ANNONS
Annons

Nyquist samplingsteorem

Produkter
(logga in för att koppla)

Toste

Aktiv medlem
Ett resonemang jag har sett för att bedöma hur många pixlar man behöver på en digital sensor innan optiken sätter begränsningen lyder som följande:
Ett väldigt bra objektiv kan upplösa 50 lp/mm (linjepar per mm) vid en kontrast på 50%.
Nyqvist samplingsteorem säger att om man samplar med dubbla högsta frekvensinnehåll så kan man återskapa "ursprungssignalen" perfekt. Detta skulle innebära att vi behöver sampla med 100 pixlar/mm om det vore så att mönstret vore sinusformat. Nu har mönstret skarpa kanter och har därför högre frekvensinnehåll. Å andra sidan kan inte ens den bästa optiken återskapaskapa skarpa kanter på sensorn vid 50 lp/mm. Man kan därför tycka att det är rimligt att anta att mönstret approximativt är sinusformat.
Detta innebär att för en sensor av storleken 24x36 mm så behöver vi inte ha mer än 2400x3600 pixlar innan optiken begränsar. Eftersom de flesta sensorerna bygger på Bayersk interpolation finns det de som säger att man behöver 15% fler pixlar än om det vore en sensor med "äkta" pixlar. Vi får då att man behöver 2800x4200 pixlar = 11,8 Mpixel, det vill säga ungefär det antal pixlar som Canon 1Ds har.
Det låter ju bra men haken är att det finns digitalkameror med sensorstorlek på 7x5 mm med 2300x1700 pixlar, d.v.s. ungefär 330 pixlar/mm. Vilket borde vara långt mer än objektivet klarar av att upplösa. Eller??

Det måste finnas någon hake i ovanstående resonemang men vad? Det känns som om tillämpningen av Nyquist samplingsteorem inte är helt korrekt eller är det så att "kompaktkamerorna" är feldesignade?

Gott Nytt År Alla
Torsten
 
Toste skrev:
Ett väldigt bra objektiv kan upplösa 50 lp/mm (linjepar per mm) vid en kontrast på 50%.
Nyqvist samplingsteorem säger att om man samplar med dubbla högsta frekvensinnehåll så kan man återskapa "ursprungssignalen" perfekt. Detta skulle innebära att vi behöver sampla med 100 pixlar/mm om det vore så att mönstret vore sinusformat.

Ett linjepar består väl av en mörk och en ljus linje? Alltså får du dubbla ditt upplösningsbehov och gå upp till 200 pixlar/mm.
Eller tänker jag fel?
 
Vad Nyqvists samplingsteorem säger är att du behöver sampla med MINST dubbla frekvensinnehållet för att ha en chans att upplösa bilden. Om du tex samplar sinuskurva med dubbla frekvensen kan du ju inte veta om du hela tiden samplar vid maximala amplituden eller inte. Skulle det tex falla sig så att alla dina samplingar sker vid nollgenomgången skulle du bara få ett rakt streck...

/Martin
 
Har Nyqvist sagt något om hur pixlarna skall grupperas och vilket färginnehåll de skall ha för att åstadkomma bra fotografier?
Us
 
Sonnaren skrev:
Har Nyqvist sagt något om hur pixlarna skall grupperas och vilket färginnehåll de skall ha för att åstadkomma bra fotografier?
Us

Var det inte han som sa att om de gröna pixlarna ligger i det övre halvplanet och de blå i det undre så har du en instabil kameramontering?
 
Man brukar ju normalt sampla 3 gånger snabbare än den frekvens man vill kunna se utan att få aliasfrekvenser som stör.

Med en linjeupplösning på 50 linjepar per mm blir alltså 100 linjer per mm.
För att kunna vara säkra på att vi kan se dom så skall vi då sampla med (3x50) 150 pixlar per linjepar
Sedan vill du då öka detta med 15% vilket ju då blir 173 pixlar per mm.
24x36 mm blir då 24x176 x 36x176=25 Mpixel

Sen går det ju åt 4 pixlar att beskriva en punkt.
2 gröna, 1 blå och en röd.

Digitalkameran är inte riktig i mål ännu.
 
Toste skrev:
är det så att "kompaktkamerorna" är feldesignade?
Det är säkert så, men jag tror också att en komponent i det hela kan vara att de där kompaktkameraobjektiven har betydligt högre upplösning än de bästa småbildsobjektiven och alltså kan hålla isär fler än 50 linjer per millimeter.
 
De flesta småbildsbjektiven har en upplösningsförmåga som är betydligt högre än 50 linjepar/mm.
Färfiltret och antialiasfiltret drar ned upplösningsförmågan så att den aldrig blir så hög som vad sensorn teoretiskt skulle kunna prestera.
 
Bifogar en skrift som ursprungligen kommer från Kodak. Här anges upplösningen i linjer/mm. Värdena får alltså halveras om man tänker i linjepar.
/Harald

Theoretic Limits of a Perfect Lens

This page presents a table of the limits of resolution that a perfect lens would return in the ideal situation. Remember, the best consumer grade fine grained film (including
professional and all slow speed film) will return between 120 and 140 lines/mm for a typical 6:1 contrast ratio scene. Many film manufactures will quote much higher
numbers, but such numbers are for 1000:1 contrast ratio scenes and such contrast ratios can never be fully realized the real world.

Resolving Power

This presents the theoretic resovling power of an ideal lens where the light's wavelenght is 589.3mu (green).

Tangential lines/mm
f-number Angular distance from axis (in degrees)
…… 0 10 25
1 1391 1329 1035
2 695 665 518
4 348 332 259
5.6 246 235 183
8 174 166 130
11 123 117 92 <--- approx. limits of film resolution
16 87 83 65
22 61 59 46
32 43 41 32
45 31 29 23
64 22 21 16

Radial lines/mm
f-number Angular distance from axis (in degrees)
….. 0 10 25
1 1391 1370 1260
2 695 685 630
4 348 343 315
5.6 246 243 223
8 174 171 158
11 123 121 111 <--- approx. limits of film resolution
16 87 86 79
22 61 61 56
32 43 43 39
45 31 30 28
64 22 21 20

Notes:

These number hold regarless of camera format or film dimensions
Emprically, I've seen longer large format lenses that struggle to meet the f/22 resolutions (lenses 300mm and longer)
One can use these numbers to help determine how good or bad their particular system is when using film to read the lines/mm returned up to the film's ability to resolve
(120 to 140 l/mm).
 
hasse lundberg skrev:

Digitalkameran är inte riktig i mål ännu.
Det lär dröja innan digitaltekniken har gått "i mål" utvecklingen kan nog forsätta hur länge som helst.
Däremot har de bästa (dyraste) digitalkamerorna redan passerat diafilmen upplösningsmässigt om det är det du menar.

Gott nytt!!
 
ASK: Velvia brukar som max kunna upplösa 4000 dpi om den skannas med 8000 eller helst 11000 dpi. Vilken digitalkamera eller digitalbakstycke klarar detta?
 
Hej

D30 från Canon lär ha extremt optimal storlek på plattan mot objektivens upplösning.

Ang scanna dia så är i regel 50% av filen korn o brus.....

dock har ju denna debatt pågått i alla fotoforum, men klart är att digitala ovh scannade analoga har olika karaktär som passar bra eller mindre bra i olika sammanhang.



Roine
 
Jag är fortfarande förvirrad.

Om det är så att ett småbildsobjektiv klarar att upplösa bättre än 50 lp/mm så ligger inte begränsningen i upplösning hos optiken utan av antalet pixlar hos sensorn i en Canon 1Ds.
Trots detta är det mångas bedömning att 1Ds har högre upplösning än den finkornigaste småbildsfilm (Se här ). Detta skulle i så fall innebära att det finns ännu mer att hämta hos en fullsensor DSLR.

Nikon kanske gör rätt som satsar på optik för en 23,7x15,6mm sensor.
 
här är en till:
http://www.robgalbraith.com/diginews/2002-10/2002_10_20_eos1ds.html

" EOS-1Ds photographs are just dripping with detail, the sort of detail that appears equally crisp and fine in 5 x 7, 8 x 10 and 12 x 18 inch enlargements. At its best, the preproduction EOS-1Ds body in hand here generates photos that match or exceed the level of clarity of the best 6x6 Hasselblad and Mamiya 6x7 prints I've ever made. Yes, this is yet another digital vs film comparison. But it's not the sort of silly digital-to-scanned-film matchup that pervades photographic publications these days; I mean a real comparison, Mano a Mano, of the best each format has to offer."
 
Om man tittar på kurvorna hos Photodo så har de bästa objektiven en kontrast på 70% vid 40 lp/mm.
En test av Canon 1Ds hos Dpreview visar att kameran klarar av att upplösa 2000 linjer på höjden vilket motsvarar 42 lp/mm, vilket ju stämmer bra med Nyquist samplingsteorem.
Tabellen från Kodak är teoretisk och verkar bara ta hänsyn till diffraktion eftersom den visar på en upplösning på över 650 lp/mm vid bländare 1, vilket vi ju vet inte alls stämmer med verkligheten. Tabellen anger okså att film klarar en upplösning på 60 lp/mm vilket ju i så fall skulle vara bättre än Canon 1Ds, vilket ju inte heller verkar stämma.
Jag är fortfarande frågande till om när optikens begränsningar är avgörande och om verkligen kompaktkamerorna med sina små sensorer verkligen har optik som klarar sensorns upplösning på 330 lp/mm.
 

Tack för den bra länken ASK. Där fanns mycket matnyttigt att läsa.
Det börjar klarna lite. Det är nog så att upplösningen hos sensorn i Canon 1Ds inte riktigt lever upp till upplösningen hos de bästa objektiven. När samplingstätheten är mindre än dubbla högsta ”frekvensinnehåll” måste man använda ett lågpass antialiasingfilter som ”suddar” ut de allra finaste detaljerna för att undvika. Moiré-mönster. Det bästa vore givetvis att ha så stor pixeltäthet så att antialisingfilter inte behövs.
Det skulle inte förvåna mig om det snart kommer ut billiga DSLR kameror med runt 10 Mpixel och en förlängningsfaktor runt 1,5 ggr. Man får då en upplösning hos sensorn som är ungefär 80 lp/mm och då skulle man förmodligen inte behöva antialiasingfilter, som lär vara en dyr komponent. Frågan är bara hur bra man kan få bruset eftersom varje sensorelement blir mindre. Som vanligt blir det en kompromiss men på databladet skulle det ju se bra ut med många pixlar.
Kodak 14 n med sina 14Mpixel på 24x36mm (63 lp/mm) lär inte ha något antialisingfilter. De anser tydligen att objektiven inte klarar att upplösa mer. Vi får se hur det går om/när de får fram några kameror.
 
ANNONS
Upp till 6000:- Cashback på Sony-prylar