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nitidezza e risoluzione - II


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avatarsenior
inviato il 29 Aprile 2020 ore 20:38

L'equivoco sulla diffrazione è che cominci a disturbare a f/ sempre più bassi in parallelo con sensel più piccoli.
Il valoroso Leitz Elmar 9 cm, 1:4 può chiudere fino a 1:32. Ecco un confronto fra f/4 e f/32. In genere la diffrazione si nota a cominciare da f/16. f/22 può ancora andare (specialmente nei notturni), f/32 è sicuramente troppo.
Si è usata la Nikon 1 J5 perché coi suoi 20 Mpx BSI e il crop 2.7(2) porta la focale eq. a ~245 mm, impegnando solo la parte centrale del sensore. L'assenza di filtro AA è un ulteriore vantaggio.
Confronti di questo tipo conservano un certo significato se non si interviene con Sharpening vari in PP.



f/32 mostra la corda a questi ingrandimenti. Però la foto intera a f/32 tiene relativamente a fuoco tutto ciò che è piú grande di 90/32=2.8 mm (cfr. Merklinger). Oltretutto la maggior parte delle aberrazioni sono addolcite a f/32.



avatarsenior
inviato il 30 Aprile 2020 ore 12:37

Nikon 1 J5, MD Rokkor 135/3.5, duplicatore Kenko vintage Tele Plus, f/11 portato a f/22 dal duplicatore, focale equivalente 734 mm.
Riprendiamo la formula approssimata di derivazione MTF:



Se la dimensione del sensel d è espressa in µm, la Risoluzione equivalente Req è tanto più alta quanto più basso è il valore calcolato in µm. F indica f/, non la focale, Lambda è la lunghezza d'onda espressa in µm.
La diffrazione dipende dalla lunghezza d'onda secondo D=2.44*lambda*f/, dove D è il diametro del disco di Airy.
Prendiamo 680 nm=0.680 µm per il canale Rosso R, 0.420 µm per il canale Blu B. Ci si aspetta meno diffrazione in luce blu. Tenuto conto che la J5 ha sensel da 2.37 µm, calcoliamo le due risoluzioni equivalenti nel rosso e nel blu:
Req(R)=27.7 µm------Req(B)=17.2 µm, considerando f/22.
Il canale blu mostra maggiore risoluzione equivalente del rosso. Andiamo a vedere se è vero:



In alto il canale blu, in basso il canale rosso. Allora, la formula funziona o no?MrGreen

avatarsenior
inviato il 30 Aprile 2020 ore 12:53

Grazie mille per tutte le prove fatte, sul rosso e blu la differenza si nota meglio sui cordini bianchi che sorreggono il cartello, invece le scritte rosse appaiono più scure sul canale blu. Sorriso

avatarsenior
inviato il 30 Aprile 2020 ore 16:15

@Gio lo striscione è stato scelto apposta con caratteri alti rossi su sfondo bianco;-). In teoria se ci fosse la stessa "quantità" di rosso fra i caratteri e lo sfondo, non si leggerebbe la scritta. I caratteri rossi compaiono più chiari nel canale rosso perché il segnale è maggiore. Il canale blu è praticamente cieco ai caratteri rossi. Ci dà l'impressione che legga meglio i caratteri rossi, in realtà per il B i caratteri rossi sono assimilabili al nero (cioè: mancanza di colore).
È come sulle mire ottiche con righe bianche e nere. Il segnale viene dal bianco policromatico, il nero è solo assenza di colore (=segnale). Istintivamente quando si leggono caratteri piccoli da lontano, si pensa che i caratteri neri siano il segnale, in realtà ne percepiamo il contrasto con lo sfondo più o meno policromatico.
Naturalmente sono solo 5 Mpx dei 20 Mpx totali. Rispetto al Bayer demosaicizzato perdiamo esattamente mezza risoluzione. Si vede dalla cella elementare Bayer:



I centri dei pixel rossi e quelli verdi (pixel pitch) presi singolarmente sono a distanza 2d, se d è la dimensione del sensel quadrato. La risoluzione nel Bayer è data però dai DUE canali verdi G, la cui distanza dei centri è pari alla diagonale d*sqrt(2). Questo spiega perché comunemente si dice che i Foveon hanno bisogno di metà Mpx per dare la risoluzione di un Bayer. Nei Foveon i canali B sono a distanza d, non come i canali G del Bayer che sono a d*sqrt(2). Considerando le due dimensione, si eleva a quadrato sqrt(2) e si ottiene il famoso fattore 2.;-)
Le firme sotto i caratteri rossi sono in nero, è lì che si vede che la diffrazione fa più male nel rosso.

In sostanza queste sono prove che dimostrano che è sempre vantaggioso ricorrere a sensel piccoli e che i duplicatori solo in qualche caso particolare dimezzano la risoluzione. Sperimentalmente il mio Tamron 70-300 mm si duplica meglio del fisso Rokkor 135 mm. In effetti i duplicatori funzionano sempre meglio con focali più lunghe al punto che ci sono super-tele costosissimi che nascono con il duplicatore incorporato. I miei due Kenko Tele Plus sono antidiluviani, eppure il loro compito lo svolgono, bene o male. Qui l'accrocchio J5+adattatore FT1+duplicatore Kenko+Tamron a 300 mm. La focale equivalente è ~ 1600 mm. Nessun crop. Con macchine e obiettivi che ho, questo è il massimo che posso fare se la fotografia consistesse nel leggere firme a 70-80 m di distanzaMrGreen






avatarsenior
inviato il 01 Maggio 2020 ore 6:34

Dopo avere controllato cosa fa la diffrazione nel rosso e nel blu, è giusto dare un'occhiata al canale singolo verde G, non foss'altro perché i Bayer basano sul canale verde la risoluzione (attenzione: non la nitidezza, molto più articolataEeeek!!!). Si vede che il verde G si colloca più o meno alla metà fra rosso e violetto. Come sempre, la risoluzione è dimezzata se si prende un canale singolo nel Bayer.



avatarsenior
inviato il 02 Maggio 2020 ore 4:54

Ma allora i militari sono pazzi ad usare il NIR (Near Infra Red = vicino infrarosso)? Visto che i militari non scherzano, usano forse sensel grossi per avere più "nitidezza", come potrebbero pensare alcuni fresconi che affliggono il Forum?MrGreen

avatarsenior
inviato il 02 Maggio 2020 ore 10:48

"When the going gets tough, the tough get going" diceva il grande Belushi in "Animal House".
Enter Len(n)a, una delle Playmate più belle di sempre, poi immortalata dagli specialisti di imaging.
Ebbene sì, tutto ciò che riguarda la risoluzione dipende da lambda, F=f/ e dalla dimensione lineare d del sensel.



avatarjunior
inviato il 03 Maggio 2020 ore 14:37

Una cosa che non ho mai capito è se il pixel shift della a7riii o della Pana G9 sono equivalenti ad un sensore molto più denso: se fosse così, a meno di avere ottiche che risolvono più di 100mpx, i vantaggi sarebbero minimali. Mi sono perso qualcosa?
Oppure il vantaggio è principalmente sulla riproduzione del colore, perché di ogni sensel si conoscono tutti e tre i colori? (un po' come se fosse un foveon?)

avatarsenior
inviato il 03 Maggio 2020 ore 17:12

@Mistert il pixel shift Panasonic speriamo che ci sia qualcuno che lo usi e ce lo spieghi:-P Dei Sony ho aperto parecchi file a quattro passi (quello a sedici non sono sicuro di capirlo al 100%Sorry).
Ammesso che la scena sia statica e la macchina sia saldamente su cavalletto (ma pare che con la Pentax si possa anche andare a mano libera...), si riscontra un certo miglioramento sia in SNR che in risoluzione. Come sai già, è un super-Foveon. Nel Foveon ci sono i tre canali RGB sovrapposti, qui i canali sovrapposti sono quattro perché il canale verde è doppio. Rapportato al normale Bayer è come se fossero due volte i Megapixel. Ma il sensel è sempre quello o meglio il pixel pitch cambia di posizione di un intero intervallo. Si può vederlo come un Bayer 42x2=84 Mpx oppure un Foveon 42 Mpx.
Migliora la gamma dinamica (perché aumenta SNR) ed è più immune da Moiré colorato (se va in aliasing lo fa come il Foveon, cioè in BN).
a meno di avere ottiche che risolvono più di 100mpx
Le ottiche non risolvono Mpx, è DxO che insiste con questa semplificazione comoda ma fuorviante. I 42 Mpx Sony corrispondono a una banda utile passante di 111 lp/mm (Nyquist).
Se monti un obiettivo che risolve 120 lp/mm, ripieghi a 9 lp/mm tutto quello che supera Nyquist in frequenza (cioè: 120-111=9 lp/mm). In sostanza vai a sommare a bassa frequenza (che normalmente ha MTF90 e oltre a 10 lp/mm) qualcosa che ha MTF molto basso (< MTF20), cioè grigiastro (con abbassamento di contrasto).

avatarsenior
inviato il 04 Maggio 2020 ore 19:30

Fissato f/ e lambda è immediato calcolare la coppia lp/mm e MTF. Nel caso di f/22 attraverso l'accrocchio soprariportato adattatore-duplicatore-sensore-da-1" l'immagine è abbastanza risolta e contrastata.
Si calcola "diffraction limited" a MTF0 (=non si vede niente) e risulta 1000/(0.55*22)=82 lp/mm. A MTF20 sono 56 lp/mm: non si vede dalla foto questo tipo di risoluzione e MTF20 è troppo basso contrasto. Proviamo con 30 lp/mm: si trova MTF55, troppa grazia, ma non dimentichiamo che è un valore "diffraction limited" e l'accrocchio ne è ben lontano.
Fondamentalmente "diffraction limited", l'effetto della dimensione del sensel e il filtro AA sono facilmente calcolabili a priori. Quello che conta è quanto un'ottica sia lontana da "diffraction limited".
Un'altra osservazione è che tanti Mpx e l'assenza di filtro AA rendono anacronistico lo sharpening in entrata di una volta, oggi è diverso.
L'esposizione ETTR a ISO base era quasi obbligatoria quindici anni fa, adesso la gamma dinamica estesa (risultante da SNR ottimali) l'ha confinata a quei casi in cui si vogliano evitare due o tre scatti HDR.

avatarjunior
inviato il 05 Maggio 2020 ore 0:58

Le ottiche non risolvono Mpx

Si, era solo per scrivere la domanda più semplicemente senza mettermi a calcolare la banda in lp/mm del sensore Sony.

Se monti un obiettivo che risolve 120 lp/mm, ripieghi a 9 lp/mm tutto quello che supera Nyquist in frequenza (cioè: 120-111=9 lp/mm).

Sicuro di questo? Le frequenze oltre Nyquist "rimbalzano" (folding) sulla frequenza di Nyquist, quindi in questo esempio ripieghi i 120 lp/mm DI 9 lp/mm e non A 9 lp/mm, cioè a 111-9 = 102 lp/mm.

avatarsenior
inviato il 05 Maggio 2020 ore 4:17

@Mistert
Sicuro di questo?
Mica tanto, perché mi baso su esperienze nel campo tempo/frequenza di segnali elettrici e posso avere equivocato. Vado a rileggermi il manuale di Holst sull'aliasing e ricostruzione del segnale.Sorry
A suo tempo ho giocato molto con le funzioni apodizzanti perché una scelta opportuna porta ad un buon compromesso tra SNR e risoluzione nella strumentazione chimica basata su FT. Sono anni che penso a come emulare gli obiettivi STF (apodizzati hardware) via software e non ci arrivo...Sorry. Sono a questo livello, non di più.Confuso

avatarsenior
inviato il 05 Maggio 2020 ore 10:33

@Mistert "The Industrial Electronics Handbook" by J. David Irwin ti dà ragioneSorriso



La mia frescaccia precedente
Se monti un obiettivo che risolve 120 lp/mm, ripieghi a 9 lp/mm tutto quello che supera Nyquist in frequenza (cioè: 120-111=9 lp/mm). In sostanza vai a sommare a bassa frequenza (che normalmente ha MTF90 e oltre a 10 lp/mm) qualcosa che ha MTF molto basso (< MTF20), cioè grigiastro (con abbassamento di contrasto).
va corretta così:
"ripieghi a 9 lp/mm" diventa "ripieghi di 9 lp/mm".
Vale sempre che un obiettivo a 120 lp/mm ha per forza di cose una MTF piuttosto bassa.
Poi c'è anche la differenza apportata dalla sinc:
- 102 lp/mm---->MTF68
- 9 lp/mm------->MTF99
La situazione è questa



avatarjunior
inviato il 06 Maggio 2020 ore 7:36

Ah... questa slide è illuminante! Ho sempre letto che le microlenti del sensore della GFX sono più piccole per avere una nitidezza migliore e non avevo mai capito il perché: con questa slide il motivo diventa ovvio!
(In ambito audio il detector ha d praticamente 0, quindi ha influenza quasi nulla, ecco perché non avevo considerato che su un sensore e invece una variabile importante).

avatarsenior
inviato il 06 Maggio 2020 ore 9:11

@Mistert le cose sono più semplici quando non ci sono di mezzo immagini
www.analog.com/en/design-center/interactive-design-tools/frequency-fol
In una monografia (1998) di 326 pagine, Holst mette questo sul folding



Ecco perché a distanza di decadi un vecchietto disattento come me ha preso la vacca per le balle.Confuso Qualche volta la spiegazione è più difficile della domanda.
Un'immagine mentale comoda è questa: immaginiamo di aprire verso il muro una porta incardinata su Nyquist, si ripiegano verso 0 Hz le frequenze più alte dopo Nyquist.

Che cosa ne pensi di questo argomento?


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10 Luglio 2020

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