[Tavi F.]

De curind am refacut niste teste, avind ca scop evidentierea rezolutiei fotografice. Rezultatele acestora cit si unele notiuni teoretice elementare (necesare prezentarii) le voi expune aici.
Aparatul folosit: Canon A530, la F=23.2mm.

1. Rezolutia optica.
Pentru a putea vorbi despre puterea de separare a obiectivului, mai intii spun cite ceva despre discul de difractie.
- Discul central (Airy) si inelele ce-l inconjoara, sint rezultate ale difractiei pe fanta circulara, produsa datorita naturii ondulatorii a luminii.
La o anumita lungime de unda (l), diametrul discului de difractie (d) e direct proportional cu raportul F/D, relatia de calcul fiind:
d=2.44*l*F/D
cu l=0.00055 mm - in cazul radiatiei (galben-verde) pt. care retina are sensibilitatea cea mai mare.

In realitate orice obiectiv mai are o doza de aberatie reziduala, aceasta cumulindu-se la discul Airy, in final rezultind o pata focala de difuzie ceva mai mare. Aceasta aberatie e invers proportionala cu indicele diafragma (N=F/D), fapt ce face ca imaginea de dimensiune minima, a unei surse punctiforme, sa fie obtinuta in cazul folosirii unei diafragme medii (la obiectivele fixe bune, intre valorile 4…5,6).
In calcule, pt. obiectele paraxiale, si N>4, se poate folosi fara probleme doar valoarea lui d.

- Unghiul de separare limita a doua surse punctiforme, in criteriul Rayleigh, este atins atunci cind in planul focal, centrele celor doua discuri Airy se afla la o distanta egala cu raza unui disc.
Unghiul de separare (s) este influentat de diametrul obiectivului, doar prin marirea acestuia, unghiul scade, bineinteles mentinind acceasi diferenta de drum intre razele extreme incidente. Relatia de calcul este:
s[rad]=1.22*l/D
Facind transformarile si inlocuirile (pt. l=0.00055), rezulta:
s''=138.4/D[mm]
- Puterea de separare (rezolutia) este: Ps=1/s.

[Tavi F.]

2. Rezolutia fotografica.
Factorii de influenta sint:
a. Marimea pixelului.
Pentru o reproducere identica a imaginii furnizate de obiectiv, pe cale fotografica, ar fi necesar ca elementele fotosensibile sa fie punctiforme.
In fotografia clasica:
Diametrul final al petei de difuzie pe negativ e dat de suma discului de difractie si marimea granulei din emulsie.

- Rezolutia fotografica Rf[linii/mm] e data de relatia:
1/Rf =1/Ro+1/Re
unde: Ro=1/d - rezolutia optica [linii/mm], am considerat doar numarul liniilor separate, nu si spatiile dintre ele (de asta am pus d la numitor, si nu d/2);
Re=1/granulatie [linii/mm] - rezolutia emulsiei.

Am constatat ca in fotografia digitala lucrurile stau putin diferit.

Exemplu: imaginea discului de difractie.
Foto1: crop 800% / 80ASA / 1/5s / N=5.5

Foto2: 1.6s / N=11

Se observa redarea partiala a primelor doua inele de difractie.

Exemplu: separarea limita in planul focal.
Foto3: crop 800% / 80ASA / 1/5s / N=5.5

Distanta pina la sursa: 3m; dist. necesara calculata intre orificii: ~0.477mm.

Tipul senzorului aparatului: 1/2.5'' http://www.dpreview.com/learn/?/key=sensor%20sizes , la o lungime utila de 5.7mm, rezulta latura unui pixel de 5.7mm/2592px=0.0022mm.
Discul de difractie la N=5.5, este: d=0.0074mm, se observa din imagine ca se intinde pe vreo 3 pixeli.

Concluzie 1: la un obiectiv (bun) dat, senzorul unei astfel de "sapuniere" reproduce mai precis imaginea captata, oferind mai multe detalii, fata de un DSLR de 6Mpx, al carui pixel are latura de ~0.0078mm (mai mare ca d-ul calculat la f/5.5). Pentru a avea acelasi randament de utilizare al obiectivului dat, solutia consta in amplificarea distantei focale (cresterea lui N) in cazul DSLR-ului, cu implicatiile aferente.

[Tavi F.]

b. Zgomotul senzorului. Aici doar empiric pot spune ca e direct proportional cu sensibilitatea aleasa, si invers proportional cu suprafata pixelului.

Inca niste exemple (un unghi f. putin superior celui limita) pe o mira de 0.5mm, aflata la 3m distanta. Pentru fiecare caz, cite un crop 100% respectiv 500%. De observat zgomotul in zonele subexpuse, situatie des intilnita in astrofoto, ca dealtfel si turbulenta atmosferica, pe care nu am evidentiat-o in imagini.

Foto1: 80ASA / 1/1.25s / N=5.5


Foto2: 200ASA / 1/4s / N=5.5


Foto3: 400ASA / 1/8s / N=5.5


Pe baza testului, admitind ca mira de 0.5mm a fost separata, facind niste calcule rezulta Rf=128.5 [linii/mm].
Pe baza relatiilor de mai sus rezulta:
Ro=135.5 [linii/mm]; Re=2592/5.7=455 [linii/mm]
Deci: Rf=104.5 [linii/mm], de asta ziceam ca lucrurile difera putin.

Concluzie 2: In cazul senzorilor mici (1/2.5'' si 5Mpx), la sensibilitati mici (80…100ASA poate chiar 200 in anumite situatii) zgomotul nu are nici o influenta asupra finetii detaliilor. Sigur, la acelasi senzor, 7…8 Mpx probabil ar fi un exces.
Aparatele cu pixeli "aerisiti" si zgomot mic la sensibilitati mari, au un plus important atunci cind nu e posibila, sau nu se urmareste exploatarea la maximum a rezolutiei optice.

In general pe aici scriu lucruri gindite si acumulate in timp, nu ceva gasit momentan pe net, mai dau totusi un link, la care sint si niste tutoriale despre fotografia digitala: http://www.cambridgeincolour.com/tutorials...graphy.htm

Completari si in special eventuale teste pentru rezolutie, facute cu alte aparate, sint bine venite pe viitor.

[hans602]

Tavi in primul rind te felicit pentru ca ai ajuns la
aceste concluzii fara ajutorul netului.
Fara sa intru in detalii deoacamdata,cu cit este pixelul
mai mic cu atit trebuie o optica mai buna,ca la un N mic
optica sa arate discul airy si cum ai scris creste zgomotul.
Zgomotul este foarte important ca sa ajungi la timpi mari
de expunere la limita data de cer.
Pe partea opusa un pixel mare necesita un F mare din care
rezulta un cimp fotografic mic la aceasi dimensiune a cipului.
De acea trebuie optica(F si N) potrivita pentru cipul folosit
si mai important combinatia optima pentru objectul fotografiat.
De F depinde si samplingul,adica citi pixeli acopera discul airy.
Alegem oversampling(mai multi pixeli) razfiram fotonii pe mai
multi pixeli si pierdem sensibilitate,la undersampling nu putem
reda structuri mai mici.Optimul este daca discul airy acopera
doi pixeli in patrat.

Clear sky Hans

[Tavi F.]