Интереса ради, сфотографировав лист с мирой, выяснил, что мой 10-ти мегапиксельный фотоаппарат на практике на черно-белом изображении дает в 4 раза меньше (2.5 мегапикселя).
То есть практическое разрешение по горизонтали в 2 раза меньше заявленного.
Почитал фото-форумы, по информации из них основные потери - в объективе.

Объясняется это в основном так:
есть некое "пятно рассеяния", то есть минимальная по размеру точка которая может быть сфокусирована в плоскости матрицы.

Или еще параметр- "разрешающая способность объектива"- сколь пар черно-белых полосок (максимальная контрастность) может быть спроецировано на 1 мм длины стороны матрицы.

Это зависит от "качества объектива".


А вот чем определяется это качество? точностью полировки линз- правильным выдерживанием кривизны поверхности?
Или шероховатостью этой поверхности?
Можно это объяснить на основе хода лучей через линзу(разный путь лучей?) ?

И еще: из наблюдений, чем больше объектив, тем он "качественнее".

Каким образом выяснили?

В оптике не очень соображаю, но помню, что есть дифракционный предел разрешающей способности по углу, приблизительно равный (в радианах) lambda/D, где lambda - длина волны света, а D - диаметр пучка. Видимо, диаметр пучка приблизительно равен диаметру линзы объектива. Наверное, если пучок сужается внутри объектива (диафрагма), то диаметр пучка ещё меньше.

Не знал, что эти "полоски" так называются. А какая камера? Размер матрицы? Я как-то раньше не задумывался, что у оптики ведь тоже разрешающая способность есть. Думал, что увеличение мегапикселей только к бОльшим шумам приводит, а тут ведь еще и до шумов проблемы. Будет чем еще манагеров посылать, поющих про мегапиксели!!! Вот куда в Sony Ericsson Satio камера на 12 мпикс? ИМХО, в телефоне 1 мпикс выше крыши, для фотканья объявлений. Я представляю, какие ужасные фотки будут на этой камере, а бабла за эти пиксели не меньше трети от стоимости содрали. Я вот смотрю, Canon в своей G11 уменьшили пиксели до 10, в сравнении с G9 (12) и G10 (14,7) при неизменном размере матрицы. Я, когда увидел G10 год назад, сильно разочаровался в Canon, но, видимо, т. к. это далеко не бюджетная мыльница, то полные ламеры ее, наверное, не покупали (если только для понта), а тот, кто хоть чуть в теме, выбирали более дешевую G9 и что-то подобное. Вот в G11 только всё-равно не пойму, за что такие бабки спрашивают, в сравнении с G9. Светочувствительность выше, но вряд ли она такая часто нужна, т. к. только шуметь сильно начинает (возможно из-за этого и уменьшили разрешение), вспышка на 7 м, против 4 м - тоже не особый аргумент, система автофокуса другая какая-то - не изучал, но на автофокус G9 не жалуюсь, зум меньше на единицу. Короче, не понимаю.

Именно так.
Как уже сказано выше, дифракционный предел по Рэлею считается как sin(theta)=1,22lambda/D где theta - угол между пучками, lambda - длина волны, D-диаметр входного зрачка объектива.
Пусть f -фокусное расстояние объектива, тогда в центре можно считать, что разрешаемое расстояние d = f*sin(theta) (для малых углов считаем гипотенузу равной длинному катету, или, что то же самое, синус равный тангенсу и равный углу в радианах)
Итого d = f * 1.22 * lambda / D = 1.22 * lambda * F, где F - диафрагменное число.
Итого для 0,55микрона (зелёный) при диафрагме 4 имеем 1.22 * 0.55 * 4 = 2.7микрона, а у нынешних перенапиханых пикселами матриц гиперзумов пиксел 1,8-2мкм

А 2,7 микрона пиксел - это времена Nikon CP8800, Olympus C8080, Canon PS A610, Canon PS Pro-1. А у древнего Olympus C2100 было 3,9мкм (ну конечно, 2МП на сенсоре 1/2" - видел с него кадры, очень и очень прилично).
Для справки
8.2мкм Canon EOS-5D, Canon EOS-1D markII/markII-N
7.8мкм Nikon D50, D70; Pentax *istD/DL/DS/DS2
7.4мкм Canon EOS-300D
6.4мкм Canon EOS-350D, EOS-20D, EOS-20Da
5.9мкм Nikon D200, D80; SONY DSLR-A100, SONY DSC-R1
5.7мкм Canon EOS-400D
5.5мкм Nikon D2x
5.3мкм Olympus E300, E500
Давно не заглядывал что там делается, сейчас глянул - G9 - 1.89мкм, G10 - 1.71мкм, G11 - 2.08мкм.

Шаг пикселов для зелёного при этом в два раза больше, т.е. для пиксела 1,8-2мкм выходит как бы 2,7 таки меньше, чем 3,6-4мкм, но ведь по Рэлею это предел разрешения, там контраст падает в пять раз.

Если теперь добавить то, что у мелкого пиксела больше "пиксельные" шумы, т.е. они раньше начинают маскировать малоконтрастные объекты, то выходит, что при одинаковом размере сенсора реальное разрешение 10 и 12 мегапикселов практически не различается даже на полностью открытой дырке (минимальном дифракционном кружке). Ну и объективы не все дотягивают до дифракционного предела даже по центру, не говоря уже о сторонах или углах кадра.

а-а-а-а!!!!
Это усё. Там же пикесл небось 1,3мкм или что-то в этом духе. Да тут я уже и не знаю, как часто "красные" носители заряда (т.е. полученные от 0,7мкм кванта, прошедшего красный светофильтр) будут оказываться в соседних "синих" да "зелёных" пикселах. Толи за счёт туннелирования (у мелкого пиксела он весь становится "краевой зоной" при барьерах между пикселами), толи при косых лучах.
Вы не задумывались, почему раньше на компактах диафрагма 2,0 ещё встречалась, а сейчас уже не очень-то?
Мне кажется, что кроме цены есть ещё фактор - в комбинации с микролинзами, повышающими эффективность сбора света, косые лучи от широко раскрытой дырки ещё более "закашиваются" и, особенно для глубже проникающего красного, фотоны прекрасно уходят за стоп-каналы под соседние пикселы и порождают носители там. И чем больше открыта дырка, тем этот эффект сильнее, особенно для пиксела, размер которого меньше средней глубины проникновения фотонов.

Вот как раз еще про относительные положения штрихов миры и ячеек матрицы. Так что, Serj78, можно еще попробовать несколько снимков сделать и посмотреть разницу разрешения - может получше будет.
А уж этими пикселями мозг напрочь промыли - пикселов всё больше и больше, стоимость всё больше и больше, а снимки всё хуже и хуже!!!
Кстати, смотрю, на сайте добавили реальный размер матрицы в мыльницах. В свое время с большим трудом удалось откопать информацию о том, что число, позиционируемое (если вообще показывают!!!) торгашами, как диагональ матрицы мыльниц в дюймах (например, 1/3''), надо умножить на коэффициент порядка 2/3 - 3/4. Для G9-G11 получается порядка 0,64, т. е. инфу нарыл не "левую". Но причина таких обозначений явно замыливание мозгов ламерам, т. к. никакой логики, связанной с фотографией не просматриватся. Для камер полупрофессионаьного класса и выше такой мути уже нет, т. к. потенциальный покупатель соответствующий. Наверняка и там есть свои "маркетинговые ухищрения", но, чтобы не напороться на них, надо уже совсем профессионально этим заниматься.

Дифракционый предел возникает, как я понимаю из-за волновых свойств света ( огибание волной препятствия).
А ведь разрешающая способность объектива на практике намного ниже его.
Более того, два разных объектива с одинаковыми фокусными расстояниями и светосилой могут иметь разную разрешающую способность.
Какими параметрами линз и объектива в целом обеспечивается разрешающая способность?

Причина таких обозначений (помните хохму про связь между размерами ускорителя для ракеты и ширину задницы лошади римлян) в том, что сенсоры поначалу разрабатывались для телевидения, под готовую сетку объективов. А объективы - под сетку видиконов. А видиконы маркировались по наружному диаметру, по стеклу.
Итого сенсор "1/2дюйма" рассчитан на работу с объективом "под видикон 1,5 дюйма", т.е. имеет ту же фоточувствительную область, что и видикон с наружным диаметром 1/2 дюйма, т.е. диагональ 65-70% от диаметра. И производители ещё со времени чисто "ТВ-шных" по разрешению сенсоров так их и маркируют - "формата 1/2 дюйма" а не "с диагональю 2 дюйма". Вот и всё.
И, кстати, отношение сторон у этих сенсоров тоже "телевизионное" 4:3.

А полноформатные и "слегка кропнутые" сенсоры - это уже область фото- а не ТВ- техники, а тут плёнка всегда мерялась "нормальными" милиметрами, вот и у сенсоров указывается реальный формат.


Да, кстати, читать тут http://www.afanas.ru/ROF/
и обсуждение с пояснениями тут http://www.afanas.ru/forum/viewtopic.php?t=2 (старое) и тут
http://www.afanas.ru/forum/viewtopic.php?t...3ea72c57e4f48af (новое)
Я давно туда не заглядывал, в какой-то момент пошли обсуждения "по десятому кругу" по всё той же причине - новички не читают старые темы и не ищут свои вопросы, скучновато стало, а времени мало.

Причем видикон и п/п матрица мыльницы? ИМХО для вышеназванного мной действа. Заметьте, на зеркалках Вы такого обозначения не найдете, т. к. пользователями оных алогичность такого обозначения очевидна и производителю это только неоправданные маркетинговые издержки!!!

По моему мнению - не намного. Особенно по центру кадра и после диафрагм 5,6..8. На полностью открытой дырке - да, сильно сказываются остальные причины. Пробовал что-то прикидочно померять на своей первой "цифре" - EOS300D с китом. В пределах погрешности "-30+50%" на диафрагме 22 (где релеевский предел уже в три раза больше пиксела) даже то, что многие называют "затычкой для тушки, а не объективом" - соответствет дифр. пределу.


"какая-какая.. откуда я знаю, какая она живая?"
Качеством линз и сборки, чем же ещё. А вот что входит в понятие "качество" - ну не знаю :-)

При том, что кучу пикселей для фото производители сенсоров начали упаковывать в тот же конструктив и на тот же физический размер кристалла, и тестировать на том же оборудовании, который используется ими и для ТВ сенсоров, а блоха а ТВ сенсоры подбивались под объективы для видиконов. "связь времён".

Да основная масса покупателей "мыльниц", равно как и их продавцов, вообще не знают что это такое и им это по барабану. Некое условное число, которое вообще превратилось в "матрица 2,33 дюйма" для 1/2,33.
Производители просто оставили то же обозначение для тех же форматов, которые они уже делали, вы же не клянёте Атмел или Микрочип за то, что они называют FUSE то, что давным-давно, ещё для ультрафиолетово-стираемых кристаллов, а не для флеша - перестало быть пережигаемыми перемычками. Многие нынешние пользователи микроконтроллеров и подавляющее большинство пользователей "флешек" (USB/SD/CF/MS) вообще не слышали о "пережигаемых" ПЗУ-шках. Ну и что?

Кстати, у "трубочных" мониторов и телевизоров та же фигня - 14" 15" ... - это "калибр" трубки, а не видимая диагональ, видимую указывали отдельно. На фотоаппаратах не указывают - кому не надо, тому и нечего, а кому действительно надо надо - и так узнают вместе с остальными параметрами из документации производителя сенсора (а кенон в EXIF указівает количество пикселов на дюйм в параметрах resolution).
Вам-то какое дело до истинной диагонали, пока Вы не начали вникать в размер пиксела и т.п.? Площадь сенсора 1/1,8" почти в два раза больше площади сенсора 1/2,5" независимо от того, какие это дюймы - реальные или "форм-факторные", соответственно ниже шумы на кадр (можно даже мегапикселы не смотреть - при ресемплинге до гораздо меньших "мониторных" или "бумага10*15-тельных" двух МП это не важно, достаточно сравнить площади сенсоров).

Там исторически таких обозначений никогда не было. В фото-технике шли от стеклянных же пластинок, но "воттакенного" размера, который всегда указывался в H*W реальных размерах, а не в условной диагонали. Дошли до широкой, потом узкой плёнки, потом до кремния. "Сохраняя традиции".
А "мыльничные" сенсоры произошли от "телевизионных".

Тоже верно.

Так из этих dpi размер матрицы не следует.


Это понятно, что по площади можно оценивать, но хотелось таки до истины докопаться, т. к. торгашные доводы вызывали сомнение.


Ну, наверное, Вы правы. Может и слишком плохо думал я про маркетологов!

ну так умножить focal plane resolution на число пикселов :-)

Совершенно верно. Изготовить объектив с дифракционным качеством изображения - задача весьма сложная. И дело не только в точности изготовления. Разрешающая способность характеризуется функцией передачи модуляции, она же оптическая передаточная функция, она же modulation transfer function (MTF). Характеризует зависимость контраста изображения от пространственной частоты.
Как это характеризует разрешающую способность? Да очень просто! Вы видели, что если сфотографировать миру, то чем выше частота линий (они ближе друг к другу), тем сложнее различить переход между черной и белой линией (падает контраст изображения). Выше определённой частоты линии становятся вообще неразличимыми (контраст упал до очень маленькой величины).
Даже объектив, изготовленный с нулевыми отклонениями, совсем необязательно будеть иметь идеальную (дифракционно ограниченную) функцию передачи модуляции. На неё оказывают влияние аберрации, которые в свою очередь зависят от оптической схемы объектива (положения оптических элементов, материала, радиуса кривизны линз). Для объективов с фиксированным фокусным расстоянием задача оптимизации решается значительно проще, чем для "зумов". Отсюда высокая цена последних и разное качество изображения на разном фокусном расстоянии. Но и высококачественные "фиксы" сделать очень сложно. В ход идут ухищрения в виде специальных оптических материалов, асферических линз и т.д. Так что стоят они тоже недешево.
Вид MTF и качество изображения зависят от величины диафргагмы. Наиболее сложно сделать светосильный высококачественный объектив. С прикрытием диафрагмы, качество улучшается, пока не достигнет дифракционного предела. При дальнейшем прикрытии качество уже начинает ухудшаться.
Серъезные фирмы приводят графики MTF для своих объективов (как мы уже привыкли, часто для разных условий измерения ). Вот пример для недешевого объектива, стоимостью более тысячи американских президентов http://www.usa.canon.com/consumer/controll...p;modelid=11924
И у него функция передачи модуляции ограничивается не только дифракцией.

Даже объектив, изготовленный с нулевыми отклонениями, совсем необязательно будеть иметь идеальную (дифракционно ограниченную) функцию передачи модуляции. На неё оказывают влияние аберрации, которые в свою очередь зависят от оптической схемы объектива (положения оптических элементов, материала, радиуса кривизны линз).



Кстати, абберации (ошибки, или погрешности изображения в оптической системе, вызываемые отклонением луча от того направления, по которому он должен был бы идти в идеальной оптической системе ) тоже бывают разные, например, сферическая, хроматическая (дисперсия). Все их надо компенсировать, поэтому в объективе так много линз. Хотя, Сферическая, например, уменьшается при уменьшении отверстия, зато дифракция увеличивается. В общем, эта целая наука.

Мне показалось, что ни один участник дискуссии не упомянул АА-фильтр
Имхо без учета его влияния, все выполненные расчеты становятся неточными.

PS: также не соглашусь с заявлениями о вреде мегапикселей.
Перейдя с 6мп цз камеры на 12 мп, я очень хорошо ощутил прибавку детализации при использовании телеобъектива.
По крайней мере, надо указывать задачу, в которой проявляется вредность мегапикселей.

При условии сохранения физического размера матрицы. Грубая качественная прикидка: увеличили количество пикселов при сохранении размера матрицы - площадь пикселей уменьшилась, света стало попадать меньше, уровень полезного сигнала снизился при том же уровне шумового сигнала - отношение сигнал/шум уменьшилось. Вот и вся арифметика. При хорошем освещении - да, можно и не ощутить этого, но ощутить увеличение разрешения, но попробуйте сравнить снимки при плохой освещенности.

Ну это всего лишь теория
А практически все обстоит совсем по другому. 12 Мп матрица не только дает солидное преимущество при хорошем свете, но и имеет более высокую чувствительность - исо 6400 против 3200 у 6 мп матрицы. При этом попиксельный шум на исо 3200 у 12 мп матрицы по крайней мере не сильнее.
Также как информация для размышления - можно сравнить работу матриц D3 и D3s

PS: Кроме АА-фильтра на картинку заметное влияние окажет ее метод визуализации. Это может быть камерный jpeg с различными настройками шумодава и "программной резкости", либо преобразование проводилось в каком-нибудь конвертере. Различные конверторы различаются вариантом дебайеризации и различными настройками, соответственно и получаемой детализацией на выходе
Так что до "физического уровня" не так то просто добраться, а тем более составить его математическую модель

как это до физического уровня не добраться? берёте оригинальный RAW и колупаетесь. dcraw вам в помощь.

Воот! Это уже правильный подход!
Но ни один из участников обсуждения его не озвучил.

А на практике повышение чувчтвительности метриц - это исключительно следствие прогресса в технологии производства метриц. Если сравнивать матрицы одного технологического уровня у "мыльниц" с их 1/2" матрицей и full frame зеркалок, то получится, что у Canon 5D с 13 МП более чем рабочая чуствительность 800, а у "мыльниц" того же периода выпуска с 8 МП - на 200 уже заметное зерно. У 5D MarkII резкое повышение чувствительностти произошо из-за перехода на новые метрицы, а не потому, что матрица стала 22 МП. То есть более правильным было бы для производителей "мыльниц" не гнаться за абсолютно никому не нужными (кроме гадов-маркетологов) мегапикселями, а идти по пути увеличения чувствительности.

Определяется: точностью изготовления линз, аберрациями (которые полностью скомпенсированы быть не могут),
качеством стекла, дифракцией, пост-обработкой изображения.
В зависимости от условий съемки те или иные параметры могут становиться определяющими.

и уровня технологии (кремний, микролинзы, ... вплоть до АЦП и трассировки плат).


А Вы уверены, что это матрицы одного уровня технолгии? Скажем, для кенона сравнивать можно A610 и A620 между собой, но не с A630 и A640, которые можно сравнивать между собой, а между этими двумя парами произошло изменение технологии. Насколько я знаю, уменьшена площадь нефоточувствительной части пиксела и микролинзы хитрее стали.
А вот если сравнивать А610 и А620 при одинаковых настройках камер, то заметно, что на малых ISO и ярком освещении, контрастных объектах 620-ый по разрешению выигрывает, а вот на высоких ISO и малоконтрастных объектах разница уже малозаметна.

А Вы что, про dcraw document mode не слышали? (типа очень удивлённый смайлик).
На такую глубину обсуждение ещё не забиралось.

"до физического уровня" я "добирался" на парах соневских матриц ICX405/ICX409, ICX255/ICX259, подключенных к одним и тем же усилителям/АЦП и с теми же объективами (в том числе физически одним и тем же, а не просто по одной схеме собранным). ICX055/ICX059 сравнивались в незначительных количествах (059-ых было только несколько штук для поиграться и этот параметр мы тогда, кажется, не смотрели вообще).
Никакой "неизвестной внутрикамерной обработки" и быть не могло, всё собственное.
На малоконтрастных (ну, 2-5%) объектах при большом усилении перед АЦП (~"большом ИСО") разрешение в горизонтальном направлении (где у xx9-ых матриц в полтора раза больше пикселов, чем у xx5-ых) практически не отличается. Вот такая "всего лишь теория". А физика у этих сенсоров и многомегапиксельных фотографических достаточно одинаковая. Некоторые вещи только усугубляются из-за ещё меньшего размера пиксела.

Уверен, что технологии абсолютно разные
Просто EUrry писал только про площадь матрицы, вот я и добавил этот контрпример.


Поэтому я и пишу про выбор разрешения матрицы в контексте задачи. Например, если снимать в студии, то минимальные ИСО дадут возможность хорошо проявить себя многопиксельной матрице. А для вечернего репортажа нужна, несомненно, абсолютно другая матрица.



Нет там никакого резкого повышения чувствительности
Если привести его к 12 мп и сравнить с D5000 на средних и высоких ИСО, то шумы будут точно такие же.
У 7D на 12 мп шумы будут больше, чем у D5000.
Миф про чувствительность возник во время шумной компании по анонсу 5D2, когда бессовестные личности цинично по всем форумам разбрасывали зашумодавленные до пластика примеры, утверждая, что шумодав отсутствует.

Кстати, я не вижу ничего плохого в увеличении количества мегапикселей. Что мешает при 20МП и плохом освещении взять шумодав и усреднить, например 4ре соседних пикселя. Получится разрешение 5МП - вполне нормально, по моему.
А во вторых, ребята на фотофорумах обсуждали - шум при печати на бумаге совсем не так заметен, как на мониторе. Точнее почти не заметен при заметно более высоких ИСО.