Чечимдүүлүк – сүрөттөө тутумунун объекттин деталдарын кайра чыгаруу жөндөмдүүлүгү жана колдонулган жарыктын түрү, сенсордун пикселдик өлчөмү жана оптиканын мүмкүнчүлүктөрү сыяктуу факторлорго көз каранды. Объекттин деталдары канчалык кичине болсо, линзанын талап кылынган чечилиши ошончолук жогору болот.
Чечүү процессине киришүү
Камеранын сүрөтүнүн сапаты сенсордон көз каранды. Жөнөкөй сөз менен айтканда, санарип сүрөт сенсору миллиондогон жарыкка сезгич тактарды камтыган камера корпусунун ичиндеги чип. Камеранын сенсорунун көлөмү сүрөттү түзүү үчүн канча жарык колдонуларын аныктайт. Сенсор канчалык чоң болсо, көбүрөөк маалымат чогултулгандыктан, сүрөттүн сапаты ошончолук жакшы болот. Адатта санарип камералары рынокто 16мм, Super 35мм жана кээде 65ммге чейинки сенсорлордун өлчөмдөрүн жарнамалашат.
Сенсордун өлчөмү чоңойгон сайын, берилген диафрагмада талаанын тереңдиги азаят, анткени чоңураак аналогдор сизден жакыныраак болушуңузду талап кылат.объектти же кадрды толтуруу үчүн көбүрөөк фокустук узундукту колдонуңуз. Талаанын бирдей тереңдигин сактоо үчүн фотограф кичирээк апертураларды колдонушу керек.
Талаанын бул тайыз тереңдиги өзгөчө портрет тартуу үчүн фон бүдөмүктөлүшү керек болушу мүмкүн, бирок пейзаждык фотосүрөткө көбүрөөк тереңдик талап кылынат, аны компакт камералардын ийкемдүү диафрагма өлчөмү менен тартуу оңой.
Сенсордогу горизонталдык же вертикалдык пикселдердин санын бөлүү ар бири объектте канча орун ээлей турганын көрсөтөт жана линзанын чечүүчү күчүн баалоо жана түзмөктүн санарип сүрөт пикселинин өлчөмү боюнча кардарлардын тынчсыздануусун чечүү үчүн колдонулушу мүмкүн. Баштапкы чекит катары тутумдун чечүүчүлүгүн чындап эле чектей турган нерселерди түшүнүү маанилүү.
Бул билдирүүнү ак фондо чарчы жуптун мисалы менен көрсөтсө болот. Эгер камера сенсорундагы квадраттар кошуна пикселдерге түшүрүлсө, анда алар сүрөттө эки өзүнчө квадрат эмес (1b) бир чоң тик бурчтук катары пайда болот (1a). Квадраттарды айырмалоо үчүн алардын ортосунда белгилүү бир мейкиндик талап кылынат, жок дегенде бир пиксел. Бул минималдуу аралык системанын максималдуу чечим болуп саналат. Абсолюттук чек сенсордогу пикселдердин өлчөмү, ошондой эле алардын саны менен аныкталат.
Линзанын мүнөздөмөлөрүн өлчөө
Алмашып турган ак жана кара квадраттардын ортосундагы байланыш сызыктуу жуп катары сүрөттөлөт. Эреже катары, чечим жыштыгы менен аныкталат,миллиметрге сызык жуптары менен ченелет - lp/mm. Тилекке каршы, линзанын резолюциясы см менен абсолюттук сан эмес. Берилген токтомдо эки квадратты өзүнчө объект катары көрүү мүмкүнчүлүгү боз шкала деңгээлине жараша болот. Алар менен мейкиндиктин ортосундагы боз шкала канчалык көп болсо, бул квадраттарды чечүү жөндөмдүүлүгү ошончолук туруктуу болот. Боз шкаланын бул бөлүнүшү жыштык контраст деп аталат.
Мейкиндик жыштыгы lp/mm менен берилген. Ушул себептен улам, резолюцияны lp/mm боюнча эсептөө линзаларды салыштырууда жана берилген сенсорлор жана колдонмолор үчүн эң жакшы тандоону аныктоодо абдан пайдалуу. Биринчиси, бул жерде системанын чечкиндүүлүгүн эсептөө башталат. Сенсордон баштап, аппараттын же башка тиркемелердин талаптарына жооп берүү үчүн кандай линза спецификациялары керек экендигин аныктоо оңой. Сенсор Nyquist уруксат берген эң жогорку жыштык эки пиксел же бир сызык жуп.
Системанын сүрөт мейкиндигинин дааналыгы деп да аталган линзанын чечкиндүүлүгүн жуп түзүү үчүн Μm өлчөмүн 2ге көбөйтүү жана ммге айландыруу үчүн 1000ге бөлүү менен аныктаса болот:
lp/мм=1000/ (2 X пиксель)
Чоңыраак пикселдүү сенсорлордун дааналык чектери төмөн болот. Кичирээк пикселдүү сенсорлор линзанын дааналыгынын жогорудагы формуласына ылайык жакшыраак иштешет.
Активдүү сенсор аймагы
Сиз боло турган объект үчүн максималдуу чечкиндүүлүктү эсептей аласызкөрүү. Бул үчүн, сенсордун өлчөмү, көрүү талаасы жана сенсордогу пикселдердин саны ортосундагы катыш сыяктуу көрсөткүчтөрдү айырмалоо керек. Акыркысынын өлчөмү камера сенсорунун активдүү аймагынын параметрлерине тиешелүү, адатта анын форматынын өлчөмү менен аныкталат.
Бирок, так пропорциялар тараптардын катышына жараша өзгөрүп турат жана сенсордун номиналдык өлчөмдөрү, өзгөчө телецентрдик линзалар жана жогорку чоңойтуулар үчүн колдонмо катары гана колдонулушу керек. Сенсордун өлчөмүн пикселдин өлчөмүнөн жана жигердүү пикселдердин санынан түз эсептеп, линзанын дааналыгын текшерүүгө болот.
Таблица абдан көп колдонулган сенсорлордо табылган пикселдик өлчөмдөр менен байланышкан Nyquist чегин көрсөтөт.
| Пикселдин өлчөмү (мкм) | Коптошкон Nyquist чеги (лп/мм) |
| 1, 67 | 299, 4 |
| 2, 2 | 227, 3 |
| 3, 45 | 144, 9 |
| 4, 54 | 110, 1 |
| 5, 5 | 90, 9 |
Пикселдердин өлчөмү азайган сайын, lp/mm менен байланышкан Nyquist чеги пропорционалдуу түрдө көбөйөт. Объектте көрүнө турган абсолюттук минималдуу чечилүүчү такты аныктоо үчүн көрүү талаасынын сенсордун өлчөмүнө болгон катышын эсептөө керек. Бул ошондой эле негизги көбөйтүү катары белгилүү.(PMAG) системалары.
PMAG тутуму менен байланышкан байланыш сүрөт мейкиндигинин дааналыгын масштабдоого мүмкүндүк берет. Адатта, тиркемени иштеп чыгууда, ал lp/мм менен эмес, микрондордо (мкм) же дюймдун бөлчөктөрүндө көрсөтүлөт. Линзанын чечүүчүлүгүн z тандоону жеңилдетүү үчүн жогорудагы формуланы колдонуу менен объекттин эң жогорку резолюциясына тез өтсөңүз болот. Ошондой эле көптөгөн кошумча факторлор бар экенин эстен чыгарбоо керек жана жогорудагы чектөө көптөгөн факторлорду эсепке алуу жана аларды теңдемелерди колдонуу менен эсептөө татаалдыгына караганда бир топ ката кетирет.
Фокустук узундукту эсептөө
Сүрөттүн чечилиши – андагы пикселдердин саны. Эки өлчөм менен белгиленген, мисалы, 640X480. Эсептөөлөр ар бир өлчөм үчүн өзүнчө жүргүзүлүшү мүмкүн, бирок жөнөкөйлүк үчүн бул көп учурда бирге кыскартылат. Сүрөттө так өлчөөлөрдү жүргүзүү үчүн сиз аныктагыңыз келген эң кичинекей аймак үчүн эң аз дегенде эки пикселди колдонушуңуз керек. Сенсордун өлчөмү физикалык көрсөткүчкө тиешелүү жана, эреже катары, паспорттук маалыматтарда көрсөтүлгөн эмес. Сенсордун өлчөмүн аныктоонун эң жакшы жолу - андагы пикселдик параметрлерди карап, аны тараптардын катышына көбөйтүү, бул учурда линзанын чечүүчү күчү начар кадрдын көйгөйлөрүн чечет.
Мисалы, Basler acA1300-30um камерасынын пикселдик өлчөмү 3,75 x 3,75 ум жана 1296 x 966 пиксель чечими бар. Сенсордун өлчөмү 3,75 мкм x 1296 х 3,75 мкм x 966=4,86 x 3,62 мм.
Сенсордун форматы физикалык өлчөмдү билдирет жана пикселдин өлчөмүнөн көз каранды эмес. Бул жөндөө үчүн колдонулаткамера кайсы линзага туура келерин аныктаңыз. Алардын дал келиши үчүн линзанын форматы сенсордун өлчөмүнөн чоңураак же ага барабар болушу керек. Эгерде пропорциясы кичинераак линза колдонулса, анда сүрөт виньеттүү болот. Бул сенсордун объектив форматынын четиндеги жерлери карарып калат.
Пикселдер жана камера тандоо
Сүрөттөгү объекттерди көрүү үчүн алар кошуна пикселдер менен биригип кетпеши үчүн алардын ортосунда жетиштүү боштук болушу керек, антпесе алар бири-биринен айырмаланбай калат. Эгерде объекттер бир пикселден болсо, алардын ортосундагы бөлүнүү да жок дегенде бир элемент болушу керек, мунун аркасында чындыгында эки пиксель өлчөмүнө ээ болгон жуп сызыктар пайда болот. Бул камералардын жана линзалардын резолюциясын мегапикселде өлчөөнүн туура эместигинин себептеринин бири.
Чынында тутумдун чечмелөө мүмкүнчүлүктөрүн сызык жуптарынын жыштыгы боюнча сүрөттөө оңой. Мындан улам пикселдин өлчөмү азайган сайын, сиз кичине санариптик элементтерге кичирээк объекттерди коюп, алардын ортосунда азыраак орун калтырып, дагы эле тарткан объектилериңиздин ортосундагы аралыкты чече аласыз, анткени чечилиш көбөйөт.
Бул камеранын сенсору ызы-чууну же башка параметрлерди эске албастан объекттерди аныктоонун жөнөкөйлөштүрүлгөн модели жана идеалдуу жагдай.
MTF контраст диаграммалары
Көпчүлүк линзалар идеалдуу оптикалык системалар эмес. Линзадан өткөн жарык белгилүү даражада бузулууга дуушар болот. Муну кандай баалоо керек деген суроо туулатдеградация? Бул суроого жооп берүүдөн мурда “модуляция” түшүнүгүнө аныктама берүү зарыл. Акыркысы - берилген жыштыктагы контрасттын өлчөмү. Ар кандай өлчөмдөгү же жыштыктагы (аралык) деталдардын модуляциясын же контрастын аныктоо үчүн линза аркылуу тартылган реалдуу дүйнө сүрөттөрүн талдап көрүүгө аракет кылса болот, бирок бул өтө мүмкүн эмес.
Анын ордуна, алмашып турган ак жана кара сызыктардын жуптары үчүн модуляцияны же контрастты өлчөө бир топ оңой. Алар тик бурчтуу тор деп аталат. Тик бурчтуу толкундук тордогу сызыктардын аралыгы – бул жыштык (v), ал үчүн линзанын модуляциясы же контраст функциясы жана резолюция см менен өлчөнөт.
Жарыктын максималдуу көлөмү жарык тилкелеринен, ал эми эң азы караңгы тилкелерден келет. Эгерде жарык жарыктык (L) менен ченесе, модуляцияны төмөнкү теңдеме боюнча аныктоого болот:
модуляция=(Lmax - Lmin) / (Lmax + Lmin), бул жерде: Lmax – тордогу ак сызыктардын максималдуу жарыктыгы, ал эми Lmin – караңгы сызыктардын минималдуу жарыктыгы.
Модуляция жарык менен аныкталганда, ал көбүнчө Мишельсон контраст деп аталат, анткени контрастты өлчөө үчүн жарык жана караңгы тилкелердин жаркыраган катышын алат.
Мисалы, белгилүү бир жыштыктын (v) жана модуляциянын төрт бурчтуу толкун торчосу жана бул тордон линза аркылуу чагылдырылган караңгы жана жарык аймактардын ортосундагы мүнөздүү контраст бар. Сүрөттүн модуляциясы жана ошентип линзанын контрасты берилген жыштык үчүн ченелеттилкелер (v).
Модуляцияны өткөрүү функциясы (MTF) стимулдун (объекттин) модуляциясына бөлүнгөн сүрөттүн M i модуляциясы катары аныкталат M o, төмөнкү теңдемеде көрсөтүлгөндөй.
|
MTF (v)=M i / M 0 |
USF сыноо торлору 98% жаркыраган лазердик кагазга басылган. Кара лазердик принтер тонеринин чагылышы 10%га жакын. Ошентип, M 0 мааниси 88%. Бирок адамдын көзүнө салыштырмалуу тасманын динамикалык диапазону чектелүү болгондуктан, M 0 негизи 100% же 1 деп божомолдоого болот. жөнөкөй теңдеме:
|
MTF (v)=Mi |
Ошентип, берилген тор жыштыгы үчүн MTF лентасы (v) бул жөн гана объектив аркылуу пленкага тартылганда өлчөнгөн тордун модуляциясы (Mi).
Микроскоптун чечилиши
Микроскоптун объектисинин резолюциясы – бул окулярдын көрүү талаасындагы эки башка чекиттин ортосундагы эң кыска аралык.
Эгер эки чекит резолюцияңыздан бири-бирине жакыныраак болсо, алар бүдөмүк болуп, позициялары так эмес болуп калат. Микроскоп жогорку чоңойтууну сунуш кылышы мүмкүн, бирок линзалар сапатсыз болсо, натыйжада начар чечилиш сүрөттүн сапатын начарлатат.
Төмөндө Аббе теңдемеси, бул жерде резолюциямикроскоптун объектисинин күчү z - колдонулган жарыктын толкун узундугун 2ге бөлгөнүнө барабар чечүүчү күч (объекттин сандык апертурасы).
Бир нече элементтер микроскоптун чечүүчүлүгүнө таасир этет. Жогорку чоңойтууда орнотулган оптикалык микроскоп бүдөмүк, бирок ал дагы эле линзанын максималдуу резолюциясында болот.
Объекттин санариптик диафрагмасы чечилишке таасирин тийгизет. Микроскоптун объективинин чечүүчү күчү линзанын жарыкты чогултуу жана объективден белгиленген аралыктагы чекитти чечүү жөндөмүн көрсөткөн сан. Линзанын чече ала турган эң кичинекей чекити чогулган жарыктын толкун узундугуна пропорционалдуу, апертуранын сандык санына бөлүнөт. Демек, чоңураак сан линзанын көрүү талаасындагы эң сонун чекитти аныктоо жөндөмдүүлүгүнө туура келет. Линзанын сандык апертурасы да оптикалык аберрацияны оңдоонун көлөмүнө жараша болот.
Телескоптун линзасынын чечилиши
Жарык воронкасы сыяктуу телескоп тешиктин аянтына жараша жарыкты чогулта алат, бул касиет негизги линза болуп саналат.
Адамдын көзүнүн караңгылыкка ылайыкталган карегинин диаметри 1 сантиметрден азыраак, ал эми эң чоң оптикалык телескоптун диаметри 1000 сантиметрди (10 метр) түзөт, ошондуктан эң чоң телескоп коллекцияда миллион эсе чоң. адамдын көзүнө караганда аймак.
Ошондуктан телескоптор адамдарга караганда бүдөмүк объекттерди көрүшөт. Электрондук аныктоо сенсорлорун колдонуп, жарыкты көп саат бою топтогон түзмөктөрүңүз бар.
Телескоптун эки негизги түрү бар: линзага негизделген рефракторлор жана күзгүгө негизделген чагылдыргычтар. Ири телескоптор чагылдыргыч болуп саналат, анткени күзгүлөр тунук болушу шарт эмес. Телескоптун күзгүлөрү эң так конструкциялардын бири. Бетинде жол берилген ката 10 метрлик тешик аркылуу адамдын чачынын туурасынын 1/1000 түзөт.
Күзгүлөр илинип калбашы үчүн чоң калың айнек плиталардан жасалчу. Бүгүнкү күзгүлөр ичке жана ийкемдүү, бирок компьютер тарабынан башкарылат же башка жол менен сегменттерге бөлүнөт жана компьютердик башкаруу аркылуу тегизделген. Астрономдун максаты алсыз нерселерди табуу милдетинен тышкары, алардын майда деталдарын көрүү. Деталдарды таануу даражасы резолюция деп аталат:
- Туура эмес сүрөттөр=начар чечим.
- Таза сүрөттөр=жакшы чечим.
Жарыктын жана дифракция деп аталган кубулуштардын толкундуу табиятынан улам, телескоптун күзгүсүнүн же линзасынын диаметри телескоптун диаметрине салыштырмалуу анын акыркы чечүүчүлүгүн чектейт. Бул жердеги резолюция тааный турган эң кичинекей бурчтук деталдарды билдирет. Кичинекей маанилер сүрөттүн эң сонун деталдарына туура келет.
Радиотелескоптор жакшы чечүүнү камсыз кылуу үчүн абдан чоң болушу керек. Жердин атмосферасытурбуленттүү жана бүдөмүк телескоп сүрөттөрү. Жер астрономдору аппараттын максималдуу резолюциясына сейрек жете алышат Атмосферанын жылдызга турбуленттүү таасири көрүү деп аталат. Бул турбуленттүүлүк жылдыздардын «жыбыртуусуна» себеп болот. Атмосфералык бүдөмүк көрүнүштөрдү болтурбоо үчүн астрономдор телескопторду космоско учурушат же аларды атмосфералык шарттары туруктуу бийик тоолорго коюшат.
Параметрлерди эсептөө мисалдары
Canon линзасынын чечкиндүүлүгүн аныктоо үчүн берилиштер:
- Пикселдин өлчөмү=3,45 мкм x 3,45 мкм.
- Пикселдер (Ж x V)=2448 x 2050.
- Каалаган көрүү талаасы (горизонталдуу)=100 мм.
- Сенсордун чечилишинин чеги: 1000/2x3, 45=145 лп/мм.
- Сенсордун өлчөмдөрү:3,45x2448/1000=8,45 мм3, 45x2050/1000=7,07 мм.
- PMAG:8, 45/100=0,0845 мм.
- Линзанын чечилиши: 145 x 0,0845=12,25 лп/мм.
Чынында, бул эсептөөлөр абдан татаал, бирок алар сенсордун өлчөмүнө, пиксел форматына, иштөө аралыкка жана мм менен көрүү талаасына негизделген сүрөт түзүүгө жардам берет. Бул маанилерди эсептөө сүрөттөрүңүз жана колдонмоңуз үчүн эң жакшы линзаны аныктайт.
Заманбап оптика көйгөйлөрү
Тилекке каршы, сенсордун өлчөмүн эки эсеге көбөйтүү линзалар үчүн кошумча көйгөйлөрдү жаратат. Сүрөт объективинин баасына таасир этүүчү негизги параметрлердин бири формат болуп саналат. Чоңураак форматтагы сенсор үчүн линзаны долбоорлоо талап кылаткөп сандаган жеке оптикалык компоненттер, алар чоңураак жана системанын өткөрүлүшү катуураак болушу керек.
1" сенсор үчүн жасалган линза ½" сенсор үчүн жасалган линзадан беш эсе кымбат болушу мүмкүн, ал тургай ал чектелген пикселдик дааналыгы менен бирдей мүнөздөмөлөрдү колдоно албаса да. линзанын чечүүчү күчүн аныктоо үчүн.
Оптикалык сүрөттөө бүгүнкү күндө он жыл мурункуга караганда көбүрөөк кыйынчылыктарга туш болууда. Алар менен колдонулган сенсорлордун дааналыкка талаптары бир топ жогору жана форматтын өлчөмдөрү бир эле учурда кичирейип да, чоңураак да иштетилет, ал эми пикселдин өлчөмү кичирейе берет.
Мурда оптика эч качан сүрөттөө тутумун чектеген эмес, бүгүн чектейт. Кадимки пикселдин өлчөмү 9 мкм болсо, бир кыйла кеңири таралган өлчөмү 3 мкм тегерегинде болот. Чекиттердин тыгыздыгынын бул 81 эсеге өсүшү оптикага терс таасирин тийгизди жана көпчүлүк түзмөктөр жакшы болгону менен, линзаларды тандоо азыр болуп көрбөгөндөй маанилүү.
