Означает ли присутствие муара на фотографии "объектив, который не разрешает датчик"?

Question

Я иногда сталкиваюсь с утвердительными комментариями, такими как "на фотографии муар, поэтому линза не разрешает сенсор".

Но правда ли это?

Я бы сказал: муар на фотографии не является достаточным показателем того, что разрешение объектива лучше, чем у сенсора.

Сначала следует определить, в каком состоянии рассматривается разрешение объектива . Объектив не является сенсором, у него нет фиксированных элементов выборки. Таким образом, с этой точки зрения уже есть источник путаницы и неточности: разрешение объектива относится к таким понятиям, как круг путаницы, предел Рэлея, Эйри-диск, чаще всего определяется функцией передачи модуляции объектива (через кривые MTF), в заданном месте в поле зрения, настройке объектива (F / #) и длине волны света и т. д. Но для самого датчика разрешение в основном напрямую связано с размерами его чувствительных элементов (в пикселях) размер), который является постоянным (источник ухудшения сигнала на уровне датчика, такой как шум, не рассматривается для обсуждения).

Уже можно предвидеть, что утверждение о том, что объектив имеет лучшее разрешение, чем датчик, является неполным утверждением.

Второй , цифровое фото является результатом нескольких операций:

1. световые лучи от объекта / сцены изображения через объектив (с его передаточной функцией)
2. выборка изображения, сформированного линзой на датчике (в фотографии этот датчик, скорее всего, будет иметь фильтр Байера, и может иметь или не иметь фильтр сглаживания)
3. демозаизация необработанные данные с датчика (может включать предварительную и последующую обработку необработанных данных)
4. некоторые постобработка никогда четко не определены изготовителем камеры (при необходимости шумоподавление, некоторая резкость, контраст, ...)
5. некоторые постобработка , контролируемая конечным пользователем

(И есть последний этап, наблюдение, при котором наши глаза смотрят на отпечаток или изображение на мониторе, и там тоже может появиться муар, но мы не рассматриваем этот этап здесь.)

Муар появляется из-за присутствия псевдонимов, созданных на уровне датчика из объекта, содержащего периодическую структуру с пространственной частотой, близкой к частоте дискретизации датчика (проще говоря, его размер в пикселях).

(хорошее введение в муар здесь: https://photo.stackexchange.com/a/11915/61932)

Хотя основной источник муара находится на шаге 2 (объектив не производит муар сам по себе), он может отображаться на уровне 3 (хотя современный алгоритм демозаики будет пытаться свести его к минимуму), и его характеристики можно изменить с помощью 4 и / или 5.

То, что характерно для объектива с высоким разрешением, заключается в том, что он позволяет отображать периодическую структуру объекта на сенсоре с достаточной «резкостью», чтобы структура не выглядела как размытое (или имеющее недостаточный контраст). выделить его периодическую структуру).

Теперь представьте, что данная комбинация объектива / сенсора создает муар при захвате объекта, имеющего периодическую структуру, при этом известно, что у объектива разрешение выше, чем у сенсора при данной настройке. Что если объектив заменить на объектив с таким же фокусным расстоянием, но с разрешением, немного меньшим, чем у сенсора (или, проще говоря, перейти от точки обзора острого объектива к наименьшему из самых больших значений F / #)? Объектив с более низким разрешением уменьшит контраст периодической структуры объекта, он не предотвратит появление муара; как-то похоже на фильтр сглаживания датчика, который может способствовать уменьшению муара, но не устраняет его полностью.

Таким образом, вполне возможно (по крайней мере, я так думаю), что на фотографии присутствует муар с объективом, разрешение которого меньше, чем у датчика.

ConclИспользование: наличие муара на изображении не означает, что объектив имеет лучшее разрешение, чем сенсор. Я приветствую пролить свет на эту тему.

Answer 1

Если изображение на датчике имеет более высокую пространственную частоту, чем предел Найквиста для этого датчика, то вы получите эффект муара. Именно по этой причине большинство датчиков камеры все еще имеют фильтрующие элементы нижних частот, чтобы этого не происходило. Если вы используете камеру с датчиком, на котором не установлен фильтр нижних частот, и используете объектив, который может разрешать датчик с разрешением, превышающим предел Найквиста, и вы фотографируете объект с достаточно высокой частотой, тогда да, вы получит артефакты Найквиста из-за недостаточной выборки.

Как правило, это датчики с самым высоким разрешением, которые не имеют фильтров низких частот, так что это не обычная ситуация. Простое решение может быть немного расфокусировать.

Answer 2

Ваш язык немного не в порядке: под разрешающей способностью объектива обычно понимаются разрешаемые компоненты изображения, поэтому вполне приемлемо обсуждать, определять и т. Д. «Разрешение объектива». Типичным примером является использование цели ВВС с разрешением , фокусировка вручную как можно лучше и просмотр парных линий, которые глаз (или глаз плюс увеличительное стекло) могут разрешить на самой плоскости изображения.
Но да, предел чистого разрешения для вашей фотографии зависит как от MTF объектива, так и от размера пикселя, а также от размера и плотности зерна для пленки.

Что касается вашего вопроса о создании рисунков муара, когда датчик имеет более высокое разрешение (разрешаемые пары линий), чем у объектива: я скептически отношусь к тому, что это возможно, поскольку оптически размытое изображение невозможно повысить с помощью большего количества пикселей. Вы просто получите лучшее окончательное изображение / распечатку самого размытия.
Обратите внимание, что вы можете получить хроматическую аберрацию, которая выглядит смутно как цветовой узор, но это другое животное.