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nitidezza e risoluzione - II


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avatarsenior
inviato il 17 Aprile 2020 ore 18:27

Questo è il classico articolo di un profano che ha capito la diffrazione sì e no al 25%, buona lettura!:-P



Valgrassi, però quello schema del disco di Airy, con la griglia dei pixel sotto è così intuitivo e rassicurante... Lo guardi e pensi che pixel piccoli soccomberanno prima sotto i colpi della diffrazione.
Perchè non può essere così semplice? MrGreen

avatarsenior
inviato il 17 Aprile 2020 ore 21:03

Concordo con Valgrassi :
Questo è il classico articolo di un profano che ha capito la diffrazione sì e no al 25%

Infatti la Fig. 4 di quell' articolo dice proprio che a F/2,8 la griglia dei pixel è troppo grande e servirebbe un aumento deciso dei pixel per risolvere più "punti luce", in un singolo pixel ce ne stanno almeno 9 "punti luce".
Forse l' autore dell' articolo è abituato a fare foto con diaframmi molto chiusi, da F/16 a F/32.MrGreen
Solo in quel caso potrebbe essere valida la sua frase "Questo è il motivo per cui di fronte a simili limiti fisici il continuo aumento della densità dei sensori è drammaticamente inutile".

avatarsenior
inviato il 17 Aprile 2020 ore 21:10

@Albi la descrizione degli effetti della diffrazione possono essere affrontati nello spazio-immagine, cioè si considera la dimensione del sensel e la si confronta con il diametro del disco di Airy d=2.44*lambda*f/ dove lambda virtualmente va da 0.400 a 0.700 µm. Riferiamoci alla griglia Bayer dove abbiamo 4 canali RGB (due verdi G, uno rosso R e uno blu B) a costituire la cella base. Supponiamo di avere sensel di lato 6 µm (24 Mpx su FF). Se facciamo 6=2.44*lambda*f/ ci calcoliamo f/=6/(2.44*lambda) in modo che il diametro del disco sia compreso nel quadrato del sensel. Nel verde G a 550 nm (0.550 µm)--->f/=4.47. Nel rosso R a 0.685 µm--->f/=3.59, nel violetto B a 0.420---f/=5.85. Se si rispettano questi diaframmi, siamo sicuri che (in media) ogni disco non esce dal sensel. Per essere coerenti, con 24 Mpx si dovrebbe stare sotto f/3.59. Però esistono anche i filtri AA che da un sensel ne producono quattro. Chi usa filtri AA ha subìto un effetto superiore alla diffrazione limitata al singolo sensel.
Una Sony A7rIV dovrebbe limitarsi a f/< f/2.25 (notare che qui non c'è filtro AA). Se questo decrivesse tutto l'effetto della diffrazione, come mai non siamo in grado di distinguere agevolmente un'immagine proveniente da 61 e 24 Mpx?
Perché le cose non sono così semplicI. Occorre un approccio basato sulle frequenze-spaziali-immagine. Se passiamo dallo spazio alle frequenze spaziali lo strumento adatto sono le trasformate di Fourier (FT). Chi fa uso delle FT sono per esempio:
- gli MP3
- i JPEG
- le MTF.
Ci interessano le MTF che ci dicono come viene modulato (trasmesso) il contrasto di mire opportune.
Ogni sensel non può descrivere più di mezzo ciclo (periodo) di un segnale per registrare un segnale senza distorsioni, questo introduce il criterio di Nyquist che impone due campioni per ogni ciclo (periodo). Nyquist dovrebbe essere applicato a segnali con banda di fequenza ben delimitata e allora vale che la frequenza di campionamento sia doppia di quella massima del segnale. Il filtro AA si usa per quello. Non usare il filtro AA è un rischio calcolato, è formalmente scorretto. Per evitare problemi si sposta Nyquist alla frequenza più alta possibile compatibile con un SNR accettabile riducendo la dimensione del sensel. Gli smartphone sono arrivati a sensel di 0.8 µm, Nyquist è a 625 lp/mm (anche: cicli/mm). Mentre la risoluzione potenziale è molto alta, il sensel molto piccolo raccoglie poca luce. Per questo nessuno fa Fine Art con gli smartphone, la risoluzione ci sarebbe, è SNR che è basso, specie in bassa luce. Se facciamo il calcolo del riempimento del sensel ci viene nel rosso R f/0.48. Peccato che il limite invalicabile per f/ è 0.5!!! Fosse esaustivo l'approccio "spaziale", le immagini di uno smartphone sarebbero massacrate dalla diffrazione. L'esperienza di tutti i giorni dimostra che non è così, anche se le immagini non si possono ingrandire molto perché il sensore è piccolo. Attenzione che questo è il caso di un sensel minuscolo che fa parte di un sensore piccolo, non è la stessa situazione di un FF con sensel più o meno piccoli dove di luce ne arriva abbastanza e i rapporti di ingrandimento sono inferiori.
(continua)

avatarsenior
inviato il 20 Aprile 2020 ore 8:55

Valgrassi, sei sempre prodigo e disponibile a spiegare, grazie.

avatarsenior
inviato il 21 Aprile 2020 ore 5:32

Per andare avanti sono costretto a postare questo, che indubbiamente spaventerà molti. Giusto sdrammatizzare il tutto.



Schade era un ing tedesco della RCA USA. Ha innovato nel campo dello studio delle immagini TV negli anni '50.
Nella letteratura scientifica relativa alla fotografia "argentica" si trovano relazioni più o meno empiriche per combinare la risoluzione delle ottiche e delle pellicole per prevedere la risoluzione totale.
Nel digitale un approccio conveniente è introdurre il "rumore" piuttosto della risoluzione lp/mm in sé. Se abbiamo 50 lp/mm, qual'è il "rumore"? Semplicemente 1/100 mm, ossia l'inverso della risoluzione. Le dimensioni dei sensel non sono in mm, sono in µm, per cui 1/100 mm corrisponde a 1000/100=20 µm. È chiaro che questo non è un rumore propriamente detto, è l'incertezza insita nella risoluzione 50 lp/mm (anche: 100 l/mm).
Le incertezze ("rumore") di sensore e obiettivo si combinano semplicemente in RSS (Root-(of the)-Sum-(of the)-Square), un modo complicato per dire che il "rumore" totale è l'ipotenusa di un triangolo rettangolo dove i cateti sono il "rumore" del sensore e dell'obiettivo. È il teorema di Pitagora.



Questa è la relazione approssimata derivata da quella precedente in cui entrava la MTF. La relazione con la MTF è stata riportata per dare una solida base a questo approccio (che non è empirico).

La limitazione è data da lambda (bisogna sceglierne una sola di lunghezza d'onda), normalmente si usa 550 nm che è un verde G.
Con in mano R(eq) sono possibili confronti vari. R(eq) non è una risoluzione fisica, è una quantità espressa in µm che ci permette di confrontare sensel e f/ diversi. A R(eq) minore corrisponde risoluzione maggiore.

La relazione approssimata (essenzialmente monocromatica) vale per ogni canale RGB. Il BN in digitale è tratto da RGB, non è monocromatico. Neanche la Leica Monochrom è davvero monocromatica. Sono invece monocromatici i canali RGB dei Foveon, che non hanno l'handicap dei Bayer in cui (a parità di Mpx) i due canali verdi G risolvono per forza di cose la metà dei canali singoli RGB dei Foveon. Nei Bayer R e B risolvono 1/4 dei Foveon.Sorriso

avatarjunior
inviato il 21 Aprile 2020 ore 10:03

La prima formula della seconda immagine vale anche se R si intende l'inverso, cioè la risoluzione in lp/mm (o l/mm, comunque un 1/lunghezza), e si arriva alla nota formula per determinare la risoluzione di un sistema lente-sensore:

1/(Rtot^2) = 1/(Rdet^2) + 1/(Ropt^2)

che ho sempre preferito alla versione non quadratica che alle volte si vede usare.

E penso che la formula funzioni anche se Ropt non è la risoluzione teorica di una lente perfetta ma quella effettiva.

Giusto?

Mi sono sempre chiesto quale fosse la base teorica della formule e perchè ci fosse una versione quadratica ed una lineare, adesso ho capito da dove deriva.

avatarsenior
inviato il 21 Aprile 2020 ore 12:28

Anch' io ho sempre preferito la formula 1/(Rtot^2) = 1/(Rdet^2) + 1/(Ropt^2) che era comparsa sulla rivista Fotografare di Maggio 1991, invece sul vecchio libro "Gli Obiettivi fotografici" appariva la versione non quadratica.
Anch' io penso che la formula funzioni anche se Ropt non è la risoluzione teorica di una lente perfetta ma quella effettiva.

avatarsenior
inviato il 21 Aprile 2020 ore 13:02

insomma se compro un magnifico obiettivo della zenith russa,i fabbricanti quale formula avranno preferito visto che gli obiettivi li montano su quei cessi di sensori delle sony?

avatarsenior
inviato il 21 Aprile 2020 ore 14:04

@Lucio stai attento che una volta negli obiettivi russi introducevano composti radioattiviEeeek!!!

avatarsenior
inviato il 21 Aprile 2020 ore 14:18

fino a qualche mese fà li guardavo nei mercatini russi a Misano Adriatico vicino da Oliviero
adesso starò alla larga non si sà mai..

avatarsenior
inviato il 21 Aprile 2020 ore 14:58

@Rolu, Gio il nostro wunderkind Brandon Dube (alias AiryDiscus) sostiene che non si può (deve) fare RSS per le risoluzioni. Non è chiaro se sia contro anche a RSS per il "rumore" (vale tutte le volte che si ha a che fare con rumore casuale).
Le resistenze in serie sono additive. Per quelle in parallelo sono additivi gli inversi (in pratica le conducibilità invece delle resistività).
Leggi in cui compare la distanza al quadrato a denominatore sono più di una.

La formula approssimata nella sezione "optics" riporta la costante 1.845 che non si sa da dove viene, verosimilmente da Airy.

Solita Sharp per simulare varie combinazioni:
R(O)=R(D)=50 lp/mm--->R(T)=35 lp/mm, non ci mette in guardia del fatto che R(D) deve essere doppia di R(O)!
R(O)=50 lp/mm, R(D)=100 lp/mm---->R(T)=44.72. Facciamo 44.72/50=0.89, di sicuro non è Nyquist, se no sarebbe 0.6366, possiamo immaginare che sia una media sulla banda passante.
R(O)=50 lp/mm, R(D)=20 lp/mm----R(T)=18.56, qui l'ottica è penalizzata dal sensore.
Si è verificato che la risoluzione totale R(T) assomiglia di più alla R(X) più bassa. In un triangolo rettangolo l'ipotenusa assomiglia di più al cateto maggiore. Qui abbiamo a che fare con gli inversi, per quello assomiglia di più al cateto minore.Cool
Si conclude che la RSS dei reciproci delle risoluzioni è qualitativamente corretta.;-)

avatarsenior
inviato il 21 Aprile 2020 ore 14:59

@Lucio vacci! ma portati un GeigerMrGreenMrGreen

avatarsenior
inviato il 22 Aprile 2020 ore 21:03

www.lensrentals.com/blog/2019/10/more-ultra-high-resolution-mtf-experi
Più delle misure è notevole l'attacco che Roger Cicala sferra fra le righe a DxO. In effetti "Perceptual Megapixel" è una presa in giro. Che ha "infettato" legioni di fotografi.

La ragione per cui la relazione originale di Schade soprariportata è disagevole da calcolare non è l'integrale che si determina se abbiamo abbastanza punti per stimare l'area sotto la curva MTF. Il fatto è che spesso non si hanno abbastanza punti. Tipicamente abbiamo 10, 30 o 40 lp/mm a TA. Compreso 0 lpm con MTF100, sono tre o quattro punti. Sarebbe bello avere più lp/mm e già che ci siamo anche più f/.
Lensrentals alcuni di questi dati li ha pubblicati. Se qualcuno è interessato, mi indichi uno dei super-obiettivi misurati da Roger e proviamo a calcolarci la formula originale di Schade, tenendo presente che quella approssimata ha il vantaggio della rapidità.

avatarsenior
inviato il 27 Aprile 2020 ore 10:30





Omaggio alla famiglia Leitz: un confronto fra un Leitz Elmar (9 cm, 1:4) retrattile e un Sonnar T* (90/2.8, da Contax G2), due obiettivi destinati a macchine non-reflex. Montato su Nikon 1 J5, 20 Mpx BSI, focale eq. ~ 245 mm, f/8, ISO 160, cavalletto, crop.
MAF manuale su schermo LCD non ingrandito. Da riprovare sulla Sony A7R dove l'ingrandimento arriva a 14x.



avatarsenior
inviato il 28 Aprile 2020 ore 9:54




Crop da 36 Mpx a 79 kpx!!!
Sony A7R, 100 ISO.
Leitz Elmar 9 cm, 1:4 retrattile in alto, Sonnar T* 90/2.8 in basso, entrambi a f/8.
È un confronto fra l'Elmar con un minimo rivestimento antiriflessi e il più evoluto T* Zeiss, ci sono almeno trent'anni fra le due ottiche.

Che cosa ne pensi di questo argomento?


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