Производить и сравнивать MTF не так просто, как может показаться. Различные производители используют разные контексты, датчики часто тестируются в другом контексте, чем линзы, и прямое сравнение яблок с яблоками может быть затруднено.
Тем не менее, работа графиков Canon MTF довольно прямолинейна. MTF 10lp / mm предназначены для измерения резкости при умеренном уровне контрастности. Это должно соответствовать MTF50. MTF50 используется потому, что было продемонстрировано, что он точно определяет, может ли оптическая система давать результаты, которые средний зритель будет воспринимать как «резкие, с хорошим контрастом». MTF50 - это не совсем тест разрешения, он предназначен для измерения восприятия IQ. В наши дни, когда разрешающая способность сенсоров и линз увеличилась, 10lp / mm могут становиться все более похожими на MTF80, чем MTF50 (на основе разделения воздушных дисков при более широкой апертуре). С дифракционно-ограниченной линзой при f / 8 10lp / мм лучше представляют MTF50 ... но, тем не менее, это не совсем то же самое.
MTF 30lp / mm предназначены для измерения разрешающей способности. Это лучше соответствует MTF10, но имеет те же проблемы, что и 10lp / mm и MTF50. И линзы, и сенсоры сегодня разрешают гораздо больше, чем десять лет назад. MTF10 действительно тест на разрешение по критерию Рэлея. Фактически, Рэлей - это минимальная разрешающая способность системы в соответствии со следующим:
Критерий Рэлея является общепринятым критерием для
минимально разрешимые детали - процесс формирования изображения называется
дифракционно-ограниченный, когда первый дифракционный минимум изображения
одна исходная точка совпадает с максимумом другой.
MTF в Рэлея обычно выполняется при низкой контрастности, ~ 9% (для зрения, 10% в большинстве тестовых случаев визуализации). Большое количество пар линий лучше всего определять разрешающую способность и максимальное разрешение. В наши дни, с такими датчиками высокого разрешения, использование тестовой таблицы 30lp / mm, вероятно, недостаточно для эффективного определения того, что система визуализации действительно, действительно способна решать. MTF компании Canon измеряет, насколько точно воспроизводится тестовая карта 30lp / мм, и когда увеличивается разрешающая способность датчика и объектива, точность воспроизведения тестовой таблицы, безусловно, возрастает. Разрешение 30lp / mm может лучше соответствовать MTF20, я не совсем уверен.
Теоретически, игнорируя некоторые сложности байеровских массивов и пиксельной интерполяции ... современный датчик с разрешением только яркости способен разрешать гораздо более мелкие детали, чем 30lp / мм (при условии идеальной линзы при достаточно широкой апертуре). Canon 1D X обладает пространственным разрешением яркости ~ 72lp / мм, 5D III ~ 80lp / мм. Canon 7D способен 116lp / мм. Прототип 7D Mark II, который, по слухам, имеет 24,1-мегапиксельный датчик APS-C, теоретически способен разрешать до 135lp / мм. С почти идеальным объективом f / 4 эти датчики могут разрешать значительно больше, чем 30lp / mm ... AT MTF50!
Для небольшой математики, просто используя небольшую часть теории, вот то, что 1D X, 5D III и 7D II теоретически могли бы решить с помощью исключительно хорошего объектива EF 600 мм f / 4 L IS II ( намерения и цели ... по крайней мере, основанные на текущих MTF Canon, могут быть идеальными).
Краткий факт: Общее разрешение системы основано на общем размытии системы, которое является среднеквадратическим квадратом разрешений каждого независимого компонента. Таким образом, разрешающая способность объединенной системы всегда будет ниже, чем максимальное разрешение лучшего компонента. Улучшение разрешающей способности самого бедного компонента - лучший способ улучшить разрешение в целом.
Чтобы по-настоящему вывести системное разрешение системы формирования изображения, вам необходимо учитывать каждый фактор ... отдельные элементы объектива, воздушные карманы между элементами объектива, влияние каждого слоя набора фильтров (ИК-разрез, низкий проход и т. д.) поверх датчика и т. д. Это вообще непрактично для чего-то подобного. Итак, мы предположим, что при оптимальной диафрагме объектива он эффективно ведет себя как линза с чисто дифракционной ограниченностью и, таким образом, способен обеспечить теоретическое максимальное разрешение на этой апертуре. EF 600/4 II работает оптимально при самой широкой апертуре, поэтому мы предполагаем, что он способен на 173lp / mm (что является теоретическим максимумом для MTF50). Предположим, что для трех камер они способны на 68% физического пространственного разрешения (числа, которые я упомянул выше: 72lp / mm, 80lp / mm, 135lp / mm). Я говорю 68%, чтобы учесть разницу в пространственном разрешении между зелеными и красными / синими пикселями, а также разреженную частоту дискретизации.
Итак, математика:
TSB = sqrt(LR^2 + SR^2)
Где:
- TSB = общая размытие системы; Размер «размытия» в микронах
- LR = Разрешение объектива; Дифракционное ограничение «размытия» в микронах
- SR = разрешение датчика; Шаг пикселя в микронах 0,68 ... приблизительное размытие для байера
Для 1D X системное размытие:
TSB = sqrt(2.89µm^2 + 9.174µm^2)
= sqrt(8.3521µm + 84.1623µm)
= sqrt(92.5143µm)
= 9.6184µm
Размер круга размытия составляет 9,6 мкм. С точки зрения пространственного разрешения в единицах пар линий на миллиметр, то есть:
SR = 1l/(TSBµm / 1000um/mm) / 2l/lp
Где:
- SR = пространственное разрешение, в парах линий на миллиметр
- TSB = общая размытие системы, диаметр круга размытия в микронах
- Дополнительные преобразования для уменьшения микронов в миллиметры (в виде линий на миллиметр) и от линий к парам линий
Итак, системное пространственное разрешение:
SR = 1l/(9.6um / 1000um/mm) / 2l/lp
= 1l/(0.0096mm) / 2l/lp
= 104.l7/mm / 2l/lp
= 52.085p/mm
Максимальная разрешающая способность 1D X и EF 600/4 II составляет 52,085 п / мм, при условии, что объектив имеет ограничение дифракции при MTF 50%. Это почти вдвое больше, чем меры Canon 30lp / mm, и в пять раз больше, чем 10lp / mm. Если мы будем использовать те же цифры для предстоящего 7D II:
SR = 1/(sqrt(2.89^2 + 4.9^2) / 1000) / 2
= 1/(sqrt(32.3621) / 1000) / 2
= 1/(0.0057) / 2
= 175.4 / 2
= 87.7lp/mm
Если следующий 7D будет выпущен с 24,1-мегапиксельным датчиком, он сможет разрешить приблизительно 87 пар линий на миллиметр при MTF50. В MTF10 максимальная разрешающая способность FAR выше, чем в MTF50 (теоретически, в то время как разрешающая способность f / 4 с ограничением дифракции составляет ~ 173lp / мм, при MTF10 она составляет 373lp / мм! Так что тестовая диаграмма 30lp / mm все еще в целом не подходит для измерьте максимальную разрешающую способность любой современной камеры с современным объективом.)
Наконец, вся математика, приведенная выше, предполагает дифракционно-ограниченную линзу . В ваших тестовых случаях вы тестируете линзы с очень широкой апертурой. Линзы MOST не работают оптимально, когда широко открыты. Для большинства объективов сладкое пятно составляет около f / 4, может быть, немного шире, часто ближе к f / 5,6. Объектив должен быть ограничен дифракцией, чтобы иметь умеренно хорошее представление о том, насколько хорошо он способен работать. При больших значениях диафрагмы, таких как f / 2,8 и, что значительно хуже, объективы f / 1,8 ... ограничиваются аберрацией . Оптические аберрации встречаются в разных формах, каждый из которых имеет свой собственный математический вклад в PSF линзы в целом. Гораздо сложнее узнать, насколько хорошо работает объектив, когда он ограничен аберрацией, чем когда он ограничен дифракцией (например, когда дифракция ограничена, дифракция является основным источником PSF.)
Разрешение в контексте, ограниченном аберрацией, может быть значительно хуже, чем в контексте, ограниченном дифракцией. Особенно на сверхбыстрых апертурах, таких как f / 1.8. Я провел визуальный тест влияния аберраций и дифракции на IQ (он где-то здесь в потоке), и при f / 1.4 - f / 2.8 IQ был ХОРОШЕ, чем при f / 22 !! Поэтому, если вы тестируете широко открытые объективы, не удивляйтесь, если разрешение (которое в вашем случае выглядит как l / ph или число строк на высоту изображения) намного ниже, чем вы бы хотели.