Sigma SD1 (flagship) - 46Mpix i rozważania o matrycach i obiektywach

[Janko Muzykant]

Co do przewidywań Janko odnośnie pojemności matryc, to jego rozważania mogą być słuszne odnośnie techologii krzemowej, aczkolwiek podkreślam - mogą być słuszne. Nie zależy zapominać o raczkującej obecnie technologi nanoelektroniki, gdzie można manipulować strukturami składającymi się z pojedynczych atomów (niekoniecznie krzemu).

Co do czułości, ostatecznym ograniczeniem są fotony czyli jeszcze trochę pozostało do zrobienia. Jednak sprawy rozmiaru się nie przeskoczy, chyba że pójdziemy w fotografię ultrafioletową
Rozmiar współczesnych technologii już dawno przekroczył ten próg, komórki w procesie 22nm (nowe procesory intela) są 30 razy węższe od fali światła i ponad drugie tyle od najbardziej gęstych matryc. Można by zrobić z tego wafelek foto tylko po co?

Technologia zageszczania matryc obchodzi niedoskonalosci BAYER-a

Jakież to są te niedoskonałości bayera poza spadkiem rozdzielczości chrominancji, którą my, ludzie, mamy i tak o wiele mocniej zdegradowaną względem luminancji?

Czy jest jakas granica w MPx przekroczenie której w ASP nie ma sensu z punktu widzenia jakości obrazu - rozdzielczość, szum, jego poziom i jakośc wizualna - luminacyjny, kolorowy, blokowy, mozaikowy, dynamika w cieniach, wierność odwzorowania kolorów i nasycenia, itd.

Mniej więcej 1um/piksel. To jest granica teoretyczna.

[Tadeusz Jankowski]

Napisał Tadeusz Jankowski
Czy jest jakas granica w MPx przekroczenie której w ASP nie ma sensu z punktu widzenia jakości obrazu - rozdzielczość, szum, jego poziom i jakośc wizualna - luminacyjny, kolorowy, blokowy, mozaikowy, dynamika w cieniach, wierność odwzorowania kolorów i nasycenia, itd.

Odpowiedział Janko

Mniej więcej 1um/piksel. To jest granica teoretyczna

Moje pytanie

Czy w swojej odpowiedzi 1 um/piksel Janko uwzględnił kryteria podane przeze mnie powyżej?

Jeśli dobrze zrozumiałem argumentacje dyskutantów, to chcą oni wyrazić zasadniczą ideę - im więcej MPx na sensorze tym lepiej, bez zamartwiania się jakością obrazu nadawaną (źródłowo) przez sensor i rozdzielczością dostarczaną przez obiektyw (z filtrem AA lub bez).

Czy tak? Skoro dyskutanci nie piszą konkretnie o tym, stąd wyciągam wniosek, że są to czynniki mało istotne, przynajmniej przy 12, czy 18 MPx na sensorach APS.

Pzdr, TJ

[Janko Muzykant]

Czy w swojej odpowiedzi 1 um/piksel Janko uwzględnił kryteria podane przeze mnie powyżej?

Czynników jest zbyt wiele, by jednoznacznie określić praktyczne wymiary piksela, co najwyżej można określić wymiary graniczne, ponieważ długość fali światła jest wartością stałą.
Co do maksymalnej rozdzielczości optyki, nie jest to wartość konkretna. Zwyczajowo mierzymy spadek kontrastu do 50%, ale nie bierzemy pod uwagę możliwości powiększenia tego kontrastu na drodze obróbki obrazu.

Jeśli dobrze zrozumiałem argumentacje dyskutantów, to chcą oni wyrazić zasadniczą ideę - im więcej MPx na sensorze tym lepiej, bez zamartwiania się jakością obrazu nadawaną (źródłowo) przez sensor i rozdzielczością dostarczaną przez obiektyw (z filtrem AA lub bez).

Zawsze można sobie traktować grupy pikseli jako jeden piksel.

[Tadeusz Jankowski]

To ma sens czy nie ma ten 1-mikrometrowy pixel w sensorach APS?

Pzdr, TJ

[Janko Muzykant]

To ma sens czy nie ma ten 1-mikrometrowy pixel w sensorach APS?

Jak dobierzesz szkło i oprogramowanie, będzie mieć.

[Tadeusz Jankowski]

Jak dobierzesz szkło i oprogramowanie, będzie mieć.

Obiektywy do APS nie osiągaja rozdzielczości, która może sczytać sensor o pikselach 1 mikrometrowych. Nawet się nie zbliżają do połowy potrzebnej rozdzielczości, sądzę, że nawet do 1/4.

Pzdr, TJ

[epicure]

Obiektywy do APS nie osiągaja rozdzielczości, która może sczytać sensor o pikselach 1 mikrometrowych.

Pewnie masz rację, ale... Skąd wiesz jaką rozdzielczość osiągają obiektywy?

[Janko Muzykant]

Obiektywy do APS nie osiągaja rozdzielczości, która może sczytać sensor o pikselach 1 mikrometrowych. Nawet się nie zbliżają do połowy potrzebnej rozdzielczości, sądzę, że nawet do 1/4.

Po pierwsze, skąd wiesz na co pozwala technologia?
Po drugie, rozdzielczość zwyczajowo mierzona jest przy połowie spadku kontrastu. Kontrast można kompensować oprogramowaniem i to bardzo silnie.

[Tadeusz Jankowski]

Jeśli chodzi o rozdzielczość obiektywów, to żadna technologia nie przeskoczy ograniczeń fizycznych wynikających z dyfrakcji.

Tak się składa, że teoretycznie dyfrakcja pozwala na największą rozdzielczość przy małych F (liczba przysłony).

Teoretyczna rozdzielczość obiektywu przy F = 2 wynosi około 750 lp/mm przy MTF 9% oraz 346 lp/mm przy MTF50 %, dla długości fali światła równej 0,67 mikrometra.
Można się spierać, czy akurat ta długość fali jest dobrym wyborem, ale to są szczegóły, które zasadniczo nie zmieniają teoretycznych granic rozdzielczości obiektywu w świetle widzialnym.

To jest górna teoretyczna granica przy F= 2, czyli ideał, którego żaden obiektyw amatorski nie osiągnie.
Granica przy MTF9% została po raz pierwszy oszacowana przez Rayleigh’a i nazwana kryterium Rayleigh’a. Ileś tam lat po Reylaigh’u uzasadniono jego empiryczny wzór teoretycznie określając średnicę tzw. dysku Airy’ego na podstawie analizy funkcji Beesela i okazało się, że empiryczne kryterium stworzone na oko przez Reylaigh’a określa odległość dwóch dysków Airego (one są rozmyte) przy kontraście 9 %.

Stąd zwyczajowo określa się to kryterium jako 9 procentowe. 9 %, to jest to, co jeszcze może dość dobrze rozróżnić oko, co mógł Rayleigh zaobserwować na swoich przyrządach.

Dzisiaj można policzyć teoretycznie maksymalne rozdzielczości, jakie obiektyw może dać przy każdym innym przenoszeniu kontrastu.

Jest jedno zastrzeżenie - wyliczenia te są słuszne dla tzw. obiektywu idealnego, czyli geometrycznie doskonałego i transmitującego światło też doskonale, czyli obiektywu bez wad.

Obiektywy rzeczywiste mają rozdzielczości grubo niższe. Na przeszkodzie stoi przede wszystkim koszt wykonania, pracochłonność. Nieliczne przypadki budowania układów optycznych o rozdzielczościach zbliżonych do idealnych, to duże teleskopy. Ale koszty są astronomiczne i pracochłonność niesamowita. W obiektywach amatorskich z pewnością jest to także możliwe, ale bez ekonomicznego i technologicznego sensu.

Tak się jednak składa, że wykorzystanie bardzo wysokiej teoretycznie rozdzielczości, jaka w obiektywie idealnym występuje przy małych F nie jest możliwe dla obiektywów handlowych, amatorskich, dla formatów APS.

Pozostają do wykorzystania rozdzielczości przy wyższych F, ale te już są mniejsze, np. teoretyczna MTF9% dla F=8 równa się 186 lp/mm, a przy MTF50% - 123 lp/mm. Ale i tego nie osiągają obiektywy amatorskie APS.

O rozdzielczości współczesnych obiektywów lustrzankowych można uzyskać informacje na kilku forach testujących obiektywy. Dyskusja wyników jest sprawa delikatną, ponieważ rozdzielczość się mierzy albo wg programu, który szacuje ją w konkretnym miejscu na obrazie, jak w DXO, lub wg fotografowanej znormalizowanej planszy zawierającej pęczki linii (czarna + biała) o zwiększającej się gęstości. Rozdzielczość jest czytana przez program z obrazu linii na planszy. Wyniki są rozbieżne.

Rozbieżności są interpretowane w różny sposób. Twierdzi się np., że test na takiej tablicy daje wynik zawyżony, ponieważ algorytm aparatu jest inteligentny i czyta linie poza rozdzielczością, interpoluje rozdzielczość w górę poza rzeczywistą – wstawia pomiędzy czarnymi liniami „białe odstępy”. Jeszcze dochodzi mora widoczna na obrazie pęczka linii przy większych gęstościach.

Ale na ogół dla amatorskich obiektywów lustrzanek APS oraz SLD APS rozdzielczość maksymalna łapana w testach, np. na dpreview, jeśli dobrze pamiętam, nie wychodzi poza 70 – 80 lp/mm (par linii na mm).

Jest to dużo, dużo za mało, aby zaspokoić apetyt sensora o 1 mikrometrowej podziałce (pitch).

Wg twierdzenia Nyquista sensor taki jest w stanie (teoretycznie - jeśli pominiemy szum) przenieść 500 lp/mm. Takiej rozdzielczości nie jest w stanie dostarczyć żaden obiektyw lustrzankowy.

Ale nawet gdyby jakimś cudem (transformacja w nadprzestrzenia) ją dostarczył, to i tak przy tym rozmiarze piksela rozdzielczość byłaby całkowicie zeżarta przez szum. Wątpię, by jakikolwiek program potrafił z takiego szumu, gorszego niż mgła smoleńska wydobyć teoretyczną rozdzielczość sensora (jeżeli sensor by ją dostał od obiektywu).

Jeszcze jedna sprawa. Soft może zwiększyć mikrokontrast, czyli wyostrzyć detale tylko tam, gdzie jest jakaś czytelna dla niego różnica jasności. Przy małych odległościach między mikrodetalami, małym MTF, np. 9 %, oraz słabym sygnale, pomiędzy szczególiki obrazu wtrąca się szum i zarzuca to miejsce nieokreślonością, której nie jest w stanie przezwyciężyć algorytm odszumiający. Jeśli kontrast pomiędzy mikrodetalami a tłem na obrazie jest mały (dużo mniejszy niż na planszy testowej, gdzie jest czerń i biel), to obiektyw w MTF9% mało przeniesie – zmniejszy z grubsza ten kontrast 10 razy, a soft aparatu mało co odczyta. Wszystko zaleje zupka szumowa.

Pzdr, TJ

[epicure]

Ale na ogół dla amatorskich obiektywów lustrzanek APS oraz SLD APS rozdzielczość maksymalna łapana w testach, np. na dpreview, jeśli dobrze pamiętam, nie wychodzi poza 70 – 80 lp/mm (par linii na mm).

Bo na więcej nie pozwalają matryce, z którymi te obiektywy były testowane.