圖像銳度(解析度)

2021-01-08 悅文天下

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銳度無疑是最重要的攝影圖像質量的評價因素:它是關係到圖片中有多少細節可以被辨認的最密切因素,但它不是唯一的重要因素。其他重要因素包括色差(與銳度密切相關),噪音,動態範圍(與噪聲密切相關)和色彩還原性等等。

圖1 右邊空間頻率高,左邊空間頻率低

銳度被定義為擁有不同色調或顏色的兩個區域之間界限的清晰程度。它可以由空間頻率逐漸增加的條狀圖形的圖像質量來說明。

如上圖(圖1),頂端部分是一個用來測試相機/鏡頭組合的測試標版,標版圖像是銳利的,其邊界變化是突然的,而不是漸進的。

底下部分是一個高質量35mm透鏡對測試標版成的一個0.5mm長的圖像(圖像成在膠片或圖像傳感器表面)。圖像變模糊了。所有鏡頭,包括最好的鏡頭,對圖像都有某一程度的模糊效果。比較差的鏡頭對圖像的模糊作用比好的鏡頭嚴重的多。例如,一種測量銳度的方法是使用邊界上升距離(「距離」用像素、mm或圖像高度的幾分之一做單位) ,即邊界上,像素亮度由邊界後方像素亮度的10%上升到90%的距離。這叫10-90%上升距離。雖然上升距離是一種較好的圖像銳度表示方法,但它有一個限制——它無法由一個圖像系統的各個組成部分的銳度來計算整個圖像系統的銳度。

要避免這個問題,所有的測量就都要按頻域範圍來計算。空間頻率用周期或單位距離內的線對數來表示,線對每毫米(lp/mm)是膠片上最常用的空間頻率單位,但是周期每像素(cycles/pixel)是更適合數字圖像傳感器。

下面的圖像(圖2)是一個正弦波每從低到高的空間頻率變化,在0.5mm的距離上,正弦波的空間頻率從2變化到200 lp/mm。頂面部分是原始的正弦標版,底下部分是同一個標版被35mm鏡頭成的圖像,高空間頻部分(右側)的對比度明顯降低。一個特定空間頻率的相對對比度(輸出對比度/輸入對比)稱調製傳遞函數(MTF)或空間頻率反應(SFR)。

圖2 高空間頻率(右側)對比度明顯降低

擴展補充:

1.線對 (Line pairs) ,是膠片、鏡頭等電影攝影領域的專用名詞。每毫米線對一般指解析度的單位,指儀器在一毫米內能分辨出多少對線。能分辨的線對數越多,其能分辨每根線的寬度也越小,其分辨能力也越好。2.頻域(頻率域),描述信號在頻率方面特性時用到的一種坐標系。自變量是頻率,即橫軸是頻率,縱軸是該頻率信號的幅度,也就是通常說的頻譜圖。

3.什麼是空間域空間域又稱圖像空間(image space)。由圖像像元組成的空間。在圖像空間中以長度(距離)為自變量直接對像元值進行處理稱為空間域處理。

以時間作為變量所進行的研究就是時域

以頻率作為變量所進行的研究就是頻域

以空間坐標作為變量進行的研究就是空間域以波數作為變量所進行的研究稱為波數域

4.時域和頻域

頻域就是頻率域,常見的時域,是和時間有關的.頻域 只和頻率有關,是時間域的倒數。

時域中,X軸是時間,頻域中X軸是頻率。

頻域就是分析它的頻率特性

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