Мишень для проверки объектива: Купить мишень для проверки и юстировки точности автофокуса камеры и объектива. Пузырьковый уровень, гнездо для штатива и удобный чехол в комплекте.

Datacolor SpyderLensCal — Фотография Тесты обзоры советы уроки

Spyder LensCal

Существует множество околофотографических легенд, загадок и «страшилок». Ужасный ужас «страшилки» о неверной юстировке объективов и фотоаппаратов знаком большинству фотолюбителей и – без сомнений – входит в пятерку самых обсуждаемых на фотофорумах. Сдается мне, что проблема несколько преувеличена, но она существует и способна доставить массу огорчений, неудобств и хлопот (тем более тестироваться должна конкретная связка «фотоаппарат/объектив»).

Способов проверки точности автофокуса множество: от распечатанных форматом А4 мишеней, снимаемых в магазинах при искусственном освещении под непонятным углом и с неявного расстояния, до профессиональных приспособлений и мишеней в сервисных центрах.

Промежуточный (но способный устранить большую часть возможных огрех и ошибок) вариант: Datacolor SpyderLensCal — фабрично изготовленная мишень для проверки точности автофокуса объективов.

Spyder LensCal

Datacolor SpyderLensCal представляет собой раскладную пластмассовую конструкцию, на которую наклеена контрастная черно-белая мишень. Раскладывается LensCal в полтора движения – мишень поднимается под углом 90 градусов к основанию, градуированная линейка защелкивается под углом 45 градусов к мишени – легко и непринужденно. Основание пластмассовое, с пузырьковым уровнем сверху и металлическим 1/4-20 штативным гнездом снизу. Устройство можно использовать как на штативе, так и просто поставив на плоскую ненаклонную поверхность.

 

Комплект поставки:

 В сложенном состоянии много места не занимает, весит не более 250 грамм.

Рядом с Canon EOS 5D

LensCal обескураживает ценой на жалких 3 кусочка пластика. На всех рекламных фотографиях и снимках в обзорах и тестах нет предметов, позволяющих оценить размеры устройства.

Я ожидал, что Datacolor SpyderLensCal будет раза в 2 крупнее, а то и больше. Размер накладывает серьезные неудобства и ограничения.

 

Идея SpyderLenscal проста: предоставить пользователю удобную мишень, которую можно легко совместить с плоскостью матрицы (что позволит избежать ошибок).

Порядок действий:

• установить мишень и фотоаппарат, добиваясь параллельности плоскости мишени и матрицы фотоаппарата. Я использую 2 штатива: легкий Slik U5500 для мишени и обычный CF814 — для фотоаппарата. Помогают пузырьковые уровни.

• Расстояние до мишени ограничено размерами Datacolor SpyderLensCal. Традиционно-рекомендуемое 50-кратное фокусное не работает – получается Карлссоновский «портрет очень одинокого петуха» — мишень выглядит жалко и потеряно. Экспериментально вывел для себя оптимальное расстояние, дающее возможность четко увидеть мишень при просмотре на мониторе и не оставляющее сомнений, что область датчика не превосходит по размерам мишень на Datacolor SpyderLensCal: 10*фокусное (те для объектива 50 мм = 50 см, для 100 мм = 1 метр).

• Освещение – естественное, в идеале достаточное для того, чтобы использовать низкие значения ISO (желательно ISO 100) с выдержкой по меньшей мере в два раза короче известного «1/фокусное расстояние» – особенно, если снимать с рук.

• Делаем несколько (3 – 5) снимков на полностью открытой диафрагме, используя центральный датчик автофокуса и режим OneShot AF, сбивая фокусировку после каждого снимка и заставляя фотоаппарат заново фокусироваться. Вдогонку 1-2 снимка на прикрытой на 1 — 2 ступени диафрагме.

• Для светосильных объективов (f/2 и больше) процесс чуть муторнее: 3-5 снимков на полностью открытой, потом 3-5 на прикрытой на 1 ступень и еще 3-5 – на прикрытой на две ступени. Это позволяет определить присутствие фокус-шифта (смещения точки фокусировки в зависимости от значения диафрагмы), дабы избежать ситуации, когда при тестах все в порядке, а в жизни фокус уходит. Для зумов: 3 серии тестовых снимков – посередине и в крайних положениях.

• Полученные фотографии сгружаются в компьютер и рассматриваются пристально, тщательно, длительно и скрупулезно. Смотрим на линейку и проверяем, что фокус лег точно на «0», а зона резкости равномерно распределена впереди и позади. При неуверенности процесс повторяется (если используете штативы, не спешите все раскручивать и прятать – может понадобится еще одна фотосессия).

• Если все в порядке – празднуем успех. Если фокус уходит – решаем, что делать дальше. Я бы не рекомендовал использовать Datacolor SpyderLenscal для точной подстройки автофокуса (если такая функция присутствует в фотоаппарате) – только для проверки. А подстраивать лучше по традиционной методике.

Два совета:

• При определении расстояния до мишени не лишним будет посмотреть на таблицу расчета ГРИП для вашего объектива, особенно для широкоугольных и темных объективов, способных всю шкалу сделать резкой (например, Samyang 14/2. 8 на полностью открытой диафрагме при съемке с 50 см даст ГРИП в 22 сантиметра). Он-лайн калькуляторов ГРИП множество, мне нравится не перегруженный лишней информацией от DOFmaster (http://www.dofmaster.com/dofjs.html)

• При рассматривании результатов на мониторе очень помогает задирание контрастности и резкости в редакторе до невменяемых значений.

Фокусное 50 мм с 2,5 метров

Ничего сложного и премудрого при условии терпеливости и аккуратности. Интересно проверить точность автофокуса не только для центральной, но и для периферийных точек. Процесс муторный, но можно узнать много нового.

 

Плюсы

• Значительно облегчает процесс тестирования

• Позволяет избежать возможных ошибок

• В большинстве случаев справляется со своей задачей

Минусы

• Цена

• Размер устройства и длина линейки

• Сложности с широкоугольными и темными объективами

Datacolor SpyderLensCal – одна из самых востребованных и часто снимаемых фотомоделей в мире в последние пару-тройку лет. С рекомендациями сложнее – дороговато. Но, если есть сомнения в точности фокуса и неудовлетворенность от результатов, перед «закупкой» новых объективов и если долгими зимними вечерами нравится тестировать и перебирать пожитки, лишним не будет.

ноябрь 2011 года

Автофокус на Canon | «случайный» BLOG

У Canon в США есть этакий главный технический пиарщик – Чак Вестфолл (Chuck Westfall). Ежемесячно он отвечает на вопросы пользователей фототехники Canon на страницах онлайнового журнала TheDigitalJournalist. Ниже приведен перевод его ответа на вопрос о методике подстройки автофокуса на фотоаппаратах Canon.

Точность автофокуса – больной вопрос для владельцев системы Canon: кроме возможных явных технических огрехов/брака очень нередки случаи «несовместимости» конкретных экземпляров фотоаппаратов и объективов этой фирмы, по отдельности отвечающих всем техническим требованиям. Почитайте фотофорумы: вопросы о юстировке объективов и фотоаппаратов Canon появляются если не каждый день, то уж через день точно. Многие пользователи отдают фотоаппарат и объективы на юстировку сразу после покупки. До недавнего времени самостоятельная подстройка автофокуса была возможна только на профессиональных фотоаппаратах Canon, сейчас она «встраивается» практически во все новые модели.

Процесс несложен и состоит из проверки точности фокусировки и внесения поправок при необходимости. Вкратце: Вы делаете серию снимков и смотрите, куда попадает автофокус по отношению к точке, куда фокусировался фотоаппарат. Если автофокус «попадает» точно – подстройки не нужно. Если он либо «перелетает», либо «недолетает» (бек-фокус или фронт-фокус), Вы вносите в фотоаппарат поправку, которая не меняет заводские настройки, а просто говорит фотоаппарату: «Так, навелся? А теперь смести точку фокусировки вперед/назад вот на такую величину». Процесс подстройки автофокуса и состоит в выяснении этой величины и внесения ее в память фотоаппарата. Он бывает двух типов: если фотоаппарат «промахивается» одинаково на всех объективах, то вносится общая поправка, которая будет действовать для любого используемого объектива одинаково; если случилось так, что промахи случаются только на конкретном объективе, то вносится поправка именно для него.

А теперь сама статья.

Подскажите наилучший способ внутрикамерной подстройки автофокуса в mark III?

Вопрос несложный, но ответ будет зависеть от того, какие объективы Вы используете и как. Начнем с того, что существуют два типа внутрикамерной подстройки точности автофокуса в фотоаппаратах Canon EOS 1Ds mark III и EOS 1D mark III: первый подстраивает автофокус для всех используемых объективов на одинаковую величину, второй позволяет подстроить автофокус для 20 объективов на величину индивидуальную для каждого объектива. В обоих случаях диапазон регулировок позволяет внести поправку до +/- 20 с шагом, пропорциональным ГРИП объектива на максимально открытой диафрагме. И в первом и во втором случае, поправка вносится в фотоаппарат, на настройку фокусировки объективов процесс не влияет.

Закончим преамбулу и перейдем к неофициальной процедуре подстройки автофокуса:

1. Установите фотоаппарат на устойчивый штатив

2. Установите мишень для проверки автофокуса. Мишень должна быть достаточно контрастной для работы системы автофокуса, плоской, расположенной параллельно фокальной плоскости фотоаппарата и отцентрированной так, чтобы попасть в поле зрения объектива.

3. Мишень должны быть хорошо и равномерно освещена

4. Расстояние от фотоаппарата до мишени должно составлять не менее 50-кратного фокусного расстояния объектива. Например, для объектива с фокусным расстоянием 50 мм расположите мишень не ближе 2,5 метров (50 мм * 50 = 2500 мм = 2,5 метра)

5. Переключите объектив в режим автофокуса, а фотоаппарат в режим One-Shot AF. Установите центральную точку в качестве точки автофокуса.

6. Делайте тестовые снимки на максимально открытой диафрагме, используя режим Приоритета диафрагмы (Av) или полностью ручной режим (M). Добейтесь правильного экспонирования мишени. Для исключения шумов используйте низкие значения ISO.

7. Если объектив оборудован системой стабилизации изображения, отключите ее.

8. Пользуйтесь спусковым тросиком и/или таймером спуска затвора. Нелишним будет и предподъем зеркала.

9. Сделайте три серии снимков с использованием микроподстройки автофокуса со значениями – 5, 0 и + 5: три последовательных снимка со значением – 5, затем три со значением 0 и 3 снимка со значением + 5.

10. Просмотрите полученные результаты на экране монитора в масштабе 100%.

11. Повторите тестовую съемку с другими значениями подстройки автофокуса, если необходимо. Добейтесь получения наиболее резких фотографий.

12. Введите значение подстройки, на котором Вы получили наиболее резкие снимки, в фотоаппарат.

Еще несколько советов:

Не используйте мишень, расположенную под углом к фотоаппарату, потому что это снизит стабильность работы автофокуса. Не забывайте о том, что сенсор автофокуса фотоаппарата состоит из множества парных линейных групп пикселей. Фокусировка на линии на тестовой мишени, расположенной под углом к фотоаппарату, приведет к тому, что только несколько пикселей из каждой активной группы будут «видеть» мишень. В идеале, контрастная часть мишени должна соответствовать всей площади центрального датчика автофокуса, а сама мишень должна быть расположена строго параллельно фокальной плоскости фотоаппарата.

Для достижения наилучших результатов, перед каждым снимком вручную сбивайте фокусировку, устанавливая объектив на бесконечность, и только после этого позволяйте фотоаппарату фокусироваться.

Возможны незначительные вариации точности автофокуса внутри каждой группы из 3х снимков, даже если они были сделаны с одним значением подстройки. Это совершенно нормально и вызвано допусками системы автофокусировки фотоаппарата.

Подстройка автофокуса проявляется сильнее на длиннофокусных объективах и слабее – на широкоугольных.

Если Вы подстраиваете автофокус на объективе с переменным фокусным расстоянием, имейте в виду, что введенные поправки будут относиться только к фокусному расстоянию, на котором Вы делаете тест. Руководство по эксплуатации советует подстраивать автофокус зум-объективов на максимальном фокусном, но вполне вероятно, что Вам стоит подстроить автофокус зум-объектива на фокусном, которое Вы используете чаще всего.

Может оказаться, что конкретная связка «фотоаппарат + зум-объектив» потребует более серьезной подстройки. В таком случае стоит обратиться в авторизованный сервис-центр Canon для юстировки.

И в завершении: нет «официального» способа подстройки автофокуса. Если Вам кажется, что есть методика, превосходящая предложенную выше – используйте ее. Напоследок: на рынке предлагаются инструменты, призванные облегчить процесс подстройки автофокуса. Один из них — набор LensAlign от RawWorkflow.com

Две самые частые ошибки, допускаемые при подстройке автофокуса: использование мишени, расположенной под углом, и неправильное расстояние до мишени. В остальном – все просто и требует лишь немного времени и терпения.

Небольшое дополнение.

Величина смещения точки автофокуса – по информации того же Чака Вестфолла – пропорциональна ГРИП объектива на полностью открытой диафрагме и составляет 1/8 от половины ГРИП.

Выбор правильного тестового объекта

Компоненты качества изображения | Глубина резкости | Типы тестовых мишеней | Примеры применения

Тестовые мишени полезны при оценке или калибровке производительности системы визуализации или качества изображения. Это может включать устранение неполадок в системе, сертификацию или оценку измерений, а также создание основы для обеспечения хорошей работы системы с другой. Качество изображения может определяться различными компонентами, в частности разрешением, контрастностью, передаточной функцией модуляции (MTF), глубиной резкости (DOF) и искажением; следовательно, один или несколько типов тестовых целей могут быть необходимы или полезны в зависимости от типа конструируемой системы или того, что необходимо измерить. К счастью, существует множество целей, предназначенных для конкретных систем, включая камеры, визуальные дисплеи или даже одну тонкую линзу. Чтобы иметь возможность выбрать правильный тестовый объект, важно сначала понять компоненты качества изображения.

КОМПОНЕНТЫ КАЧЕСТВА ИЗОБРАЖЕНИЯ

Разрешение

Разрешение — это способность системы обработки изображений различать детали объекта. Его часто выражают в количестве пар линий на миллиметр (лп/мм), как показано на рис. 1. Изображение с низким разрешением обычно не имеет мелких деталей и часто размыто, тогда как изображение с высоким разрешением отличается высокой детализацией и четкостью.

Рис. 1: Связь пар линий с прямоугольными волнами

Чтобы проиллюстрировать эту концепцию, представьте, что два квадрата отображаются на пикселях ПЗС-камеры. Предполагая, что первичное увеличение объектива таково, что один квадрат заполняет один пиксель камеры (рис. 2а), если между заполненными пикселями нет места, он будет выглядеть как один большой красный прямоугольник. Однако, если между пикселями будет обнаружено «белое пространство» или пространство, отчетливо отличающееся от исходного цвета пикселя, камера сможет различить два квадрата (рис. 2b). Таким образом, сочетание красного квадрата и «белого пространства» становится одним параллелепипедом на миллиметр, что соответствует двум отдельным пикселям.

Рис. 2: Пара неразрешенных красных квадратов (a) и разрешенных (b)

Контрастность

Контрастность — это измерение разделения между светлыми и темными областями изображения. Более конкретно, контраст — это изменение интенсивности или яркости от одной точки к другой. Он влияет на то, насколько эффективно воспроизводятся различия между объектом и оттенками серого фона. Изображение с самым высоким контрастом — это изображение, в котором черный — это действительно черный, а белый — действительно белый, без каких-либо промежуточных оттенков серого. По мере уменьшения контраста различие между черным и белым начинает стираться в буквальном смысле, и появляются оттенки серого (рис. 3).

Рисунок 3: Контрастность по отношению к пикселям

Контрастность часто выражается в процентах (%) и рассчитывается с использованием максимальной интенсивности (I _max ) и минимальной интенсивности (I _min ), как указано в уравнении 1. Он также может быть представлен периодической функцией (например, прямоугольной или синусоидальной) или функцией, которая регулярно и мгновенно переключается между двумя уровнями.

(1) $$ \text{% Contrast} = \left[ \frac{I_{\text{max}} — I_{\text{min}}}{I_{\text{max}} + I_{\text{мин}}} \справа] $$

 

Передаточная функция модуляции (MTF)

Передаточная функция модуляции, или MTF, представляет собой измерение способности формирующего изображения объектива передавать контраст из плоскости объекта в плоскость изображения при определенном разрешении. Плоскости объекта и изображения — это пространственные области, в которых преобладают объект и изображение. Объектная плоскость находится перед системой формирования изображения, а плоскость изображения находится либо перед системой формирования изображения, либо позади нее, в зависимости от того, является ли изображение реальным или виртуальным. MTF выражается относительно разрешения изображения (лп/мм) и контраста (%), как показано на рис. 4. Как правило, по мере увеличения разрешения контрастность уменьшается до точки отсечки, при которой изображение становится неразрешимым и серым.

Рис. 4: Пример кривой ЧКХ для объектива с увеличением 0,13X PMAG

Другим компонентом ЧКХ, в дополнение к вышеупомянутым разрешению и контрасту, является дифракционный предел. Дифракционный предел — это физический предел, ограничивающий способность объектива идеально отображать точки или края. Поскольку он ограничен волновой природой света, даже «идеально» спроектированная и изготовленная линза не может достичь характеристик, ограниченных дифракцией. Однако разработчики используют различные методы для уменьшения аберраций и повышения общей точности системы, чтобы максимально приблизиться к идеальному дифракционному пределу системы.

Соответственно, геометрия объектива способствует его способности воспроизводить изображение хорошего качества. Диаметр объектива (D), фокусное расстояние (f) и f/# (уравнение 2) влияют на MTF.

(2) $$ f/ \# = \frac{f}{D} $$

 

f/# — светосила линзы. По мере увеличения диаметра объектива f/# уменьшается. Объективы с низким f/# собирают больше всего света, что делает их идеальными для приложений с ограничением освещенности. Хотя высокое значение f/# может улучшить качество изображения объектива, слишком большое его увеличение может нанести ущерб, поскольку это может привести к постепенному ухудшению дифракционного предела.

Глубина резкости (DOF)

Глубина резкости или DOF — это способность объектива поддерживать желаемое качество изображения при перемещении просматриваемого объекта в фокусе и вне его. Глубина резкости определяется соответствующими разрешением и контрастом, так как оба они страдают, когда объект находится ближе или дальше от оптимального рабочего расстояния (рис. 5). Глубина резкости также применяется к объектам с глубиной, поскольку линзы с высокой глубиной резкости могут четко отображать весь объект. ГРИП оценивается одним значением, рассчитанным на основе дифракционного предела, что делает его теоретическим приближением. Однако провести достоверное сравнение сложно, потому что многие линзы для формирования изображений не имеют дифракционных ограничений. Например, две линзы могут иметь одинаковое f/# (т. е. одинаковый предел дифракции), но не обязательно иметь одинаковые характеристики или сопоставимую глубину резкости. Таким образом, единственный способ действительно определить глубину резкости — это использовать тестовую цель для ее проверки.

Рис. 5: Геометрическое представление глубины резкости для объективов с низким и высоким f/#

Искажение

Искажение — это тип геометрической аберрации, вызывающий различие в увеличении объекта в разных точках изображения. Поскольку световые лучи несут изображение объекта через систему, различные точки смещаются относительно центра поля или центральной точки изображения. Следовательно, дисторсия — это не аберрация, вызывающая размытие, а аберрация, вызывающая дислокацию. Искажение рассчитывается по:

(3) $$ \text{% Искажение} = \left( \frac{\text{AD} — \text{PD}}{\text{PD}} \right) \times 100 \% $ $

 

, где AD — фактическое расстояние, а PD — параксиальное или прогнозируемое расстояние.

Искажение, выраженное в процентах, может быть как положительным, так и отрицательным. Положительный процент представляет собой «подушкообразное» искажение, тогда как отрицательный процент представляет собой «бочкообразное» искажение. На рис. 6 показаны бочкообразные и подушкообразные искажения по сравнению с идеальным, идеально квадратным неискаженным изображением.

Рисунок 6: Бочкообразная и подушкообразная дисторсия

Хотя дисторсия присутствует почти во всех объективах, ее можно исправить, используя короткие фокусные расстояния. К сожалению, системы с коротким фокусным расстоянием, как правило, страдают от большего количества дифракционных эффектов, чем их аналоги с большим фокусным расстоянием. Коррекция одного компонента качества изображения, несомненно, влияет на другой компонент, и этот факт необходимо всегда учитывать. Важно помнить, что искажение приводит к тому, что информация об объекте оказывается не на месте, но не теряется. Исходное неискаженное изображение может быть восстановлено с помощью программного обеспечения для анализа изображений.

ТИПЫ ТЕСТОВЫХ МИШЕНЕЙ

Существует множество тестовых мишеней, помогающих охарактеризовать разрешение, контрастность, передаточную функцию модуляции (MTF), глубину резкости (DOF) и искажение в системе обработки изображений. Используйте следующее руководство по наиболее популярным мишеням, чтобы максимально упростить выбор правильной мишени для тестирования.

1951 Резолюция ВВС США Цели

Состоит из горизонтальных и вертикальных стержней, объединенных в группы и элементы. Каждая группа состоит из девяти элементов из двенадцати групп. Каждый элемент состоит из трех горизонтальных и трех вертикальных полос, расположенных на равном расстоянии друг от друга внутри группы, и соответствует соответствующему разрешению, основанному на ширине и пространстве полос. Вертикальные полосы используются для расчета разрешения по горизонтали, а горизонтальные полосы — для расчета разрешения по вертикали. Эти цели очень популярны при рассмотрении цели для тестирования разрешения. Посмотреть товар

Типичные области применения

Тестирование разрешения в таких приложениях, как оптическое испытательное оборудование, микроскопы, видеообъективы с большим увеличением, флуоресцентная и конфокальная микроскопия, фотолитография и нанотехнологии

Целевые значения разрешения IEEE

Разработан для характеристики разрешения, которое камера или система отображения могут воспроизвести из исходного изображения. Поскольку разрешение может быть разным по всему полю зрения, как горизонтальное, так и вертикальное разрешение можно измерить в центре мишени, а также в четырех углах. Целевые значения разрешения IEEE также можно использовать для проверки сканирования, линейности, соотношения сторон, затенения и чересстрочной развертки, а также для измерения телевизионных строк. Посмотреть товар

Типичные области применения

Тестирование аналоговых систем обработки изображений

Решения Рончи

Состоит из прямоугольной оптики с постоянной полосой и пробелами, обеспечивающей высокий коэффициент контрастности. Они идеально подходят для требований к визирной сетке и полевой калибровке и часто используются для оценки разрешения, искажения поля и парафокальной стабильности. Решения Рончи не ограничиваются только расчетом разрешения; их можно использовать для дифракционных испытаний. Посмотреть товар

Типичные области применения

Проверка параметров разрешения и контраста, дифракционная проверка

Цели искажения

Используется для калибровки систем обработки изображений на предмет искажения, представляющего собой геометрическую аберрацию, которая может привести к неправильному расположению определенных частей изображения. Эти цели состоят из сетки точек, разделенных различными расстояниями в зависимости от приложения. Посмотреть товар

Типичные области применения

Объективы с меньшим фокусным расстоянием, системы с широким полем зрения

Глубина полевых целей

Непосредственное тестирование глубины резкости в системах обработки изображений без использования вычислений. Мишень должна быть установлена ​​под углом 45° от лицевой стороны объектива, параллельно наблюдаемому объекту; шкала мишени состоит из горизонтальных и вертикальных линий, которые измеряют частоту парами линий на мм (лп/мм). Посмотреть товар

Типичные области применения

Проверка печатных плат, камеры слежения

Звездные цели

Идеально подходит для выявления ошибок фокусировки, астигматизма и других аберраций, отличающихся от фокусировки. Мишень состоит из круга, образованного чередующимися черными и белыми радиальными линиями, исходящими из центральной точки. Поскольку линии сужаются, присутствует постоянное изменение разрешения, и его можно измерять как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях без изменения положения. Посмотреть товар

Типичные области применения

Выравнивание системы, помощь в сборке, сравнение систем визуализации с высоким разрешением или увеличением

Оттенки серого EIA

Подходит для тестирования систем оптического и видеоконтроля, состоит из стандартной схемы и имеет две шкалы, одну линейную, а другую логарифмическую, что полезно в зависимости от линейности используемого детектора. Каждая шкала имеет девять ступеней, точно настроенных для точного воспроизведения полутонов. Посмотреть товар

Типичные области применения

Системы оптического и видеоконтроля, оценка уровней контраста в камерах

Мишени для проверки цвета

Используется для определения истинного цветового баланса или оптической плотности любой системы цветопередачи. Их можно расширить, включив в них больше квадратов с другим набором цветов и выступающих в качестве эталона для тестирования и стандартизации систем проверки и анализа цвета. Посмотреть товар

Типичные области применения

Системы цветопередачи, цифровые камеры и фотографии

Изучение целей разрешения ВВС США 1951 года

Цели разрешения ВВС США 1951 года были и в настоящее время являются стандартом при рассмотрении целей, которые проверяют разрешение системы визуализации. Они состоят из горизонтальных и вертикальных полос, организованных в группы и элементы. Каждая группа состоит из шести элементов, а каждый элемент состоит из трех горизонтальных и трех вертикальных полос, расположенных на равном расстоянии друг от друга. Всего может быть двенадцать групп, причем большее число используется для более высокого разрешения. Например, стандартное разрешение 1951 цель состоит из номеров групп от -2 до 7, тогда как высокое разрешение от -2 до 9; номер элемента тот же. Разрешение основано на ширине полосы и пространстве, где длина полосы равна пятикратной ширине полосы (рис. 7). Одна пара линий (lp) эквивалентна одной черной полосе и одной белой полосе. Вертикальные полосы используются для расчета разрешения по горизонтали, а горизонтальные полосы — для расчета разрешения по вертикали.

Рис. 7: Спецификации мишени 1951 ВВС США 9\left({\text{Номер группы} \, + \, \frac{\text{Номер элемента} — 1}{6}}\right) $$

 

Важно помнить, что при вычислении разрешения с целью ВВС США 1951 года является субъективным. \left({4 + \frac{2-1}{6}}\right) = 18 \tfrac{\text{lp}}{\text{mm}} \ конец {выравнивание}

 

Чтобы преобразовать лп/мм в микроны (мкм), просто возьмите обратную величину разрешения лп/мм и умножьте на 1000.

(6) \begin{align} \text{Resolution} \left [  \large{\unicode[arial]{x03BC}} \text{m} \right] & = \frac{1000 \tfrac{  \large{\unicode[arial]{x03BC}} \text{m}}{\ text{мм}}}{\text{Разрешение} \left[ \tfrac{\text{lp}}{\text{мм}} \right]} \\ & = \frac{1000 \tfrac{  \large{\ unicode[arial]{x03BC}} \text{m}}{\text{мм}}}{18 \tfrac{\text{lp}}{\text{мм}}} = 55,5  \large{\unicode[arial ]{x03BC}} \text{m} \end{align}

 

Пример 2. Понимание f/#

Чтобы понять взаимосвязь между f/#, глубиной резкости и разрешением, рассмотрим пример с 35-мм объективом Double Gauss Imaging Lens (рис. 8). В этом примере объектив будет интегрирован в систему, для которой требуется разрешение объекта не менее 5 пар линий/мм (200 мкм) при контрасте 20%. Дифракционный предел ξ _c , или частота отсечки, определяется уравнением 7:

(7) $$ \xi_c = \frac{1}{\lambda \cdot \left( f/ \# \right) } $$

 

Рис. 8: Графическое представление разрешения в зависимости от f/# (слева) и DOF в зависимости от f/# (справа) для 35-мм объектива двойного Гаусса

, где λ — длина волны системы. Для простоты уравнение 7 предполагает идеальную систему без аберраций. Поскольку ожидается, что эта система будет иметь аберрации, дифракционный предел уменьшается с увеличением f/#. Определение идеального f/# для этой системы приводит к расчету максимально возможной глубины резкости. Сравнивая разрешение с f/#, становится очевидным, что ниже f/3 объектив ограничен аберрациями и не может получить минимально желаемое разрешение. Однако «уменьшение» или закрытие диафрагмы уменьшает аберрации и улучшает глубину резкости. При f/4,2 эффекты дифракции, вызванные оптическими элементами внутри формирующего объектива, становятся более заметными, чем эффекты аберраций; это точка, в которой линза становится дифракционно ограниченной. За пределами f/4.2 закрытие диафрагмы увеличивает глубину резкости, но снижает разрешение. При f/13,5 дифракционный предел определяет степень желаемого разрешения. За пределами f/13,5 разрешение продолжает уменьшаться, а глубина резкости продолжает увеличиваться. В этом конкретном примере f/13,5 является идеальным значением f/# для оптимальной глубины резкости при минимальном разрешении.

Был ли этот контент полезен для вас?

Спасибо за оценку этого контента!

Проверка объектива камеры — резкость, хроматическая аберрация и искажение

Часть 6 — Проверка объектива на разрешение, хроматическая аберрация и искажение

Вероятно, самая частая жалоба или повод для беспокойства по поводу объектива заключается в том, что он не резкий, но что это значит? Ну, если вы не снимаете статичный объект с камерой и объективом на штативе, это, вероятно, не имеет большого значения. Много фотографы не осознают, что рука, держащая камеру (даже если она или объектив имеет стабилизацию изображения), — это не способ получить максимально возможную резкость. Если скорость затвора достаточно высока, а руки достаточно устойчивы, вы можете получить критически четкое изображение, но не ставьте на то, что это происходит каждый раз.

Итак, у вас есть камера на штативе, что дальше. Ну, вы должны быть уверены, что объектив правильно фокусируется. Для этого вам нужно провести фокус-тестирование, как я описал в статье ЗДЕСЬ. Предполагая, что у вас есть камера и объектив с хорошей калибровкой, и вы получаете точную индикацию фокусировки с помощью системы автофокусировки, что тогда?

На этом этапе вы должны решить, сколько усилий вы хотите приложить для измерения оптических характеристик вашего объектива. Если вы хотите пройти весь путь, я бы порекомендовал вам посмотреть на Пакет Иматест. В настоящее время (2013) 29 долларов.9 за «облегченную» версию и 2200 долларов за профессиональную версию (хотя доступна ограниченная бесплатная пробная версия). Я не буду вдаваться в подробности здесь, так как вы можете найти все, что вам нужно знать, на их веб-сайте. Он может дать вам много технической информации об объективе (если вы правильно проведете тесты), и это отличный пакет, но даже «облегченная» версия довольно сложна и больше, чем большинство людей хотят иметь дело. Если вы хотите провести тестирование объектива немного быстрее и проще (и намного дешевле), вы можете провести более простые тесты, используя тестовую таблицу, как описано ниже.

Таблицу тестирования линз, которую я собираюсь использовать, можно распечатать на карточке 4×6. Теперь цель 4×6 не очень велика, поэтому идея состоит в том, чтобы распечатать их несколько и разместить в центре и по углам более крупной диаграммы. Для камер с датчиком APS-C я обычно размещаю их на фоне размером 15 x 22 дюйма, и если он заполняет кадр, увеличение системы будет около 1:25, что по ряду причин является хорошим числом, чтобы показать типичную производительность. объектива. Если бы вы проводили тестирование объектива с помощью полнокадровой зеркальной фотокамеры, вы бы поместили мишени в центр и углы прямоугольника 24 x 36 дюймов, чтобы получить тот же коэффициент увеличения. Сама цель показана ниже:

Вы можете загрузить версию этого изображения для печати с высоким разрешением (в формате JPEG) по ЭТОЙ ССЫЛКЕ.

Если мишень для тестирования линз напечатана на глянцевой бумаге, большинство принтеров должны быть в состоянии печатать мишень хорошего качества при установке максимальных настроек качества. Линии на тестовых шаблонах должны быть хорошо разрешены, по крайней мере, до набора линий 5,0 пар линий/мм. Если цель используется на предполагаемом расстоянии, вы в любом случае не будете использовать ничего, кроме 2,8 или, может быть, 3,2 наборов линий.

Шаблоны разрешения при тестировании объективов основаны на шаблонах, используемых для тестовой таблицы NBS 1010A. Слева от центра установлен высокий контраст, а справа от центра — низкий контраст. В центре расположен шахматный рисунок, который используется для фокусировки. В узорах разрешения с каждой стороны находится узор звезды Сименса. Под тестовыми шаблонами находится линия длиной ровно 100 мм, которую можно использовать для калибровки, как описано ниже. Слева и справа внизу диаграммы есть небольшие текстурные пятна и текстовые блоки, которые можно использовать для визуальной оценки качества изображения. Черная рамка используется для поиска хроматической аберрации, что также будет описано позже.

Версия 2 схемы

ОБНОВЛЕНИЕ: Я обновил диаграмму, чтобы сделать ее более полезной. Я обнаружил, что при тестировании я редко использовал шаблон с низким контрастным разрешением в правой части диаграммы, поэтому я заменил его на синусоидальный шаблон звезды Сименса с мелким текстом в центре. На распечатанной диаграмме и в полноразмерном файле звездные линии доходят до белого центрального диска. Шаблон, который вы видите здесь на странице, является следствием уменьшения разрешения изображения до 600 пикселей в ширину. Оригинал имеет ширину 6600 пикселей. Синусоидальная версия имеет более плавные переходы от черного к белому, чем прямоугольная версия слева. Вместо текстурных паттернов (которые я также не нашел полезными) я поместил синусоидальное логарифмическое горизонтальное разрешение справа, два паттерна концентрических кругов (при 1,8 лп/мм и 2,8 лп/мм) и два серых пятна ( полезно для просмотра шума изображения), один для RGB 128 и один для RGB 192. В правом верхнем углу также есть тестовая полоска шкалы серого (значения RGB 0, 64, 128, 192, 230). Концентрический круг 2.8 не выглядит как концентрический круг на изображении выше, но он похож на печатную версию. На изображении выше снова показан эффект уменьшения ширины до 600 пикселей, при котором круги не разрешаются.

Вы можете загрузить версию 2 тестовой таблицы разрешения в виде заархивированного файла jpeg.

Ниже приведена типичная тестовая установка объектива. В этом случае диаграммы 4×6 прикреплены к листу белой перфорированной доски (около 5 долларов в Home Depot!). Белый фон хорош, а регулярно расположенные отверстия обеспечивают как калибровку расстояния, так и могут использоваться для визуальной оценки дисторсии объектива и юстировки камеры.

Здесь используются три таблицы тестирования линз, но вы можете поместить по одной в каждый угол, если хотите, и таблицы можно поворачивать, если хотите. В этом случае угловые диаграммы размещаются в углах прямоугольника размером 15 x 22 дюйма. Как отмечалось выше, это заполняет кадр цифровой зеркальной фотокамеры APS-C, коэффициент увеличения составляет примерно 1:25. Для полнокадровой цифровой зеркальной фотокамеры (или SLR) используйте прямоугольник размером 24 x 36 дюймов.

Искажение

Если вы используете фон с регулярной прямоугольной сеткой, такой как предложенная выше белая накладка, вы можете использовать этот узор для оценки степени искажения объектива. Обратите внимание, что на изображении выше отверстия выстраиваются по очень прямой линии вдоль краев этого изображения, показывая, что объектив (EF 50/1.8) имеет очень низкую дисторсию.

Съемка таблицы проверки объектива

Используйте штатив. Мне все равно, насколько устойчивы ваши руки или есть ли у вас стабилизация изображения, если вы хотите точного и воспроизводимого результаты, вам нужен штатив. Спусковой тросик тоже не помешает, особенно если вы тестируете длиннофокусный объектив и/или у вас медленная скорость затвора. Вы даже можете использовать MLU (Mirror Lock Up), если он у вас есть и вы хотите быть уверены, что движение камеры не влияет на резкость, хотя MLU, вероятно, не нужен с объективами короче 100 мм.

Установите высоту штатива так, чтобы центр объектива находился на одном уровне с центром диаграммы. Отодвиньте камеру от диаграммы до тех пор, пока область размером 15 x 22 дюйма не уместится в видоискателе. Теперь убедитесь, что ваша камера направлена ​​прямо на график. Настройте освещение (если вы делаете это в помещении), отрегулируйте баланс белого и снимите показания экспозиции с серой карты. Если у вас нет серой карты и вы используете белый фон, как в приведенном выше примере, просто установите компенсацию экспозиции примерно на +1,5 ступени. Это должно сделать белые цвета белыми, а не средне-серыми.

Очень важно правильно выровнять камеру/объектив и диаграмму. Есть три вещи, которые нужно согласовать:

1. Плоскость датчика должна быть параллельна диаграмме
2. Оптическая ось объектива должна пересекать центр диаграммы
3. Горизонтальная/вертикальная оси датчика должны совпадать с горизонтальной/вертикальной осями диаграммы

Есть несколько способов обеспечить выравнивание, вот один из них:

Возьмите длинный, прямой, тонкий стержень и закрепите его так, чтобы он торчал из центра диаграммы под прямым углом. Вы можете настроить это геометрически с помощью Т-образного квадрата. Тогда при просмотре графика должен быть виден только кончик стержня. Если вы видите какую-либо из сторон стержня, выравнивание нарушено. Если вы видите только подсказку, то условия №1 и №2 из приведенного выше списка выполнены. Чтобы выполнить условие № 3, вам просто нужно повернуть объектив, пока стороны видоискателя не будут параллельны сторонам диаграммы. Если не совсем параллельно (из-за искажения), то левый и правый и верхний и нижний зазоры должны быть симметричны.

Подойдет любой источник равномерного освещения, если освещение действительно равномерное. Идеально было бы снимать на улице при дневном свете, но можно снимать и в помещении с рассеянным искусственным светом. Можно использовать вспышки, люминесцентные лампы или лампы накаливания. Опять же, просто убедитесь, что освещение равномерное, и вы не получаете отражения от тестовых целей (это означает, что использование встроенной вспышки не является хорошей идеей).

Для большинства объективов вы захотите снять первое изображение с максимальной диафрагмой, а затем серию снимков с диафрагмой на 1 ступень для каждого. Так что для объектива f2.8 снимайте при f2.8, f4, f5.6, f8 и т. д. После f8 вы, вероятно, начнете видеть некоторое снижение резкости из-за эффектов дифракции.

Если вы знаете, что у вас хороший AF, вы можете использовать AF. Если вы не уверены, сравните несколько снимков с ручной фокусировкой и автофокусировкой или проведите тест автофокусировки, как описано ЗДЕСЬ. Выберите режим автофокусировки «один кадр» и используйте только центральную зону автофокусировки. Если вы хотите быть абсолютно уверены, что все снимки используют одну и ту же настройку фокусировки, вы можете сфокусировать объектив с помощью AF, переключившись в ручной режим фокусировки. Если у вашей камеры есть опция «Live View», используйте ее. При ручной фокусировке он точно покажет, когда изображение находится в лучшем фокусе, без какой-либо двусмысленности. Экран видоискателя должен быть идеально выровнен, чтобы показать наилучшую фокусировку, но для ручной фокусировки в режиме Live View используется тот же датчик, что и для фактического изображения, поэтому, если один находится в фокусе, другой будет в фокусе. Большинство камер обеспечивают увеличенное изображение в режиме реального времени для еще большей точности фокусировки.

Анализ изображений таблицы тестирования объектива

Снимаемые вами изображения можно довольно легко проанализировать на резкость и хроматические аберрации. Цифры в таблице тестирования объективов представляют пар линий на мм (лп/мм) значений тестовых шаблонов, рядом с которыми они расположены. Эти паттерны должны быть довольно точными вплоть до набора с пометкой 5.0. После этого набора большинство принтеров не могут генерировать точные шаблоны, но нам они все равно не понадобятся.

Чтобы найти разрешение сенсора, нам нужно знать увеличение. Например, если увеличение составляет 1/26 (1:26) и на изображении разрешена линия, установленная на 2,5 пар линий/мм, это действительно соответствует разрешению в 26 раз больше, чем на датчике, т. е. 2,5 x 26 = 65 пар линий/мм. мм. Существует три способа определения увеличения. Обратите внимание, что разрешение можно определить только с шагом около 12%. Если разрешена группа 2,5 лп/мм, результирующее расчетное разрешение составляет 65 лп/мм. Следующая группа (2,8 лп/мм) соответствует 73 лп/мм. Таким образом, вы получите 65 или 73 л/мм. Вы не можете получить что-то среднее из этого графика.

• Если вы используете фон из перфорированной доски с расстоянием между отверстиями в 1 дюйм, вы можете просто подсчитать количество промежутков между отверстиями по всему изображению. Если вы посчитаете 22,5, изображение имеет площадь 22,5 дюйма, что составляет 571,5 мм. Разделите это на фактическую ширину вашего датчика изображения. Для EOS 40D это 22,2 мм. Таким образом, вы делите 571,5 на 22,2, чтобы получить коэффициент увеличения, который в данном случае будет 25,75x.
• Вы также можете измерить длину 100-миллиметровой линии на диаграмме в пикселях. Допустим, вы нашли строку длиной 670 пикселей. Мы знаем, что у EOS 40D сенсор имеет ширину 22,2 мм и содержит 3888 пикселей по ширине. Поэтому изображение линии 100 мм на сенсоре должно быть (670/3888) * 22,2 мм = 3,825 мм. Таким образом, коэффициент увеличения составляет 100/3,825 = 26,14x.
• Если у вас есть углы области 15″x22″ в углах кадра, увеличение будет около 26x. Это приблизительно, но, вероятно, достаточно хорошо!

Итак, теперь посмотрите на изображение в масштабе 100% в графическом редакторе и посмотрите, какой из наборов штриховых узоров разрешен лучше всего. Допустим, вы видите, что набор 2,5 лп/мм разрешен, а набор 2,8 лп/мм — нет. Допустим, вы определили коэффициент увеличения как 26-кратный. Разрешение датчика будет 2,5 x 26 = 65 пар линий/мм.

Теперь проблема в том, что датчик ограничивает разрешение. Например, Датчик EOS 40D имеет расстояние между пикселями 5,71 мкм, поэтому на мм приходится 175 пикселей. В теории информации есть теорема, называемая теоремой выборки Найквиста, которая гласит, что для восстановления синусоидальной волны вы должны взять как минимум удвоенную частоту синусоидальной волны. Если бы вы предположили, что тот же принцип применяется к линейным графикам, самое лучшее, что вы могли бы сделать, это получить разрешение около 87,5 пар линий/мм с датчиком, имеющим 175 пикселей/мм. Однако вы не можете строго применять теорему Найквиста по ряду причин. Во-первых, на датчике есть сглаживающий фильтр, который обрезает отклик близко к пределу Найквиста, чтобы устранить ложные эффекты, такие как муаровые узоры на изображениях с близко расположенными линиями. Даже без сглаживающего фильтра вы не будете восстанавливать синусоидальные волны. Вы смотрите на паттерны баров с высокочастотными компонентами. Таким образом, вы никогда не получите разрешение 87,5 пар линий/мм, каким бы хорошим ни был объектив.

Основным результатом всего этого является то, что даже с датчиком EOS 40D (который, кстати, имеет примерно такой же шаг пикселя и, следовательно, разрешение, что и 22-мегапиксельная заполняющая рамка EOS 1Ds MkIII), вы не увидите более 75 пар линий/мм. решено. Поскольку большинство объективов способны обеспечивать разрешение намного больше, чем 75 пар линий/мм, это, в свою очередь, означает, что большинство объективов будут давать такое же разрешение на основе этих измерений таблицы, даже при широко открытой диафрагме. Это не означает, что все объективы одинаково хороши на всех значениях диафрагмы. Это означает, что строгое измерение разрешения не является лучшим показателем качества объектива. Так зачем измерять? Ну а если тебе не видите разрешение более 60 пар линий/мм в центре изображения, вы знаете, что у вас либо очень плохой объектив, либо действительно плохой образец, либо объектив, либо проблема с фокусировкой. В углах изображения вы можете увидеть более низкие значения, особенно для недорогих зум-объективов.

Слева 100% кадрирование тестового изображения. Вы можете видеть, что набор линий 2,5 лп/мм имеет довольно хорошее разрешение. На самом деле даже набор 2,8 лп/мм просто разрешен. Для этого конкретного изображения был измерен коэффициент увеличения 26,3, поэтому здесь мы видим разрешение 2,8 x 26,3 = 73 пар линий/мм. Кстати, этот снимок был сделан с использованием объектива Canon EF 50/1.8 с диафрагмой f5.6. Если вы видите что-то подобное, с вашим объективом все в порядке. С 8-мегапиксельным сенсором APS-C DSLR вы можете увидеть немного более низкое разрешение, а с 12-мегапиксельным APS-C DSLR вы можете увидеть немного более высокое разрешение, но разница, вероятно, будет довольно небольшой. Слева — 100% кадрирование изображения, снятого на 12-мегапиксельную камеру Sony Alpha 700 с макрообъективом 100/2,8 и f5,6.

Чем же тогда хороший объектив лучше плохого, если цифровые изображения, которые они производят, имеют одинаковое центральное разрешение? Ответ — контрастность, или, точнее, MTF (функция передачи модуляции) при разрешениях, меньших теоретического предела. Для объяснения MTF см. статью MTF и SQF на этом веб-сайте. Более высокая контрастность (MTF) приведет к тому, что изображения будут выглядеть более четкими и фактически будут содержать больше информации. Вот почему эти графики имеют высококонтрастный и низкоконтрастный набор паттернов. Лучшие объективы будут лучше отображать мелкие детали в низкоконтрастных изображениях, чем плохие объективы, и поэтому могут дать лучшее представление о лучшем объективе.

В нижней части диаграммы также есть образцы текста и узоров (трава и волны). Их также можно использовать для визуальной оценки хрусталика. С диаграммами, снятыми с расчетным коэффициентом увеличения около 25-26x, меньший текст должен быть на пределе удобочитаемости. Слева 100% обрезка, взятая из тестовой таблицы текстового блока слева внизу.

Хроматическая аберрация больше всего заметна по бокам от черных линий границы диаграммы в углу изображения. Если вы видите один цвет на одной стороне линии и другой цвет на другой, вы видите хроматическую аберрацию. Слева — образец из угла изображения, снятого объективом Canon EF-S 18-55/3,5-5,6 с фокусным расстоянием 50 мм и f5,6. Вы можете увидеть фиолетовую полосу справа от линии и желтую полосу слева, что указывает на наличие хроматической аберрации. Чем интенсивнее цвета и шире цветовые полосы, тем больше аберрация. Я бы сказал, что такое количество хроматических аберраций заметно, но вполне приемлемо для недорогого потребительского зума.

Звездный паттерн Сименса, особенно высококонтрастная версия слева на графике, может рассказать вам обо всем. может быть самым полезным отдельным элементом диаграммы для визуальной оценки качества изображения. Это узор, состоящий из чередующихся черных и белых тонких сегментов в форме пирога. По мере продвижения к центру звезды линии становятся все ближе и ближе друг к другу. Чем выше разрешение системы, формирующей звездный узор, тем ближе к центру звезды они будут казаться слитыми. Ниже приведены реальные изображения звезд Сименс, сделанные с помощью EOS 40D и объектива EF 50/1.8 при диафрагмах f16 (слева) и f5.6 (справа).

Изображение слева было снято при f/16 и смягчено из-за эффектов дифракции. Изображение справа было снято с диафрагмой f5.6, возможно, с одним из самых резких значений диафрагмы для этого объектива. Как видите, линии видны ближе к центру звезды на изображении с более высоким разрешением справа. Вы также можете увидеть некоторые узоры рядом с центральным диском.