Фотоклуб - фототехника Canon Nikon Sony

Вернуться   Фотоклуб - фототехника Canon Nikon Sony > Фототехника > Фототехника и оптика Canon
Перезагрузить страницу Дифракционное размытие
Фототехника и оптика Canon Canon-Club.ru - Пленочная и цифровая зеркальная техника Canon, а также совместимая сторонних производителей

Ответ
 
Опции темы Опции просмотра
  (#21) Старый
Irsi Irsi вне форума
заслуженный участник
Зам.зав.лаб.
 
Сообщений: 806
Регистрация: 18.09.2004
По умолчанию 17.01.2010, 00:13

Ребят о чем спорим-то? Согласно критерию Рэлея, две близкие точки объекта считаются разрешенными, если расстояние между центрами дифракционных изображений равно радиусу пятна Эйри. То есть что имеем в остатке? Правильно - разрешение снимка осталось прежним, просто часть мегапикселей на закрытых диафрагмах расходуется "впустую".
Ответить с цитированием
  (#22) Старый
Stalin Stalin вне форума
заслуженный участник
Зам.зав.лаб.
 
Сообщений: 967
Регистрация: 21.01.2007
Адрес: Екатеринбург
По умолчанию 17.01.2010, 00:51

Информация для размышления.
Вот из физики:
При оценке разрешающей способности оптических инструментов важно знать размер центрального дифракционного максимума. Угловой радиус пятна Эйри выражается соотношением: r = 1.22 * L/D, где L - длина волны, D - ширина узкой щели диафрагмы;
Зная фокусное можно посчитать и радиус этого пятна:
R = F * sin (r),
т.е. диаметр дифракционного пятна d = 2 * F * sin (1.22 * L/D).
Длины волны видимого света:
B (голубой) - 380-495 nm
G (зеленый) - 495-570 nm
R (красный) - 570-780 nm

Интересно посчитать для 7D, имеющего самый мелкий пиксель.
Возьмем самую большую длину волны - 780nm = 7.8*10^(-4) мм.
Возьмем допустим фокусное F=100мм *, как у макрушников, и указанную в таблице относительную диафрагму f/5.6, считаем:
D=100/5.6 = 17.86мм;
d = 2*100*sin(1.22 * 7.8*10^(-4) / 17.6) = 1.86*10^(-4)мм = 0.186 мкм
размер пикселя 7D = 4,3 мкм.
Т.е пиксель 7D в 23 раза больше дифракционного пятна, оставленного лучем красного света проходя через объектив c фокусным f=100 и отн диафрагмой 1/5.6.

* кстати, действительно, какое фокусное в эту формулу я не подставлял, цифра получается одна и та же. Странно.

___________

Наткнулся в сети на другую, сокращенную формулу, использующую относительную диафрагму:
По законам оптики дифракционный кружок рассеивания равен: r=0.61xLxF/D, где
L-длинна волны света, D-диаметр апертурной диафрагмы, F-фокусное расстояние

F/D - диафрагменное число, подставляем те же величины:
r = 0.61*7.8*10^(-4)*5.6 = 2.66мкм, что уже всего в два раза меньше пикселя матрицы 7D. Но источник этой формулы неизвестен.


Всегда хотел иметь большой черный фотоаппарат.
Ответить с цитированием
  (#23) Старый
Stalin Stalin вне форума
заслуженный участник
Зам.зав.лаб.
 
Сообщений: 967
Регистрация: 21.01.2007
Адрес: Екатеринбург
По умолчанию 17.01.2010, 01:13

Цитата:
Сообщение от Irsi Посмотреть сообщение
Ребят о чем спорим-то? Согласно критерию Рэлея, две близкие точки объекта считаются разрешенными, если расстояние между центрами дифракционных изображений равно радиусу пятна Эйри. То есть что имеем в остатке? Правильно - разрешение снимка осталось прежним, просто часть мегапикселей на закрытых диафрагмах расходуется "впустую".
Если даже следовать таблице и при f/5.6 радиус пятна Эйри бы совпадал с размером пикселя, то что будет у мыльниц тогда при той же диафрагме?
Однако у мыльниц вполне себе разрешается картинка попиксельно на этих диафрагмах тогда как размер пикселя в 5 раз меньше.


Всегда хотел иметь большой черный фотоаппарат.
Ответить с цитированием
  (#24) Старый
Irsi Irsi вне форума
заслуженный участник
Зам.зав.лаб.
 
Сообщений: 806
Регистрация: 18.09.2004
По умолчанию 17.01.2010, 01:23

В ваших вычислиниях что-то не то с размерностью, проверьте плиз сами - мне лень.

А у мыльниц... у мыльниц все плохо - это давно известный факт. У афанаса было все на счет мыльниц сказано - давно и подробно. Я как-то считал - получалось что даже на довольно старых 8Мп-мылницах с матрицей 2/3", зажимать дырку сильней чем f/4 смысла не имело. Я давно говорил что какое-либо техническое совершенствование мыльниц прекратилось после выхода 5Мп-моделей (это где-то 2002й год) и началась меркетологическая вакханалия.
Ответить с цитированием
  (#25) Старый
Stalin Stalin вне форума
заслуженный участник
Зам.зав.лаб.
 
Сообщений: 967
Регистрация: 21.01.2007
Адрес: Екатеринбург
По умолчанию 17.01.2010, 02:37

Цитата:
Сообщение от Irsi Посмотреть сообщение
В ваших вычислиниях что-то не то с размерностью, проверьте плиз сами - мне лень.
Да вроде рассчеты несколько раз проверил и размерности тоже:
780 нано метров - это 0,00000078 метров, или 0,00078 миллиметров, т.е. 7.8*10^(-4) мм, диаметр дырки взял тоже в миллиметрах.

Т.е. для фокусного 100мм D = 17.6мм, подставляю:
r = 1,22λ/D = 1.22 * 0,00078 / 17.6 = 0.000054
sin (0.000054) = 9.4*10^(-7)
d = 2* 100 * 9.4*10^(-7) = 1.88*10^(-4) = 0.000188 мм = 0.188 мкм
Для любого другого фокусного то же самое, вот для f=10мм:
r = 1,22λ/D = 1.22 * 0,00078 / 1.76 = 0.00054
sin (0.00054) = 9.4*10^(-6)
d = 2* 10 * 9.4*10^(-6) = 1.88*10^(-4) = 0.000188 мм, т.е. те же 0.188 мкм
Это диаметр пятна Эйри.
Может быть я неправильно взял расстояние в расчете диаметра пятна исходя из формулы углового радиуса, но больше-то вроде тоже никак. Черт его знает ...

По этой формуле для самой большей длины волны и f/22 d=0.73мкм, т.е. пиксель 7D в 5.9 раз больше дифракционного пятна. А для самой меньшей длины волны и f/5.6 получается вообще 0.09 мкм, что аж в 48 раз меньше пикселя 7D...

Цитата:
Сообщение от Irsi Посмотреть сообщение
У афанаса было все на счет мыльниц сказано - давно и подробно. ..
У афанаса на этот счет немного проще представление:
Характерный размер этих пятнышек в микронах - A/2 (более строго - длина волны*A*коэффициент порядка единицы, зависящий от критерия разрешимости, можете поискать в Сети по фразе "пятно Эйри"). Напомню, что А - значение диафрагмы.
По его формуле для f/22 и длины волны 780нм получается 0.01мм т.е. 10мкм, а для f/5.6 = 4.3мкм. Что уже сходится с табличными данными.
Не знаю откуда он взял такую формулу, но по его рекомендации пробежался по поисковикам, и везде угловой радиус пятна Эйри находят как r = 1,22λ/D...


Всегда хотел иметь большой черный фотоаппарат.
Ответить с цитированием
  (#26) Старый
Stalin Stalin вне форума
заслуженный участник
Зам.зав.лаб.
 
Сообщений: 967
Регистрация: 21.01.2007
Адрес: Екатеринбург
По умолчанию 17.01.2010, 03:06

Цитата:
Сообщение от Stalin Посмотреть сообщение
Может быть я неправильно взял расстояние в расчете диаметра пятна исходя из формулы углового радиуса, но больше-то вроде тоже никак. Черт его знает ...
Вот проверка:
Диаметр Луны D=3 474.8 км
Угловой диаметр Луны на небе в перигее – 2r = 33’ 28.8” = 0.55 градуса (r=0.275 градуса)
Среднее расстояние до Луны – F=384401 км
Если посчитать диаметр луны по взятой мной формуле:
D = 2 * F*sin (r) = 2 * 384401 * sin (0.275) = 3689км, что вобщем-то тоже сходится в пределах погрешностей.
Т.е. формула нахождения диаметра пятна Эйри из его углового радиуса тоже верна.

Таким образом дифракционное пятно = 0.09-0.18мкм - для f/22-f/5.6. Причем для самой большой длины волны видимого спектра, мало того это даже не радиус его, а диаметр.


Всегда хотел иметь большой черный фотоаппарат.
Ответить с цитированием
  (#27) Старый
I_V_Y I_V_Y вне форума
заслуженный участник
Зам.зав.лаб.
 
Аватар для I_V_Y
 
Сообщений: 842
Регистрация: 20.12.2007
Адрес: Houston
По умолчанию 17.01.2010, 07:36

Цитата:
Сообщение от Stalin Посмотреть сообщение
Что-то не пойму я связь относительного отверстия с размерами пикселей матрицы - этот параметр DLA.
Посмотрите ссылку которю дал YarM, там все доступно расписанно...


С уважением,
Игорь


"You don't take a photograph, you make it." Ansel Adams
Ответить с цитированием
  (#28) Старый
Stalin Stalin вне форума
заслуженный участник
Зам.зав.лаб.
 
Сообщений: 967
Регистрация: 21.01.2007
Адрес: Екатеринбург
По умолчанию 17.01.2010, 08:02

Цитата:
Сообщение от I_V_Y Посмотреть сообщение
Посмотрите ссылку которю дал YarM, там все доступно расписанно...
Отличная статья для общего представления. К сожалению там формулу для рассчета диаметра пятна не расписали.


Всегда хотел иметь большой черный фотоаппарат.
Ответить с цитированием
  (#29) Старый
sergiyS sergiyS вне форума
заслуженный участник
Зав. Фотолаб.
 
Аватар для sergiyS
 
Сообщений: 1,888
Регистрация: 18.12.2008
Адрес: Москва
По умолчанию 17.01.2010, 10:07

Каждому фотону свой пиксель!!!!!!!!!!!!!!!!!
Ответить с цитированием
  (#30) Старый
Irsi Irsi вне форума
заслуженный участник
Зам.зав.лаб.
 
Сообщений: 806
Регистрация: 18.09.2004
По умолчанию 17.01.2010, 12:54

Ребят давайте поставим такой мысленный эксперемент. Берем две тушки, у первой N МП, у второй M Мп, N<M. Берем стелышко, одно и тоже и ставим на нем диафрагму f/n при этом выбираем ее такой чтоб для первой тушки дифракционный предел был бы только достигнут (размер пятна Эйри равен размеру пикселя на матрице), а соотвественно для второй тушки он был бы превышен (размер пятна Эйри однозначно больше размера пикселя матрицы). Для простоты эксперемента не учитиваем влияние матрицы Байеса, ну предположим это фовеон-матрица.
А теперь снимаем один и тот же сюжет. Внимание вопрос - разрешение какого снимка будет больше?:D Правильный ответ ниже, белым цветом, для тех кому интересно ответить самостоятельно.
У них будет одинаковое разрешение, просто в первом случае разрешение ограничивала матрица, во втором - дифракция.
Ответить с цитированием
  (#31) Старый
SVKan SVKan вне форума
заслуженный участник
Научный сотр.
 
Сообщений: 690
Регистрация: 01.04.2005
Адрес: Новосибирск
По умолчанию 18.01.2010, 10:25

Цитата:
Сообщение от Irsi Посмотреть сообщение
Ребят давайте поставим такой мысленный эксперемент. Берем две тушки, у первой N МП, у второй M Мп, N<M. Берем стелышко, одно и тоже и ставим на нем диафрагму f/n при этом выбираем ее такой чтоб для первой тушки дифракционный предел был бы только достигнут (размер пятна Эйри равен размеру пикселя на матрице), а соотвественно для второй тушки он был бы превышен (размер пятна Эйри однозначно больше размера пикселя матрицы). Для простоты эксперемента не учитиваем влияние матрицы Байеса, ну предположим это фовеон-матрица.
А теперь снимаем один и тот же сюжет. Внимание вопрос - разрешение какого снимка будет больше?:D
Это не интересно.
Берем первый пятак с 13МП и 7D с 18МП. Снимаем один и тот же сюжет на дырках 11-16 и считаем итоговое реальное разрешение.
У кого получится выше?
Ответить с цитированием
  (#32) Старый
Irsi Irsi вне форума
заслуженный участник
Зам.зав.лаб.
 
Сообщений: 806
Регистрация: 18.09.2004
По умолчанию 18.01.2010, 10:53

Вообще считать надо, но вполне возможен результат что у семерки оно будет меньше, особенно вероятно это на f/16. Просто потому что чем меньше матрица, тем меньше пятен Эйри на ней можно разместить.
Ответить с цитированием
  (#33) Старый
SVKan SVKan вне форума
заслуженный участник
Научный сотр.
 
Сообщений: 690
Регистрация: 01.04.2005
Адрес: Новосибирск
По умолчанию 18.01.2010, 13:01

Цитата:
Сообщение от Irsi Посмотреть сообщение
Вообще считать надо, но вполне возможен результат что у семерки оно будет меньше, особенно вероятно это на f/16. Просто потому что чем меньше матрица, тем меньше пятен Эйри на ней можно разместить.
На самом деле на f/16 можно даже не считать. Там уже даже на пятаке мыло от дифракции полезет, и на кропе оно меньше (в нм матрицы) не станет.
Соответственно, у семерки разрешение будет всяко ниже.
Где-то на дырках 11-13 реальное разрешение должно сравняться.
При более открытых уже семерка должна вырваться вперед (разумеется если объектив способен выдать нужное разрешение).
Ответить с цитированием
  (#34) Старый
Irsi Irsi вне форума
заслуженный участник
Зам.зав.лаб.
 
Сообщений: 806
Регистрация: 18.09.2004
По умолчанию 18.01.2010, 22:44

Цитата:
Там уже даже на пятаке мыло от дифракции полезет,
Как бы я не хочу вас огорчать, но "мыло от дифракции" является величиной, зависящей от диафрагмы и длины волны, но никак от разрешения матрицы и ее размеров.
Еще раз вопрос звучит несколько иначе, а именно - в какой из парметров упирается ограничение разрешения, дифракционное размытие или разрешение матрицы.
Ответить с цитированием
  (#35) Старый
Stalin Stalin вне форума
заслуженный участник
Зам.зав.лаб.
 
Сообщений: 967
Регистрация: 21.01.2007
Адрес: Екатеринбург
По умолчанию 19.01.2010, 00:30

Цитата:
Сообщение от Irsi Посмотреть сообщение
...
Еще раз вопрос звучит несколько иначе, а именно - в какой из парметров упирается ограничение разрешения, дифракционное размытие или разрешение матрицы.
Интересный момент, если матрица меньше, но имеет тот же размер пикселей, как например 20Д и 5Дмарк2 то при съемке одинаковых сцен (подобрав соотв. фокусные) с одной и той же точки с тем же отн. отверстием дифракционный предел наступает одинаково. Но ГРИП разный. Зато если на 5Дмарке зажимать диафрагму дальше до сопоставимой ГРИП с первой камерой, то за счет дифракции разрешение у Марка будет хуже или нет?


Всегда хотел иметь большой черный фотоаппарат.
Ответить с цитированием
  (#36) Старый
SVKan SVKan вне форума
заслуженный участник
Научный сотр.
 
Сообщений: 690
Регистрация: 01.04.2005
Адрес: Новосибирск
По умолчанию 19.01.2010, 06:35

Цитата:
Сообщение от Irsi Посмотреть сообщение
Как бы я не хочу вас огорчать, но "мыло от дифракции" является величиной, зависящей от диафрагмы и длины волны, но никак от разрешения матрицы и ее размеров.
Вы меня как бы не огорчили. Я как бы в курсе.
И именно поэтому и делаю такие выводы.
Размер пятна размытия будет одинаковым, что на пятерке, что на семерке. Допустим в 10нм. Только если для пятака это будет чуть больше одного пикселя, то у семерки это на 4 пикселя размажется.
Посему итоговое разрешение снимка с пятака все равно будет больше. Размер матрицы в этом случае решает все...

Цитата:
Сообщение от Irsi Посмотреть сообщение
Еще раз вопрос звучит несколько иначе, а именно - в какой из парметров упирается ограничение разрешения, дифракционное размытие или разрешение матрицы.
Когда размер дифракционного размытия превышает размеры ячейки матрицы обоих аппаратов всегда все будет упираться в него. Пятак с большой матрицей будет рулить.
Когда размер дифракционного размытия будет меньше размера ячейки матриц обоих аппаратов все всегда будет упираться в разрешение матрицы. Семерка с кучей мегапикселей рулит.
А вот промежуточный вариант, когда размер пятна дифракционного размытия лежит между размероами ячейки пятака и семерки уже надо считать...
Ответить с цитированием
  (#37) Старый
limar limar вне форума
участник
Научный сотр.
 
Сообщений: 469
Регистрация: 11.04.2004
Адрес: Israel
По умолчанию 19.01.2010, 21:17

Цитата:
Сообщение от Stalin Посмотреть сообщение
Длины волны видимого света:
B (голубой) - 380-495 nm
G (зеленый) - 495-570 nm
R (красный) - 570-780 nm
Где вы такие длины волн нашли?
При 380 не видно, хвост чувствительности около 400 нм, а реально граница чувствительности где-то с 420 начинается, а кончается около 700.

Цитата:
Сообщение от Stalin Посмотреть сообщение
Интересно посчитать для 7D, имеющего самый мелкий пиксель.
Возьмем самую большую длину волны - 780nm = 7.8*10^(-4) мм.
780нм - это 7.8*10^(-3) мм, ну и так далее...
А с формулами нельзя так фривольно обращаться...
Дифракционный кружок рассеяния никак не связан с фокусным расстоянием и зависит от относительного отверстия (f/#) и длины волны (WL):
r=1.22*WL*f/#=1.22*0.55*11=7.5 микрометра, т.е. в при апертуре 5.6 в центре спектрального диапазона дифракционный кружок рассеяния d=2r=15 микрометра, что больше пикселя современных камер...

Последний раз редактировалось limar; 19.01.2010 в 21:45.
Ответить с цитированием
  (#38) Старый
I_V_Y I_V_Y вне форума
заслуженный участник
Зам.зав.лаб.
 
Аватар для I_V_Y
 
Сообщений: 842
Регистрация: 20.12.2007
Адрес: Houston
По умолчанию 19.01.2010, 21:33

Цитата:
Сообщение от limar Посмотреть сообщение
780нм - это 7.8*10^(-3) мм, ну и так далее...
А с формулами нельзя так фривольно обращаться...
а разве не (-6)? нано = 10^(-9), мили=10^(-3)


С уважением,
Игорь


"You don't take a photograph, you make it." Ansel Adams
Ответить с цитированием
  (#39) Старый
limar limar вне форума
участник
Научный сотр.
 
Сообщений: 469
Регистрация: 11.04.2004
Адрес: Israel
По умолчанию 19.01.2010, 21:55

Цитата:
Сообщение от I_V_Y Посмотреть сообщение
а разве не (-6)? нано = 10^(-9), мили=10^(-3)
нано - это (-9)
Микро -это (-6)
780 нм= 0.78 мкм=0.78*10^(-3)мм
Ответить с цитированием
  (#40) Старый
Stalin Stalin вне форума
заслуженный участник
Зам.зав.лаб.
 
Сообщений: 967
Регистрация: 21.01.2007
Адрес: Екатеринбург
По умолчанию 19.01.2010, 22:17

Цитата:
Сообщение от limar Посмотреть сообщение
Где вы такие длины волн нашли?
На польском форуме :rolleyes:
В тесте светофильтров, вот тут:

Цитата:
Сообщение от limar Посмотреть сообщение
780нм - это 7.8*10^(-3) мм, ну и так далее...
А с формулами нельзя так фривольно обращаться...
780нм - это 0.78*10^(-3)мм, или 7.8*10^(-4) тут все правильно.

Цитата:
Сообщение от limar Посмотреть сообщение
Дифракционный кружок рассеяния никак не связан с фокусным расстоянием и зависит от относительного отверстия (f/#) и длины волны (WL):
r=1.22*WL*f/#=1.22*0.55*11=7.5 микрометра, т.е. в при апертуре 5.6 в центре спектрального диапазона дифракционный кружок рассеяния d=2r=15 микрометра, что больше пикселя современных камер...
"Зравствуйте товарищи американцы!".
Чтоб получить из углового радиуса реальный радиус пятна, считаем его по простейшей формуле:
Чтобы вычислить противолежищий катет, зная противоположный угол, нужно синус угла умножить на прилежащий катет т.е. расстояние.

Это расстояние было бы от диафрагмы до матрицы, если бы не было меж ними еще линз. Поэтому фопрос какое расстояние брать - рабочий отрезок, фокусное объектива или нечто другое но схожее с этим.
А уж никак не диафрагменное число, тем более что диаметр диафрагмы уже давно учтен в формуле и я проверил от этого фокусного действительно не зависит размер кружка, т.к. вслед за изменением фокусного меняется и диаметр диафрагмы, т.к. исходное значение - это относительное отверстие.

Не спешите, обратите внимание - почему от фокусного не зависит результат - потому что для f/5.6 - моет быть фокусное каким угодно, но диаметр диафрагмы меняется вместе с ним, например:
- D=17,8 мм и F=100мм;
или
- D=1,78 мм и F=10мм;
и т.д.


Всегда хотел иметь большой черный фотоаппарат.
Ответить с цитированием
Ответ

Опции темы
Опции просмотра

Ваши права в разделе
Вы не можете создавать новые темы
Вы не можете отвечать в темах
Вы не можете прикреплять вложения
Вы не можете редактировать свои сообщения

BB коды Вкл.
Смайлы Вкл.
[IMG] код Вкл.
HTML код Выкл.

Быстрый переход

Реклама:



Powered by vBulletin® Version 3.8.6
Copyright ©2000 - 2019, Jelsoft Enterprises Ltd. Перевод: zCarot
Хостинг предоставлен 100mb.ru
vBulletin Skin developed by: vBStyles.com
© Copyright 2005 - 2011