Diffraktion och tunna linser

[jeduven]

Om vi inskränker oss till diffraktion går den nedre gränsen för pixelstorlek (Sparrow-kriteriet) vid lambdaxN/2 vilket är runt en halv mikrometer för ljus.

Nu är det flera faktorer som spelar in (fotometriska villkor, sensorn som vågledare, etc.). I en artikel i JEI (vilken jag tyvärr inte har tillgång till härhemma) sattes om jag minns rätt den undre gränsen vid ideala avbildningsförhållanden till 0,9 µm och i praktiken vid 1,1 µm.

Nu finns det ju andra sensorutvecklare som haft några hundra miljoner år på sig, jag syftar förstås på evolutionen. Ögonreceptorer har således nått samma gräns, för att citera Land & Nilsson, Animal Eyes: "The practical consequence is that there is nothing to be gained by having receptors narrower than 1 µm.."

I praktiken handlar det alltså om i runda tal ca 600Mpix för en optimal FF-sensor.

 

[Grevture]

I praktiken handlar det alltså om i runda tal ca 600Mpix för en optimal FF-sensor.

Jepp, fast med brasklappen att det gäller just var diffraktion begränsar oss.

Sedan finns de ju andra saker som förmodligen gör att man lika gärna kan stanna upp före dess. Läs gärna Dpreview-inlägget jag länkade till en bit upp i tråden, den genomgången pekar på flera andra av de faktorer som nog utgör större problem än diffraktion.

 

[jeduven]

Pixelskårpa och åter pixelskårpa. Varför den begränsande parametern ska stå som mall än idag är bara utvecklingshämmande och onödigt kravhöjande på fotograferingsteknik på nåt fullständigt obegripligt sätt. Inte ens den pågående uppgraderingen av objektiv har nåt med dagens ständigt ökande pixeltätheter att göra utan mer med tidens gång och modernare tillverkningsmöjligheter både vad gäller optik och af. Det låter däremot väldigt bra pr-mässigt att påstå det.

Att fotografera handhållet efter slutartidaregeln 1/brännvidden för FF kommer alltid att ge utmärkt bildskärpa oavsett hur pixeltäta dagens och framtidens sensorer är. Tyvärr så är det väl inte förrän sensortekniken passerat "sweetspotten" 100Mpix för en FF-sensor som det förhoppningsvis kommer att trilla ner nån pollett lite var stans.

 

[iSolen.se]

...
Att fotografera handhållet efter slutartidaregeln 1/brännvidden för FF kommer alltid att ge utmärkt bildskärpa oavsett hur pixeltäta dagens och framtidens sensorer är. ...

Regeln var väl ändå att ha kortare slutartid än så, det var gränsen där man hade chans att få ok skärpa.

Vi betraktar bilder i större storlekar nuförtiden (större skärmar som dessutom har högre upplösning, större utskrifter) och så zoomar vi i många medier så kravet på skärpa har ökat.

Regeln nu är väl snarare halva den gamla. Och när bilder börjar visas på hela väggar får vi ändra regeln igen. Vi backar inte soffan (eller kontorsstolen) när vi köper större TV (skärm).

Snart kommer vi behöva bry oss om diffraktion...kanske.

 

[Grevture]

Pixelskårpa och åter pixelskårpa. Varför den begränsande parametern ska stå som mall än idag är bara utvecklingshämmande och onödigt kravhöjande på fotograferingsteknik på nåt fullständigt obegripligt sätt. Inte ens den pågående uppgraderingen av objektiv har nåt med dagens ständigt ökande pixeltätheter att göra utan mer med tidens gång och modernare tillverkningsmöjligheter både vad gäller optik och af. Det låter däremot väldigt bra pr-mässigt att påstå det.

Mnja, att både sensorupplösningar och objektivens upplösningsförmåga förbättras går nog trots allt hand i hand. Liksom att sensorernas förmåga att konsekvent återge färger blir bättre och bättre samtidigt som sensorer blir bättre på samma sak. Det är delvis bra PR, men inte enbart.

Att fotografera handhållet efter slutartidaregeln 1/brännvidden för FF kommer alltid att ge utmärkt bildskärpa oavsett hur pixeltäta dagens och framtidens sensorer är. Tyvärr så är det väl inte förrän sensortekniken passerat "sweetspotten" 100Mpix för en FF-sensor som det förhoppningsvis kommer att trilla ner nån pollett lite var stans.

Generellt kan jag hålla med om att vi fotonördar tenderar att fastna i pixelcentrerat tänkande när vi borde vara bildcentrerade istället. Annorlunda formulerat: det är i slutändan alltid bildprestanda som är det avgörande och pixelprestanda är bara en av flera faktorer som påverkar bildprestanda.

Vi hade ju ett stort utbrott av pixelångest för många år sedan när de första småbildssensorerna med 24-megapixel dök upp. Sedan lugnade det ned sig några år tills det stora utbrottet 2012 i samband med att D800 dök upp med sina 36 megapixel - lustigt nog hade ju få reagerat när vi några år tidigare fick 16 megapixels aps-c-sensorer ...

Men sedan dess verkar det faktiskt ha börjat lugna ned sig. Sonys 42 megapixel och Canons 50 verkar de flesta ha accepterat utan speciellt mycket jag-måste-uppgradera-mina-objektiv-ångest. Eller allt för intensiva diskussioner om farorna med bristande hörnskärpa, diffraktion eller handhållen fotografering.

Sedan vill ju gärna tillverkarna trycka på vår latenta oro för att objektiven "inte skall räcka till" - det är deras jobb att försöka få oss att köpa nya objektiv

 

[jeduven]

Ser med hopp fram mot den dag pixelmängder avfärdas med en gäspning ;-)

 

[iSolen.se]

Ser med hopp fram mot den dag pixelmängder avfärdas med en gäspning ;-)

Jo jag trodde vi skulle nått dit redan men kraven har ju samtidigt ökat pga att vi använder större bilder och att vi tar bilder med vanlig SLR som förut bara togs med mellanformatare.

 

[jeduven]

Gäspa lite du så känns det bättre.... ;-)

 

[iSolen.se]

Gäspa lite du så känns det bättre.... ;-)

Kan inte...de jag levererar till har ju höjt kraven.

 

[Grevture]

Ser med hopp fram mot den dag pixelmängder avfärdas med en gäspning ;-)

Den här tråden kan ju ses som ett bevis på motsatsen, men jag skulle nog ändå påstå att intresset för antalet megapixlar i kameror är, långsamt, men dock, på nedåtgående. I början av digitalkameraeran var det ju den fullständigt dominerande siffran som alltid nämndes först och främst. Sedan har den gradvis fått konkurrens från flera andra egenskaper - omfång, serietagning, vikt för att ta ett par mätbara, men också mer allmänna egenskaper som ergonomi, fokusprestanda, hur sökaren är osv. Vi pratar fortfarande om megapixel, men det är inte en kameras mest utpräglade egenskapt längre.

Jag tror att megapixelantal på lång sikt kommer att bli en siffra ungefär som topphastigheten hos bilar. Den står i specarna, enstaka personer kan argumentera om den, men de flesta noterar knappt siffran eller funderar närmare på den.

 

[PMD]

Jo jag trodde vi skulle nått dit redan men kraven har ju samtidigt ökat pga att vi använder större bilder och att vi tar bilder med vanlig SLR som förut bara togs med mellanformatare.

När kameror med gräddan av objektiven inte längre är sensorbegränsade när det gäller upplösning så kan vi alla börja gäspa.

 

[jeduven]

20 Mpix är en bra "sweetspot" då mängden räcker för alla tänkbara presentationsstorlekar idag, 6-8 Mpix. Med noggrann fotograferingsteknik räcker även 20 Mpix för skapliga beskärningar innan nerskalning. Det är nog bara ett fåtal som ängnar sig åt "svepelektronfotografi" som tycker att de behöver fler ;-)

Nåja, utvecklingen går vidare och en annan "sweetspot" som nämnts är 100 Mpix utgående från diffraktion, som ju är en objektivegenskap som alla borde gäspa åt, eller rent av tacka för fenomenet, redan idag med kameror runt 30-50 Mpix utan AA-filter.

Den ultimata "sweetspotten" lär nog hamna någonstans mellan 600 Mpix och 2 Gpix en dag utgående från ljusets våglängder, om jag fattat det rätt.

(Jag har köpt en kamera enbart för att få fler pixlar och det var i mitten av 90-talet då jag bytte upp mig från 0,3 Mpix till 1 Mpix, den tidens "sweetspot" för internet. För alla andra köp har andra kriterier varit viktigare även om man råkat få fler pixlar med varje ny kamera.)

 

[afe]

Undrar om inte diffraktion och moiré blandas ihop här. När man inte längre får moiré med ett objektiv gör pixlarna inte längre någon nytta för skärpan, eftersom objektivet blir ett naturligt AA-filter.

 

[Grevture]

Undrar om inte diffraktion och moiré blandas ihop här. När man inte längre får moiré med ett objektiv gör pixlarna inte längre någon nytta för skärpan, eftersom objektivet blir ett naturligt AA-filter.

Nja, inte i den här tråden i alla fall ...?
Edit: Jag hade missat Leifs inlägg när jag svarade dig, nu förstår jag bättre vad du syftar på där.

Det är ju två olika fenomen som inte har något direkt inbördes samband. Moiré är ju en sidoeffekt av färginterpolation, medan diffraktion är något som orsakas av att objektivet har en öppningspupill som ljuset måste passera.

Det du beskriver är ju snarare ett av symptomen på vad som händer när vi når sådana upplösningar att diffraktionen börjar märkas. Och att diffraktion i slutändan släcker ut moiré kan man ju se som positivt

 

[Grevture]

20 Mpix är en bra "sweetspot" ...

Håller personligen med, men vi kan väl säga att marknaden i stort verkar ha en aptit på mer än så

Nåja, utvecklingen går vidare och en annan "sweetspot" som nämnts är 100 Mpix utgående från diffraktion, som ju är en objektivegenskap som alla borde gäspa åt, eller rent av tacka för fenomenet, redan idag med kameror runt 30-50 Mpix utan AA-filter.

1) Diffraktion är ingen objektivegenskap. Du får det även i hålkameror (dvs utan objektiv).
2) Jag har inte sett någon säga att 100 Mpix skulle vara någon sweetspot sett till diffraktion, utan snarare sett till en sammanvägning av andra saker.

Sett till just diffraktion hamnar vi precis som du är inne på vid mycket högre nivåer:

Den ultimata "sweetspotten" lär nog hamna någonstans mellan 600 Mpix och 2 Gpix en dag utgående från ljusets våglängder, om jag fattat det rätt.

Vore diffraktion den enda praktiska begränsning vi hade skulle det du skrev där säkert stämma bra, men nu finns det som sagt andra saker - som skaknings- och rörelseoskärpa, fokusnoggrannhet osv - som begränsar oss mer än diffraktion gör och det är mer sådant som gör att det sannolikt inte är så mycket konkret och praktiskt att vinna på att gå så förfärligt långt över 100 Mpix. Och notera att 200 Mpix eller ens 400 Mpix inte är "långt över" 100, bara ett eller ett par steg över så där kan vi nog också hamna

 

[PMD]

Och notera att 200 Mpix eller ens 400 Mpix inte är "långt över" 100, bara ett eller ett par steg över så där kan vi nog också hamna

400 Mpix ger dubbla upplösningsförmågan jämfört med 100 Mpix så "långt över" är nog mycket riktigt inte rätt benämning.

Men där nånstans slutar väl kamerorna att bli upplösningsbegränsade av sensorn och istället bli begränsade av objektiven, skulle jag tro. (Det finns en bra artikel från Zeiss om den saken nånstans på nätet om man orkar leta.)

 

[jeduven]

Slarvigt skrivet om diffraktionen men hål som hål

Utöver diffraktion nämns ofta skakning, fokusmissar och rörelseoskärpa som begränsande för "nyttig" pixelmängd. Det kan ju tyckas rätt men alla dessa "fel" bygger ju den på galna tanken om pixelskärpa. Om vi tänker oss att någon av dessa "felparametrar" sprids över 100 pyttesmå pixlar så är ju "felen" mycket lättare att rätta till än om de sprids äver tio förhållandevis stora pixlar på samma yta. De pyttesmå pixlarna ger ju alltid en bättre bild även om vi inte kan tilgodogöra oss upplösningsskillnaden fullt ut.

 

[Grevture]

Slarvigt skrivet om diffraktionen men hål som hål

Suck, jag har nyss korrat en av mina egna artiklar, jag vet hur det känns

Utöver diffraktion nämns ofta skakning, fokusmissar och rörelseoskärpa som begränsande för "nyttig" pixelmängd. Det kan ju tyckas rätt men alla dessa "fel" bygger ju den på galna tanken om pixelskärpa. Om vi tänker oss att någon av dessa "felparametrar" sprids över 100 pyttesmå pixlar så är ju "felen" mycket lättare att rätta till än om de sprids äver tio förhållandevis stora pixlar på samma yta. De pyttesmå pixlarna ger ju alltid en bättre bild även om vi inte kan tilgodogöra oss upplösningsskillnaden fullt ut.

Nja, har du till exempel oskärpa på grund av till exempel skak, rörelse eller fokusfel som försämrar en bild på 100 megapixel hjälper det inte nämnvärt om samma bild fångats med 200, 400 eller 800 megapixel - är oskärpan så påtaglig så den försämrar en bild så hjälper det inte nämnvärt med fler pixlar för att få bilden skarpare

Notera: Jag säger inte att resultatet blir sämre sett till en given visningsstorlek om du går upp i antal megapixel, bara att man till slut, oavsett hur mycket extra data man fångar in och lagrar, inte får ut någon extra användbar information (dvs man kan inte längre öka visningsstorleken eller beskära mer med bibehållet intryck av skärpa). Man får bara samma skärpa, fast sparad i en allt större bildfil med fler pixlar.

Till slut når vi nivåer där du måste ha kameran fastbultad i ett betongblock, ta bilder av helt stilla motiv och använda en mycket omsorgsfull fokuseringsprocedur för att du faktiskt skall fånga upp den extra information de extra pixlarna i teorin kan fånga. Och då blir det ju - för en normal kamera - lite poänglöst att öka antalet pixlar så mycket längre.

Och oräknat oskärpefaktorerna vi redan varit inne på så har du till slut problemet med brus - kommer du upp i några hundra megapixel (i en småbildssensor) så har du tillräckligt med brus redan på basiso för att det skall äta upp det mesta av de potentiella upplösningsökningar som de extra pixlarna borde kunna ge. På samma sätt som för skak-, rörelse och fokusoskärpa så är det värt att påpeka att bilderna inte blir brusigare för att du ökar antalet megapixel - men att det brus du oundvikligen har till slut innebär att fler pixlar helt enkelt inte ger mer information. Bara samma, fast i en större fil.

 

[jeduven]

Vi pratar om olika saker. Jag om färdiga presentationsfiler och bilder och du fortfarande om enskilda pixlar och dess skärpa. För att ta fram presentationsbilder på kring 8k, 30-40 Mpix, behöver vi utgå från kamerafiler på minst 100 Mpix men helst från filer på +600 Mpix. Ju fler dess bättre även om vi i framtiden kommer att "slänga" fler och fler pixlar kommer de "slängda" pixlarna att bidra till bättre och bättre kvalitet på den färdiga presentationsbilden, som dessutom är tagen lika handhållet som alltid.

 

[iSolen.se]

...
Nja, har du till exempel oskärpa på grund av till exempel skak, rörelse eller fokusfel som försämrar en bild på 100 megapixel hjälper det inte nämnvärt om samma bild fångats med 200, 400 eller 800 megapixel - är oskärpan så påtaglig så den försämrar en bild så hjälper det inte nämnvärt med fler pixlar för att få bilden skarpare

Inte direkt skarpare men nog blir det lättare för RAW-konverteraren att plocka bort andra fel som distorsion, CA när pixlarna är fler. Borde nog gälla även de fel du nämnde.

Notera: Jag säger inte att resultatet blir sämre sett till en given visningsstorlek om du går upp i antal megapixel, bara att man till slut, oavsett hur mycket extra data man fångar in och lagrar, inte får ut någon extra användbar information (dvs man kan inte längre öka visningsstorleken eller beskära mer med bibehållet intryck av skärpa). Man får bara samma skärpa, fast sparad i en allt större bildfil med fler pixlar.

Frågan är var denna gräns går. Nu har vi plötsligt börjat prata om upplösningar som inte fanns på kartan för bara några år sedan. Vi kommer ha nytta av 100MP eftersom objekitven kommer klara av det.

Till slut når vi nivåer där du måste ha kameran fastbultad i ett betongblock, ta bilder av helt stilla motiv och använda en mycket omsorgsfull fokuseringsprocedur för att du faktiskt skall fånga upp den extra information de extra pixlarna i teorin kan fånga. Och då blir det ju - för en normal kamera - lite poänglöst att öka antalet pixlar så mycket längre.

Precis. Jag fick lägga om mitt fotograferande när jag gick upp till 36MP (då hade vi exakt samma diskussion) och kör oftast med enbening eller trebening där jag förut körde handhållet. (Tack Nikon för 24-70 VR förresten, nu kan jag gå tillbaka till handhållet i många lägen).

Tilläggas bör att jag tillhör promillen som levererar fullstora bilder ibland.

Och oräknat oskärpefaktorerna vi redan varit inne på så har du till slut problemet med brus - kommer du upp i några hundra megapixel (i en småbildssensor) så har du tillräckligt med brus redan på basiso för att det skall äta upp det mesta av de potentiella upplösningsökningar som de extra pixlarna borde kunna ge. På samma sätt som för skak-, rörelse och fokusoskärpa så är det värt att påpeka att bilderna inte blir brusigare för att du ökar antalet megapixel - men att det brus du oundvikligen har till slut innebär att fler pixlar helt enkelt inte ger mer information. Bara samma, fast i en större fil.

Inte mer information men kanske större DR? Hände ju med D8x0.