|
Разрешение оптической системы.
Мы вступаем на скользкую тропу макрооптической теории. Попытаемся описать то, что делали очень многие до нас, но мы либо не прочитали, либо прочли, но не поняли гениальнось написаного, либо ... В общем, что читать то, что пишут другие, если можно написать самим!
"Чукча - не читатель, чукча - писатель!" Под этим девизом мы двинемся дальше.
Разрешение (Разрешающая способность) - попытка количественной оценки качества изображения, создаваемого оптической системой.
На входе оптической системы возьмем идеально освещенный плоский предмет с идельным контрастом. Сфотографируем его и попытаемся оценить качество полученной картинки.
Смотрим на картинку. Границы предметов потеряли абсолютную четкость, заметно падение контраста, особенно для мелких предметов съемки.
При детальном рассмотрении картинки заметны пиксельные эффекты. Это еще раз говорит, что оптическая система - это не только объектив, но и светочувствительный материал (фотопленка или сенсор).
Давайте начнем именно с ограничений вносимых приемником. Рассмотрим оба типа - и пленку и матричный сенсор.
Пленка представляет собой основу с нанесенной на нее эмульсией - желатиновым слоем, в котором случайным образом распределены зерна (микрокристаллы) галогенидов серебра (основной вид чувствительного к свету материала в практической фотографии). Галогениды серебра имеют свойство поглощать свет и образовывать в качестве ответной реакции на действие света (экспозицию) скрытое изображение. После проявления зерна поглотившие достаточное количество света для образования скрытого изображения восстановятся до серебра, а не несущие скрытого изображения не изменятся во время проявления и будут удалены из эмульсии в процессе фиксирования. Такова, ну очень кратко, теория фотопленки.
Цветные пленки, как правило, имеют три светочувствительных слоя, расположенные один на другом, причем каждый имеет чувствительность только к определенной части спектра благодаря введенным в эмульсию специальным красителям (сенсибилизаторам). Слоев, кстати, делают и большее количество, скажем по два с одинаковым красителем, но разным зерном - это позволяет повысить качество изображения, но это уже технологические детали...
Зерно фотопленки может варьироваться в размере от нескольких до десятков-сотен микрон. Размеры сильно различаются внутри даже одной пленки, а среднестатистический размер варьируется от одного типа пленки к другому. Обычно более высокочувствительные пленки имеют более крупное зерно, хотя чувствительность определяется далеко не только размером зерна.
Размер зерна и расстояние между зернами определяют ограничение на передачу мелких деталей спроецированного на пленку изображения. Даже если объектив сформировал бы идеальное изображение на плоскости пленки, после проявки качество системы оказалось бы ограниченным разрешающей способностью пленки. Обычно пленки способны "разрешить" 50-100 линий на милиметр. Т.е. между центрами двух абсолютно черных штрихов, разделенных белым промежутком, расстояние составляет 10-20 микрон. При этом изображение еще "разрешимо", т.е. имеет минимальный контраст между черным и и белым штрихами, которые "посерели" из-за исчезновения между ними четкой границы. Минимально разрешимым контрастом принято считать величины 5-10%. Этот критерий исходит из чувствительности к контрасту человеческого глаза при визуальной оценке разрешения.
Применяемый в цифровых фотоаппаратах сенсор представляет из себя матрицу регулярных светочувствительных элементов, каждый элемент которого (пиксель) преобразует оптический синал и в электрический, который оцифровывается и запоминается. Цветоделение обычно осуществляется матричным фильтром периодической структуры, пропускающим на пиксель лишь одну составляющую (обычно красную, зеленую или синюю).
Регулярность пиксельных структур в сенсоре делает его более удобным для нашего рассмотрения, ведь и расстояния между центрами пикселей (правельнее, кажется, говорить "пикселов") не случайны как между зернами в пленке, а четко определены для каждой модели камеры. Но в регулярных структурах кроется и недостаток: мелкое изображение, попадая на такую структуру будет сильно зависить от позиции на матрице. Примером такого эффекта является муар - наложение сетки на сетку. Такие "фазовые" эффекты иногда сильно портят картинку и должны приниматься во внимание и в нашей "макротеории", т.к. накладывают отпечаток на разрешение системы....
Надо сказать, что технология сенсоров быстро совершенствуются, появляются пиксели в виде сот, цветные слои располагают последовательно (как у пленки), ставят интегрирущие микролинзы, фильтры, делают обработку изображения перед записью ее в файл, что, естественно, сказывается на качестве изображения.... Уменьшается и величина пикселя, что приводит к тому, что минимальное оптическое пятнышко покрывает много пикселей и, естественно, эффекты "оцифровки" становятся визуально незаметнее.
Таково, кратко и схематично, влияние приемной системы на качество изображения.
Следующий раздел расскажет о влиянии объектива на оптическое разрешение
| 
