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数字相机 解像力 的意涵

52RD.com 2006年7月25日 HerbHou            评论:0条 我来说两句
  

前言

相对于传统银盐相机,数字相机在解像力的比较评析上,要考量的因素是较多的。常见的变因-

1. 感测的片幅大小不同、像素值不同。

2. 镜头在传统银盐相机上的表现和 DSLR 上的表现也不同。

但是进行解像力 的 测试对于消费者有其重要的意义,我们在选择一部相机 / 一个系统时,不能只看其像素值,依据 GIGO 原则,「影像品质不错的 6MP 图档」和「影像品质不佳的 8MP」,在输出时,6MP 图档常会胜出。

所以,我们在考量品质时,不能去看「这部相机是多少像素」 ( 影响 ppi / dpi ) ,而是要看「相机 / 系统的 解像力」( 影响 LW/PH ),解像力才是客观的依据。

影像品质好 ?

一般而言,我们要求影像要高解析度、锐利 ( Sharpness )、不要有色散( Color fringing )、尽量降低变形及噪音。摄影者会环绕在这几个课题上。

尤其是 Sharpness 的课题。

8MP 的 DSLR 搭配一支常用变焦镜,若解像力在 1600 LW/PH ,不同的系统的 6MP DSLR 在搭配定焦镜时,若解像力在 1800 LW/PH ,则「6MP DSLR +定焦镜」有更好的影像品质。

如下图所示,解像佳的系统可以清楚地分辨这些黑白相间、越来越密的线条;而解像不佳的系统则如下方区域所示,无法清楚地分辨。

衡量这个空间週期的 (output contrast/input contrast) 方法,我们即将它称为 MTF ( Modulation Transfer Function )或是 SFR ( Spatial Frequency Response )。

在传统银盐相机的镜头测试时,使用的是 lp/mm ( Line pairs per millimeter ) 的单位,常用的测试图表为 USAF 1951 chart,在数字相机系统的测试上,使用的是 LW/PH ( Line widths per picture height )的单位,常用的测试图表为 ISO 12233 ( 下图 )。


( The I3A/ISO Camera Resolution Chart conforms to the ISO-12233 standard )

以 LW/PH 做为空间週期的单位之概念可以用来解决数字相机在片幅不同、像素值不同,所面临的客观比较问题。

LW/PH= 2 * lp/mm * (picture height in mm).

( one line pair =2 line widths )

计算 SRF 的 Matlab 原始码可以从 I3A download page 下载取得( ISO 12233 Slant Edge Analysis Tool sfrmat 2.0 )。

输出上的意涵

在过去,我们常以数字相机的像素值来考虑输出品质的问题。

例如,6MP ( 3072x2048 Pixels )的数字相机,欲输出至 12x18" 的相纸上,那么在高的部份,2048 Pixels / 12" = 170 ppi 。

其实这并不是很好的判断方式,因为一个 6MP 图档,也有可能细节、反差的表现均不理想,如此,170 ppi 便不是客观的、看输出品质的好方法。

LW/PH 的概念则可以相对客观:

MTF50( Line Widths / inch on the print)=
MTF50(LW/PH)

Print height in inches

这个数值若是达到 150 左右,输出时即可以确保品质相当的优越。

另一个测试上的挑战

由于数字相机的韧体都还是会对影像进行锐利化,这个韧体锐化的步骤会影响到「解像力的测试结果」( 让解像力的数值变的较佳 )。

我们可以理解到这样的情况会使得比较的基础失真。甚至让目测或是计算得到误判的结果。

因此,我们必须将韧体锐化的参数还原,然后进行标准化,才能进行解读与比较。在我们目前使用的 Imatest 模组里面也考量了这个因素,然后再以标准化的结果来做为客观的数据。

解像力与镜头

在传统的 135 银盐相机上,我们一谈到解像力,便可直接意识到是在做镜头的测试,这是因为 135 相机的底片片幅固定为 36x24mm,所以,片幅的因素、像素值多寡的因素,便被固定了。

数字相机的解像力测试,镜头、片幅、像素值是连带考虑的。

以 LW/PH 做为空间週期的单位之概念可以测出:

1. 数字相机 ( + 特定镜头 )的解像力。

2. ( 以特定数字相机为基础 + ) 特定镜头的解像力。

所以,我们讲的解像力,必须标明是在特定相机上的表现。

假设,一支卓越的定焦镜 ( 如 50mm f1.8D )在 D70 的搭载上解像力为 1750 LW/PH,当 D70 的下一代诞生时,在新的相机上重新测试,这个数值可能还会再度提昇。

但是,在同一部 DSLR 相机上,进行镜头测试,我们还是可以得到不同的解像力参考,例如:

1350 LW/PH @ f1.8
1400 LW/PH @ f2.0
1700 LW/PH @ f2.8
1760 LW/PH @ f4.0
1780 LW/PH @ f5.6
1700 LW/PH @ f8.0
1650 LW/PH @ f11

镜头 @ DSLR

很微妙的,许多传统的镜头在银盐相机上、在 DSLR 上的表现并不完全相符,例如:

1. 某些在传统上表现不错的镜头,在 DSLR 上的解像力不如预期。

2. 传统镜头最佳的解像光圈常在最小光圈的中点处,例如:F8、F11 ,但是,在 DSLR 上,我们则发现这个最佳的解像光圈已经不一定在 F8、F11 这些常见的数值上。甚至,缩到 F11 时,解像力已是开始下降了。

3. 图表的边缘,解像力会比中心点来得差,但是对于 APS DSLR 系统而言,图表的边缘尚不能代表镜头的边缘。

跨系统的解像力比较

可以各厂的 50mm 标准镜头,放在光圈 F8.0 时进行比较。如上所言,这样的比较基础,会有些微的误差。

小结

随着 DSLR 的风行,解像力的议题,将会越来越为用户所关注,传统如 Photodo 的 MTF 测试资料,仍然深具参考价值,但是由于镜头在 DSLR 上的表现差异,未来,如何更适切深入瞭解镜头在 DSLR 的表现,乃成为一个有趣的课题。

(52RD.com)
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