Tervetuloa kameralaukkuun!

Pääset mukaan keskusteluihin rekisteröitymällä.
Register Now

Linssi-yhdistelmien erotuskyky?

Keskustelu osiossa 'Optiikat' , aloittajana J.Vuokko, 25 Maaliskuu 2011.

  1. J.Vuokko

    J.Vuokko Well-Known Member

    8 192
    62
    48
    Lähestytään perusteita.

    Vanha usein toisteltu laskutapa useamman linssin tai vaikka linssin + filmin + suurennusoptiikan (tai repro-optiikan + reporofilmin) yhteiselle resoluutiolle on yksinkertainen:

    [tt]1      1    1        1          1
    ---  +  --- + --- + ... ---  =    ---
    r1      r2    r3        rn        r_tot[/tt]



    Ideahan tuosta selviää, heikoin lenkki ratkaisee. Mutta minua on aina häirinnyt tämän epätarkkuus.
    Vaikka Kameralehdet ja muut tuolla kaavalla perustelivat takavuosina mm. duplikoitasessa diaa saatavia parhaita resoluutiota niin ei se oikein päde.

    Esimerkkejä elävästä elämästä olisi vaikka kuinka. Vaikkapa dian duplikoiminen digillä. Miksi tulos on (huomattavasti) parempi kuin pitäisi?

    Samaan kaavaan vedotaan usein myös skannereiden tuloksia tulkitessa ja selitellään skannauksen huonoutta. Kuitenkin tarkalla skannerilla resoluutio on se minkä tehdas lupaa. Ei niin huono kuin tuo perinnekaava antaa olettaa.

    Tai ihan perinteinen testikuvion kuvaaminen filmille, miksi tulos on huomattavasti parempi kuin kaava antaa ymmärtää?
    Esimerkiksi joskus 20v takaperin kun jaksoin kuvata vielä testikuvioita, niin Velvia 50:lle sai helposti 88 lp/mm - eikä Velvia kuitenkaan ollut silloin maailman tarkin filmi. Ja linssinäkin oli Nikkor AF 1.8/50.

    Tuolla kaavalla tämä tulos vaatisi itse filmiltä ja ko. nikkorilta huimia erotuskykyjä, joita en usko kummallakaan olevan.

    Entä toinen esimerkki?

    Kohde -> linssi -> filmi -> suurennusoptiikka -> paperi?

    Tässä ketjussa tuloksen pitäis olla kovin heikko, mutta kuitenkni filmillä näkyvät rakeetkin tulevat näkyviin. Miksi?
    Samoin jos lätkäisen vaikka vanhan APX-25 -ruudun suurennoskoneeseen ja siinä on tuolainen testikuvio jossa erottuu myös 88lp/mm (silloisen testikartan maksimi), niin sama pärähtää myös paperille.


    Tähän haluaisin faktapohjaista selvyyttä. Kun tuo kaava selvästi on noin pielessä niin miksi siihen nojataan niin useasti?

    Entä mikä olisi se oikea tapaa arvioida vähän tarkemmin useamman yhdistelmän yhteistulosta?
     
  2. mvuori

    mvuori Well-Known Member

    10 669
    132
    63
    Vs: Linssi-yhdistelmien erotuskyky?

    Kyseessä on yhtälö, eikä kaava. Se ei ole selvästi pielessä ennenkuin osoitat esim. laskennalla yhtälön olevan pielessä. Mutu-väite, että se on selvästi pielessä, ei tee siitä selvästi virheellistä.
     
  3. SakkeM

    SakkeM Well-Known Member

    22 963
    3 392
    113
    Vs: Linssi-yhdistelmien erotuskyky?

    Pohdipas, mitä kaksi ekaa ketjussasi vaikuttavat rakeen näkymiseen.
     
  4. Vs: Linssi-yhdistelmien erotuskyky?

    Kommenttina tekstiisi olettaisin, että kyseessä on 88 linjaa/mm, eikä 88 lp/mm riippuen kontrastista. Toinen asia on AF-Nikkor 50 mm f/1.8 joka todella on teräväpiirtoinen optiikka. Vrt. myös oheinen kuvaksi muutettu lainaus:
    (Lähde: http://www.imx.nl/photo/Film/Film/Film/page35.html)
     
  5. J.Vuokko

    J.Vuokko Well-Known Member

    8 192
    62
    48
    Vs: Linssi-yhdistelmien erotuskyky?

    Yhtälö tai kaava, en jaksa olla termin- tai pilkunn*ssija.


    Väite ei ole mutua, olen noita joskus kauan sitten laskenut ja ihmetellyt mikseivät tulosket päde empiiristen tulosten kanssa.

    En tiedä mikä on kyseisen Nikkorin luvattu erotuskyky tai millaisia MTF-lukemat ovat.

    Mutta jos lähdetään siitä että velvialle on MTF-kuvaajissa noin 100 lp/mm -tarkkuuksia.

    (Nikkorille modernit digipixel-piippaajat joiden mukaan se on vähän heikko linssi, saavat lukemia 40-60 lpmm, joka tietenkään ei ole linssin oikea tulos vaan linssi + kenno-yhdistelmän tulos ja kertoo kuinka heikkoja uusimmatkin digit ovat tässä mielessä).

    Koska en löydä netistä Nikkor AF 1.8:lle järkeviä tuloksia, niin lähdetään suoraan diffraktio-rajoitteisuudesta - olettaen että tuo Nikkori olisi täydellinen.
    Zeissin taulukko (pyöristetyt arvot Rayleigh:stä) sanoo että aukolla 8 on mahdollista saavuttaa enimmillään 200lp/mm -piirtokyky. Siis täydellisellä linssillä.

    Silloin Velvialla ja täydellisellä nikkorilla pitäisi aukolla f/8 saada maksimissaan:

    1/100 + 1/200 = 1/res  --> 66 lp/mm

    Kuitenkin filmillä on erittäin hyvin 88 lp/mm merkinnät nähtävillä myös aukolla f/11 joka oli tuon ajan muistiinpanojen mukaan hieman parempi kuin f/8.

    Aukolla f/11 tuloksen pitäisi olla vielä huonompi, sillä Zeiss kertoo että diffraktio rajoittaa piirron maksimissaan 120 lp/mm:ään.

    1/100 + 1/120 = 1/r  --> 55 lp/mm


    Tuohon kun vedetään vielä vaikka suurennuskone. Otetaan se velvia-dia josta erottuu 88 lp/mm helposti.
    Jos suurennus-optiikka erottaisi 200 lpmm  (en tiedä mitä silloinen meopta-optiikka erotti), niin:

    ketju  filmi + linssi + suurennusoptiikka

    1/120 + 1/200 + 1/200  --> noin 55 lp/mm  ulos, silti raetarkentimenkin läpi (vielä yksi linssistö!) erottuu viivasto.

    Tähän voisi lisätä perään vielä paperin (mv-paperit erottavat noin 75lp/mm), mutta sillä ei ole käytännön merkitystä koska viivakuvion saa suurennettua niin suureksi. Paperin oma raja tulisi:

    1/120 + 1/200 + 1/200 + 1/75 --> 31 lp/mm  (ppi/dpi -muodossa 1570 dpi/ppi)


    Joku mättää nyt...  Riittikö tämä mvuorelle jotta voidaan jatkaa sen alkuperäisen kysymyksen parissa?
     
  6. J.Vuokko

    J.Vuokko Well-Known Member

    8 192
    62
    48
    Vs: Linssi-yhdistelmien erotuskyky?

    Kyllä kyseessä on 88 linjaparia/mm - siis USAF-taulukon eräs sovelma oli kyseessä.

    Mutta lainauksesi on mielenkiintoinen, nimittäin Zeiss ilmoittaa saman Rayleigh-rajoituksen lp/mm -muodossa, mutta silti kaksinkertaisena!

    Nyt tässä on joko Zeiss tai Puts erehtynyt pahan kerran  (Puts taannoin vuosia sitten kirjoitti, että kinokameralla 40 lp/mm on erittäin vaikea ylitettävä).

    Zeissin taulukko löytyy täältä: http://www.zeiss.de/c12567a8003b0478/Co ... 7700415b7a"]http://www.zeiss.de/c12567a8003b0478/Contents-Frame/60141728af2d6addc125697700415b7a
     
  7. Vs: Linssi-yhdistelmien erotuskyky?

    Tuosta 75 lp / mm valokuvapaperille olisi kyllä kanssasi eri mieltä. Ilford ilmoittaa Ilfochromelle max. 60 lp / mm kontrastisuhteella 1:1000 ja tuo entinen Cibachrome on ollut tunnettu siitä, että se on terävin paperimateriaali.
     
  8. J.Vuokko

    J.Vuokko Well-Known Member

    8 192
    62
    48
    Vs: Linssi-yhdistelmien erotuskyky?

    Eipä mulla ole tuohon paperiin mitään faktaa, joskus hiljan APUG:ssa tms. oli aiheesta keskustelu ja sieltä poimin muistinvarassa tuon luvun.

    Paperihan ei moisia tarkkuuksia tietenkään tarvitsisi, mutta kun se vain syntyy ikäänkuin kaupanpäällisenä.

    joku nyt vedostamaan pinnakkaista ja tutkimaan sitten jälkeä...
     
  9. SakkeM

    SakkeM Well-Known Member

    22 963
    3 392
    113
    Vs: Linssi-yhdistelmien erotuskyky?

    Tuo lähtökohtana ollut yhtälö ei vaikuta oikein asiaankuuluvalta. Mikä siinä on tarkoitus olla yksikkönä tuolla r:llä?

    Oli mikä hyvänsä, niin jotain  outoa siinä on.

    Pistäkääpä linkki johonkin, missä se esiintyy.
     
  10. SakkeM

    SakkeM Well-Known Member

    22 963
    3 392
    113
    Vs: Linssi-yhdistelmien erotuskyky?

    Tuollainen mittaus yksikkönä "näkyy selvästi" on käytännössä yhtä tyhjän kanssa. Ollakseen vertailukelpoinen edes itsensä kanssa on "resoluution" mittaus kiinnitettävä johonkin toistuvan kontrastin tasoon. Zeissillä näytti olevan 50%, joka on aika paljon. 30% on filmeille ihan käypäinen, digeillä 10 % "näkyy selvästi".
     
  11. olliR

    olliR Member

    469
    10
    18
    Vs: Linssi-yhdistelmien erotuskyky?

    On se vanha tuttu mistä tahansa systeemien tarkkuutta yhdistettäessä. Esimerkiksi Koren viittaa siihen puhuessan MTF:stä. Se vaan ei juurikaan huomioi tuota kontrastien tasoa, kun taas MTF:n kertominen sen tekee.

    Understanding resolution and MTF

    Luulen että juuri tuo erotuskyvyn / toistokyvyn visuaalinen mittaaminen voi antaa mitä tahansa Vuokon saamia tuloksia.
     
  12. J.Vuokko

    J.Vuokko Well-Known Member

    8 192
    62
    48
    Vs: Linssi-yhdistelmien erotuskyky?

    Saksalainen phototech sai tämmöiset lukemat:

    Agfa MCP RC (no filter) 80-100 lp/mm
    Ilford Galler #2 80 lp/mm
    Ilford Multigrade IV RC (no filter) 65+ lp/mm


    Tosin tämä on täysi harhapolku eikä ratkaise sitä miksi todellisuus tuntuu elävän erillään tuosta yleisestä approksimaatio-kaavasta (korjaan, kaavasta jonka esitin yhtälön muodossa).
     
  13. J.Vuokko

    J.Vuokko Well-Known Member

    8 192
    62
    48
    Vs: Linssi-yhdistelmien erotuskyky?

    No, tällä menetelmällä pärjättiin riittävän hyvin aina siihen asti kunnes digit ja tietokone-MTF -softat tulivat.

    Subjektiivinenhan tuo aina on sen osalta, että mitä pitää selvästi erottuvana, eli eri ihmisten tulokset väistämättä heittelevät.

    Toisaalta tuo ei ole niin rajoittunut kuin digi-MTF, jossa rajoitteena kulkee aina se kenno - ellei sen rajoituksia voi kiertää tuottamalla kennolle suuremman kuvan ja mittaamalla siitä ja skaalaamalla tulokset. En kyllä tiedä yhtään onko tulos enään sen todenmukaisempi tuon väännön jälkeen.

    Liite on hyvä esimerkki tästä, olkoonkin että skanneri toimii rajoittavana tekijänä.
    Tuo taulu on kuvattu joskus -91, aikavalotuksella ja lisäksi se on valokopio originaalista taulusta joten kontrasti on heikko.

    Missä kulkee selvästi erottuvien viivojen raja? Ilman piksel-piippausta, eli katsottaessa tuota 1:1 -koossa, sanoisin että 63 lp/mm menee vielä mutta sen yli on pahasti jo tulkinnan varassa. Viivat erottuvat valkoisista mutta eivät selvästi.

    63 lp/mm on tuossa kuitenkin niin marginaalilla että varman päälle oleva tulos on edellinen, 56lp/mm.

    Filmiskannerin voisi sanoa näkevän ainakin 2800dpi. Tehdas lupaaki 3200dpi ja ScanDig sai tulokseksi samanlaisella taululla 3000dpi. Tosin varmasti kontrastikkaammalla kohteella kuin tämä mun APX-25 kuva vuodelta kivireki.

    Jos tuota lähtee suurentamaan selvästi 1:1 -suhteesta niin silloin tulkinnat varmasti heittelevät koska välissä näkyy kohinaa, raetta ja ties mitä artifaktia.
    Tai pahimmillaan kohdepaperin pintarasteri, joka eräässäkin testissä tuotti filmille huonon tuloksen.


    Silti, tahtoisin sitä vastausta alkuperäiseen kysymykseen. Eli miksi tuo yleinen laskutapa ei peilaa todellisuutta.
    Tai onko olemassa esimerkkiä jossa se selvästi peilaisi?

    [edit: se liitekkin lisätty]
     
  14. PasiZ

    PasiZ Active Member

    1 097
    0
    36
    Vs: Linssi-yhdistelmien erotuskyky?

    En koskaan ole törmännyt tuohon hyvyysmäärittelyn osalla, mutta tuo kaava löytyy kirchoffin laskentamenetelmistä joka sähkötekniikassa yleisesti tunnustetaan ja toteuttaa väittämän piste ei pullistu. Eli kaava osoittaa kytkentään menevän virran määrän olevan kytkennästä mitattavien osavirtojen summan. Tässä tapauksessa kokonaisresistanssin olevan yhtä suuren kuin osina esiintyvien rinnakkaisresistanssien.

    Jos tuota halutaan hyödyntää hyvyyslaskennassa, tulisi nuo laskentayksiköt muodostaa laskennallisista hyvyysarvoista.

    Tuohon yhtälöön sijoitettuna lp / mm tarkoittaa sitä että samalla piirtokyvyllä oleva optiikka kuin filmi puolittaa filmille piirtyvien linjaparien määrän, jota en varmasti kokemuspohjalta allekirjoita.
     
  15. J.Vuokko

    J.Vuokko Well-Known Member

    8 192
    62
    48
    Vs: Linssi-yhdistelmien erotuskyky?

    No sitten en ole ainoa joka ei usko tuohon yhtälöön.

    Seuraavat kiinnostukset ovat sitten että miksi tuohon vedotaan niin usein ja mikä olisi se oikeampi tapa?
     
  16. SakkeM

    SakkeM Well-Known Member

    22 963
    3 392
    113
    Vs: Linssi-yhdistelmien erotuskyky?

    Hm.  Vakavasti otettavat testit tehtiin jo ennen tietokoneita ajamalla pienellä reiällä varustettua valoilmaisinta (valomonistinputki)  kuvatasossa objektiivin takana.  Ilmaisin oli kytketty vahvistimen kautta piirturiin, ja millimetripaperilta sitten luettiin mitä luettavissa oli.  Sitten joskus 70-80-lukujen vaihteessa tulivat tietokoneet mukaan peliin, ja tuloksia voitiin tarkastella laskennallisesti. Digit ja Imatestit ovat lähinnä hupijuttuja.

    Noita USAF-lappuja ja filmiä käytettiin kyllä objektiivienkin arviointiin 40-luvulla, ehkä vielä 50-luvullakin, mutta siitähän on jo pienen ihmisen ikä. Maailma muuttuu.

    Omaksi ilokseenhan saa tietysti kukin puuhailla mitä mieleen juolahtaa, ja olen kyllä itsekin noita USAF-kuvioita kuvannut.  Exaktalla, ainakin  niin myöhään kuin 1975.

    Joensuun yliopistossa joku rakensi 80-luvulla mittauslaitteiston ja julkaisi Kameralehdessä pari juttuakin.  Sitten kaverin työpaikka vaihtui.  Vehkeet saattavat olla vieläkin jossain yliopiston kellarikomerossa.
     
  17. SakkeM

    SakkeM Well-Known Member

    22 963
    3 392
    113
    Vs: Linssi-yhdistelmien erotuskyky?

    Niin, yhtälöstä....  50 lp/mm toistava objektiivi ja saman verran, siis 50 lp/mm toistava filmi  johtaisi toistoon 25 lp/mm?

    En usko minäkään.
     
  18. Vs: Linssi-yhdistelmien erotuskyky?

    Tämähän kuulostaa samalta, kuin että auto ajaa 80 km/h tiellä, jonka nopeusrajoitus on 80 km/h. Onko siis auton todellinen nopeus 40 km/h.
    Miksi kaavassa on arvot viivan alapuolella?
    Jos linssi toistaa 50 lp/mm, filmi 50 lp/mm, suurennusoptiikka 30 lp/mm ja paperi 50 lp/mm, niin mikä on lopputulos? Kun puhutaan ketjun heikoimmasta lenkistä, niin minimiä paremmat arvot eivät vaikuta lopputuloksen suuruuteen. Heikoin lenkki toimii sulakkeena.
     
  19. olliR

    olliR Member

    469
    10
    18
    Vs: Linssi-yhdistelmien erotuskyky?

    Uskotteko kuitenkin siihen että jos paperi toistaa kontrastia jotenkin ja linssi jotenkin, niin yhdistettynä peräkkäin näiden yhteinen kontrastintoisto putoaa melkoisesti. Paperille ei piirrykkään tarkka mustan ja valkean raja.

    Eli tässä tulee juuri vastaan se, että lp/mm ei ole kovin yksikäsitteinen, varsinkaan silmin katsottuna, vaan kysymys on siitä miten se mustan ja valkean rajapinta käyttäytyy tai miten sinimuotoisen tumman ja vaalean vaihtelun äärivaloisuuksien tummuusero käyttäytyy. Tuon aiemmin linkkaamanin Korenin artikkelin voi lukea. MTF on erotuskyky vain tarkemmin määriteltynä.

    Jos nyt yritän sanoa saman asian toisin, niin yö ja päivä erottuvat kyllä, oli kirkas taivas tai tasaisessa pilvessä, mutta niiden kontrastiero on erilainen. Jos kyse ei olisikaan siitä, että aurinko menee maapallon taakse, vaan ainoastaan siitä, että auringon eteen tulee vähän tähtisumua, niin syntyvä valoisuusero ei erottuisikaan pilvisellä. Eli erotuskyky pienenee. Ja sitä tässä mitataan, eikä yksikkö ole erottuu/ei erotu, vaan joku desimaaliluku. Ei lp/mm vaan MTF.


    Lisäksi tuo kaava käyttäytyy kohtalaisesti jopa lp/mm:llä, kun verrataan samanlaisia asioita, samoin mitaten. Kaksi linssiä erikseen tai peräkkäin voidaan mitata samoin metodein ja saada samanlaisia tuloksia, jotka voidaan laittaa samaan kaavaan. Miten paperi ja linssi mitataan samoin metodein, saaden verrannollisia tuloksia? Tai kenno ja linssi?

    Kaavaa voidaan todentaa siten, että vaihdetaan systeemin toinen osa ja mitataan sitten. Esim. Mitataan ensin paperin 1 ja paperin2 erotuskyvyt niille sopivalla yhteisellä tavalla. Sitten mitataan systeemit linssi + paperi1 sekä linssi + paperi2. Nyt kun tiedetään paperien erotuskyvyn suhde, niin voidaan olettaa, että se käyttäytyy systeemin mittauksessa myös samassa suhteessa (ainakin hyvin perustellen) ja katsoa toimiiko kaava.

    Ja Imatest on ihan pätevä systeemi, mutta siihenkin todellisen mittalaitteiston rakentaminen on aikamoinen projekti. Itsekin olen tuota käyttänyt, mutta pelkkä jalustan käyttö ja kunnollinen testitaulu ei riitä. Pitäisi olla kunnollinen testipenkki jossa kameran voisi kohdistaa hyvin. Lisäksi erikseen sekä vertailuoptiikka että vertailurunko varsin jytyllä kennolla.
     
  20. J.Vuokko

    J.Vuokko Well-Known Member

    8 192
    62
    48
    Vs: Linssi-yhdistelmien erotuskyky?

    Kiitos, nyt tuli vähän valaisua asiaan.

    Mielenkiintoisena lisänä tuo Imatest, jonka nimiin niin moni testisaitti vannoo ja niiden myötä sitten suuri joukko välineen vaihtajia joille totuus on jonkun saitin Imatest-tulokset jollakin kameralla, ei välttämättä samalla kuin oma...

    Tuollainen usaf-targetti on mielenkiintoinen omassa testaamisessa (jos sellaista jaksaisi harrastaa), mutta mieluummin testaa jollakin oikealla kuva-aiheella - ei edes niillä tiiliseinillä, vaan sellaisella jota oikeasti myös kuvaa.