huawei, per informazioni ingannevoli. Queste sono delle vere e proprio Fake new!

avatarsenior
inviato il 11 Aprile 2020 ore 11:56

Inoltre faccio notare che un telescopio con doppietto acromatico di focale 1500 mm è lungo appunto 1500 mm , ed un teleobiettivo vero , con focale reale di 1500 mm , potrebbe essere lungo circa 700 mm , quanto è lungo lo smartphone Huawei P40 Pro ? MrGreen

avatarsenior
inviato il 12 Aprile 2020 ore 15:27

@Gio in digitale si può usare un vero tele con adeguata lunghezza focale F o ritagliare da un'immagine ottenuta con una lunghezza focale minore per emulare un tele. Lo Huawei avrà un crop dell'ordine di 6-7, quindi 1500 equivalente sarebbe 250 mm. Verosimile che ritaglino il 25 mm equivalente.

In alto Nikon D40, 6 Mpx DX con "pompone" Nikkor 80-200 (un obiettivo pro di tanti anni fa) a 200mm (300 mm equivalente).
Sotto SIGMA dp2m, 15 Mpx APS-C con obiettivo 30 mm (45 mm equivalente). I Foveon "tengono" meglio i ritagli perché non hanno la demosaicizzazione Bayer e il filtro AA.




Il "vero" tele soffre i 6 Mpx, tiene botta il ritaglio Foveon.
Naturalmente, se si ingrandisce troppo, il ritaglio finisce per impastarsi.
Probabilmente il 1500 mm Huawei "rende" su schermino AMOLED dello smartphone, meno bene su schermo PC normale, ma è una mia illazioneConfuso.

avatarsenior
inviato il 12 Aprile 2020 ore 15:47

Lo Huawei avrà un crop dell'ordine di 6-7, quindi 1500 equivalente sarebbe 250 mm.

Si, ma facevo notare che non hanno scritto "1500 equivalente" , hanno dimenticato la parola "equivalente" , che poi quella parola non vuole dire nulla, quello che conta per il "potere risolvente" è il diametro dell' obiettivo, che su uno smartphone resta mooolto più piccolo di un teleobiettivo di qualsiasi fotocamera...;-)
Questo è il motivo per cui io non farò mai foto con il teleobiettivo di uno smartphone, nemmeno fra 10 anni, quando usciranno dei nuovi smartphone supertecnologici, per me il loro teleobiettivo sarà sempre inferiore a quello delle fotocamere .
Magari i venditori degli smartphone potrebbero anche inventarsi la definizione di "diametro equivalente" , ma la diffrazione non conosce equivalenze, quello che conta è il diametro effettivo dell' obiettivo.
Il "potere risolvente" è direttamente proporzionale a quel diametro effettivo.

avatarsenior
inviato il 12 Aprile 2020 ore 15:51

Seguo

avatarsenior
inviato il 12 Aprile 2020 ore 17:50

@Gio concentrandoci su 125 e 1500 mm equivalenti, il rapporto 1500/125 è 12. Facciamone il quadrato: 12^2=144.
Partendo da 108 Mpx e facendo 108Mpx/144 si arriva a 0.75 Mpx. Pochi in assoluto, sufficienti per uno schermo smartphone.
Il crop postato sopra della SIGMA dp2M sono solo 0.33 Mpx, un 10x15 cm si stampa comodamente. Forse croppando un Bayer sarebbe un filino peggio, ma a 10x15 cm azzardo che regga:-P


avatarsenior
inviato il 12 Aprile 2020 ore 18:03

Sono d' accordo che una foto da 0.75 Mpx sia sufficiente per uno schermo smartphone, ma per chi deve scegliere fra una fotocamera da 42 Mpixel ( ad esempio la mia Sony A7R2 ) + teleobiettivo ed uno smartphone da usare come teleobiettivo, e poi guarda le foto su un PC con grande schermo 4K, io gli consiglio di acquistare la fotocamera. Sorriso

Io lo smartphone lo uso solo da navigatore GPS o per telefonare.

Che cosa ne pensi di questo argomento?


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