Разрешение объектива: Что такое Разрешающая способность, разрешающая сила — Главная

Содержание

Разрешение объектива | БИК Дом оптики

Часто в описании производителей в пункте разрешение указывается на сколько мегапикселей рассчитан объектив. Важно понимать, что под этим понимается разрешение не самого объектива, а камеры для которой может подойти данный объектив (1,2,3,4,5 мегапикселей и т.д.), разрешение самих объективов не измеряется в мегапикселях. Объектив, требуемый для мегапиксельной камеры сильно отличается от объектива для обычной аналоговой камеры. Мегапиксельные камеры выдают картинку с лучшей детализацией, так как размер пикселя у таких камер меньше,чем у аналоговых камер, и отраженный от объекта свет распределяется на большее число пикселей.Поэтому мегапиксельные камеры требуют применения объективов более высокого разрешения,при выборе объектива к своей телекамере нужно уделить особое внимание этому моменту.

Все объективы условно классифицируются по оптическому разрешению на стандартного разрешения (SR), высокого разрешения (HR), мегапиксельного разрешения (MPix)

Как же определить какое разрешение выдает объектив ? Для этого в оптике существует такое понятие,как количество пар линий на миллиметр (LP/MM), которое в спецификации на объектив производителя служит мерой его разрешающей способности. Количеством LP/MM определяется наименьшая ширина пары соседних пикселов, которые с помощью данного объектива могут восприниматься раздельно.Для стандартных аналоговых камер требуется объектив с показателем около 30 LP/MM, в то время как мегапиксельные объективы имеют соответствующие показатели начиная от 60 LP/MM и заканчивая более 200 LP/MM. В спецификации к объективу указана разрешающая способность объективов, как по центру, так и по краям изображения. При выборе того или иного объектива важно смотреть на оба этих параметра, но важно помнить,что разрешающая способность любого объектива уменьшается от центра к краю, таким образом на краях оптическое разрешение всегда меньше,чем в центре. Это обусловлено наличием у объектива аберраций (недостаток объектива, заключающийся в том, что световые лучи, прошедшие через объектив, не собираются в одну точку (фокус), а создают крупный расплывшийся (нерезкий) кружок), значение которых на краях всегда больше, чем в центре.Очень хорошо, когда разрешение объектива больше разрешения камеры, в противном случае мы получим меньше деталей на изображении.

Объектив, являясь первым элементом в системе охранного телевидения, будет определять разрешающую способность всего видеотракта. Поэтому, выбирая видеокамеру, целесообразно определить, какое разрешение должен иметь объектив и имеется ли возможность его приобретения.

Объективы для мегапиксельных камер: индивидуальный подбор

В рубрику «Видеонаблюдение (CCTV)» | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций

Один из наиболее часто задаваемых клиентами нашей компании вопросов – почему мы «в базе» не комплектуем свои камеры объективами? И каждый раз приходится отвечать: «Такова политика производителя». Не видит он смысла ставить на мегапиксельные камеры какую-то одну универсальную модель. И мне думается, что этот подход логически обоснован и верен. Почему?

A. А. Торубаров
Генеральный директор компании Arecont Vision

Ответ прост: универсальное практически ВСЕГДА хуже специализированного. Автолюбители, к примеру, давно уже поняли, что зимой стоит ездить исключительно на зимних шинах, а летом – на летних. Это вопрос собственной безопасности. Тем более в нашем бизнесе. Клиент должен получать именно то, что наиболее точно подходит как раз для него, а не для гипотетического «среднего потребителя». И наша задача – помочь подобрать ему наиболее подходящую из представленных на рынке моделей, максимально реализующую возможности камеры.

Основные технические параметры

Для начала немного теории. Начнем с того, что любой объектив представляет собой проекционную оптическую систему, основное назначение которой – проецирование изображения наблюдаемой зоны с минимальными искажениями на светочувствительную поверхность фотоприемника. Из длинного перечня характеристик оптической системы «объектив – IP-камера», на которые обязательно стоит обратить внимание, необходимо отметить следующие:

1. Разрешающая способность – определяет минимальный размер различимых по контрасту элементов изображения. Разрешение в оптике оценивается с помощью штриховых тестовых мир, представляющих собой мишень, как правило, на основе стеклянной пластины с нанесенными на ней штрихами. Количество таких штрихов, приходящихся на единицу длины, при условии их визуального распознавания и является мерой оценки оптического разрешения. Если при проецировании такой миры на фотоприемник на получаемом изображении визуально можно различить штрихи, значит объектив разрешает данную пространственную частоту. Основную информацию о разрешении объектива несет указание в его технических характеристиках минимального размера пикселя, или количества линий на миллиметр, не только в центре, но и на краю (например, Resolution (Center, Corner) – 100 lp/mm, 60 lp/mm, то есть разрешение в центре – 100, на краю – 60 линий на мм). Для аналоговых камер нормальным считалось разрешение в 30–60 линий на мм, у мегапиксельных это значение – от 150 и выше.

2. Оптический формат – размер формируемого изображения или матрицы. Едва ли не важнейшее значение имеет соответствие формата матрицы объектива и камеры. Для многих камер используется матрица в 1/2 дюйма. При этом большинство мегапиксельных объективов имеет размер матрицы 2/3 дюйма. Соответственно заявленные производителем характеристики требуют корректировки. Некоторые компании указывают их сразу, некоторые подобной «ерундой» себя не утруждают. За отсутствием информации приходится идти опытным путем, сравнивая схожие модели, где подобная информация указана официально. Для своей линейки камер мы взяли за основу соотношение 3 к 4. То есть объектив 2/3 дюйма с заявленным углом обзора по горизонтали в 40 градусов на камерах с форматом матрицы 1/2 дюйма и соотношением сторон 4:3 даст угол в 30 градусов.

3. Фокусное расстояние – расстояние от оптического центра объектива до поверхности матрицы. С фокусным расстоянием напрямую связано такое понятие, как угол обзора объектива. Короткое фокусное расстояние дает широкий угол обзора, но сами объективы, как правило, не отличаются «дальнобойностью».

По мере увеличения фокусного расстояния угол обзора камеры сужается, зато растет предельная дальность, на которой возможна детализация рассматриваемого объекта;

4. Светосила – определяется отношением эффективного диаметра передней линзы объектива к величине фокусного расстояния и характеризует чувствительность IP-камеры. Чем меньше значение указанного числа, тем лучше камера работает в условиях слабой освещенности. Объективы с маркировкой F1.4 сегодня едва ли не лучшие из тех, что есть на рынке.

Мегапиксельные камеры характеризуются в первую очередь высокой разрешающей способностью, что предъявляет определенные и довольно жесткие требования к используемой на них оптике. Тщательный подбор и сочетание различных линз со сферическими и асферическими поверхностями (в изделиях ведущих производителей, как правило, используются только стеклянные линзы, причем самой тонкой шлифовки) позволяют устранить практически все возможные геометрические и хроматические аберрации, и в результате пользователь имеет в системе четкое и контрастное изображение, необходимое для точной идентификации объекта.

При этом широкая апертура мегапиксельных объективов позволяет получать четкие изображения даже при низкой освещенности.

Практические расчеты

Разобравшись с терминами, переходим непосредственно к оптимальному построению системы «объектив – IP-камера». И начнем с… ПОДБОРА КАМЕРЫ!

Допустим, существует необходимость контролировать (и по возможности идентифицировать) всех проходящих через ворота шириной 5 м на территорию охраняемого объекта. Решение этой задачи в первую очередь зависит от возможностей камеры и лишь потом – от установленного на нее объектива. Хотя официального стандарта нет, большинство специалистов считают достаточными следующие параметры: обычное наблюдение (фиксация события) обходится цифрой в 80–100 точек на м; распознавание автомобильных номеров – 170–190 точек на м; идентификация личности – 250–270 точек на м и т.д. Имея заданную ширину объекта в 5 м и задачу контроля входящих, приходим к выводу, что оптимальной будет 2-мегапиксельная камера с разрешением 1600(Н)х1200(W) (1600 делим на 270 – получаем 5,93 м).

Вот теперь можно и подбором объектива заняться. Но для этого необходимо прежде всего установить соответствие объектива и камеры.

Честно говоря, странно, что до сих пор зависимость картинки от объектива зачастую не рассматривается клиентами как прямая. Дескать, если характеристики камеры заявлены как 2 Мпкс, то и разрешение 1600 на 1200 мы получим при любом раскладе. Что бы ни «навинтили» в качестве оптики. И очень удивляются, что картинка с AV2100 и объективом «Хай Резолюшн» (до 1 Мпкс) почему-то хуже той, что они видели при демонстрации, к примеру, на выставке. Для мегапиксельных камер желательно подбирать объективы, хотя бы приблизительно соответствующие разрешению камеры. Для 1,3-мегапиксельных камер – объективы не менее 1 Мпкс, для 2-мегапиксельных – 1,5–2 Мпкс и т.д. Иначе возможности камеры будут просто «зажаты» до уровня разрешения объектива.

Следующий шаг – определение необходимого фокусного расстояния. У нас есть ширина контролируемой зоны – 5 м – и расстояние, на котором от проходной весит камера, – допустим, 20 м. Как раз для таких ситуаций на сайтах солидных компаний размещают 2 калькулятора, дающих четкий ответ на поставленный вопрос. Задаем известные параметры – 5 и 20 м и получаем, что необходим объектив с фокусным расстоянием 25,6 мм. Можно сделать расчет результирующего угла объектива – получим 14,23 градуса. Каждый выбирает то значение, которое ему более понятно.

Особого внимания требует подбор объективов к камерам формата «день/ночь», использующим фильтр IR Cut-off. НАСТОЯТЕЛЬНО НЕ РЕКОМЕНДУЮ применять в этом случае обычные мегапиксельные модели. По крайней мере для камер с разрешением от 2 Мпкс и выше. Иначе вам придется внести в свой рабочий график обязательные акробатические упражнения со стремянкой утром и вечером – «ушедший» фокус будет требовать корректировки в светлое время суток и с наступлением сумерек. А вот объективы с буквами IR в маркировке – самое то! Смело ставьте и спите спокойно. Применение этих объективов позволяет избежать расфокусировки, когда спектр проходящего через объектив света смещается в инфракрасную область. Этот эффект возникает из-за того, что в разное время суток свет, проходящий через объектив, имеет разную длину волны, а у волн разных длин разнится коэффициент преломления. Объективы с ИК-коррекцией имеют специальный состав стекла и/или специальное напыление на стекло, которые практически полностью компенсируют эффект расфокусировки. Суть ее заключается в том, что коэффициент преломления и прозрачность материала линз остаются постоянными в широком диапазоне частот светового потока. Добавлю еще, что если в системе используется ИК-подсветка, то применение объективов с ИК-коррекцией является обязательным требованием.

Важные функции

При частой смене освещения на охраняемом объекте полезной может оказаться функция автодиафрагмы, когда открытие/закрытие диафрагмы объектива управляется сигналом, который поступает с камеры, оценивающей количество света, поступающего на матрицу фотоприемника. Хотя во многом востребованность этой функции – отголосок века аналоговых камер. В большинстве современных моделей мегапиксельных камер возможно добиться хорошей картинки при смене освещения и не прибегая к услугам автодиафрагмы. Как правило, хорошая IP-камера сама умеет подстраиваться под изменившиеся условия освещения.

Коль скоро мы заговорили об автодиафрагме, не могу не обратить внимание на еще одно распространенное заблуждение. Считается, что в объективах с ручной диафрагмой приближение объекта наблюдения невозможно, единственная доступная функция – настройка фокусировки, а спектр применения таких объективов ограничен – обычно их используют в камерах, наблюдающих за входами на объекты. Это неверно. Точнее, верно только для «оптического» зума. Между тем многие модели мегапиксельных видеокамер обладают цифровым зумом самой камеры: двух-трехкратного приближения, достигаемого за счет того, что каждый объект в мегапиксельной камере описывается большим количеством точек по сравнению с аналоговыми, зачастую вполне достаточно…

Идеальные пары

Учитывая трехлетний опыт работы на рынке именно с мегапиксельными системами «камера – объектив», позволю себе несколько рекомендаций, которые, надеюсь, не сочтут скрытой рекламой. Для камер с разрешением до 2 Мпкс и при расстоянии до рассматриваемого объекта не более 50–60 м, оптимальными, на наш взгляд, являются модели Computar M…-MP (M0814-MP/M1214-MP и т.д.). А из вариофокалов – Tamron 12VM412ASIR и Tamron 12VM1040ASIR.

2–3-мегапиксельные модели камер лучше всего «уживаются» с продукцией компаний KOWA (модели LM…JCM) и SpaceCom (JHF….M или MK), а KOWA LMVZ 3510-IR и KOWA LMVZ9020-IR являются «хитами» для камер формата «день/ночь».

Подбор объективов для камер с разрешением больше 3 Мпкс является наиболее трудным делом. Конечно, есть превосходные трансфокаторы с подобным и даже более высоким разрешением, вот только цена на них порой в разы превышает цену самой камеры. А из объективов с фиксированным фокусным расстоянием лучшим решением, на наш взгляд, является Fujinon серии HF… SA-1. Хотя говорят, что и у KOWA появились хорошие модели для 5–10 Мпкс. Любопытно будет попробовать.

Чтобы не платить дважды…

И последнее. Не стоит экономить на мелочах. Копеечная выгода сегодня завтра может обернуться серьезными потерями после установки комплекса на охраняемом объекте. Конкретный пример: на одной из выставок подошли к нам представители китайского производителя оптики. Продемонстрировали свою продукцию. Специалисты компании были в восторге – качество линз заслуживало всяческих похвал. Японцы не всегда могут обеспечить такое. А уж цена и вовсе была смешная – порядка 30 долларов за 3-мегапик-сельный объектив. Казалось бы – вот оно, решение всех проблем. Хорошо, что не стали брать крупную партию, поостереглись. И правильно сделали. В ходе длительного теста выявилась интересная особенность – регулировочные винты и кольца объектива редко выдерживали больше 6–7 настроек. Фокус просто переставал строиться. Хотя к стеклу никаких претензий – удачные экземпляры успешно трудятся вот уже два года. Отсюда главный вывод: не хотите проблем – берите модели, рекомендованные производителем (поставщиком) для конкретной камеры.

Опубликовано: Журнал «Системы безопасности» #4, 2010
Посещений: 11314

В рубрику «Видеонаблюдение (CCTV)» | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций

Объективы, часть II. Характеристики и свойства объективов

Резкость объектива: что это

Насколько объектив резкий? Насколько четкое изображение он может дать? На этот вопрос отвечает разрешающая способность объектива. Мы уже сталкивались с понятием разрешения в контексте цифрового изображения. Мы выяснили, что чем выше разрешение цифрового изображения, тем оно более качественное, более детализированное. В случае с объективом все то же самое. Чем выше его разрешающая способность, тем более детализированную картинку можно получить с этого объектива. Однако, разрешение объектива измеряется совсем иначе, не в количестве точек (как в случае с цифровым изображением). Ведь объектив проецирует на матрицу фотоаппарата изображение, не разбитое на мелкие элементы-пиксели. И его разрешение поэтому измерить сложнее. Тем более, резкость объектива будет зависеть от диафрагмы, на которой ведется съемка, а в случае с зум-объективами, еще и от выбранного фокусного расстояния. Чтобы дать общую характеристику резкости объектива, проводится целое лабораторное исследование, а по его итогам составляются так называемые графики MTF. О том, как читают графики MTF, а также с самими графиками по каждому объективу Nikon, можно ознакомиться на официальном сайте Nikon: https://nikoneurope-ru.custhelp.com/app/answers/detail/a_id/27512

Однако фотограф работает не в лабораторных условиях, и на резкости итогового изображения влияет масса побочных факторов как технического характера (например, высокое ISO, неправильная выдержка, неточность фокусировки, нехватка глубины резкости), так и прочие обстоятельства. Например, передняя линза объектива может быть загрязнена, при ярком солнце объектив может поймать блик, резкость объектива может портить защитный светофильтр или другие насадки, при фотографировании на улице может быть смог или туман, очень часто резкость кадров портится некорректной компьютерной обработкой.

Поэтому лучше всего о резкости объектива судить не по графикам, а по корректно снятым фотографиям с этого объектива. Ведь оценивать свои фотографии мы будем не математически, а собственными глазами и чувствами.

В интернете сегодня очень много примеров снимков с любой оптики. Их можно найти как на официальных сайтах производителей объективов, так и в тестах, на популярных фотохостингах. Например, на сайте Pixel-Peeper.com собраны миллионы снимков, сделанных пользователями фотохостинга Fliсkr на ту или иную фототехнику.

Снимок, по которому можно оценить резкость объектива. Кадр не смазался на слишком длинной выдержке, фокусировка точна, минимальный уровень цифрового шума.

По этому снимку невозможно оценить резкость объектива. Объект съемки немного смазался в движении, очень много цифровых шумов из-за высокого ISO. Да и в точности фокусировки уверенности нет.

Кстати, посмотрев в интернете примеры снимков на тот или иной объектив, мы еще раз убедимся в том, что даже на самый качественный объектив можно снять плохой кадр — всё зависит от навыков фотографа. Чтобы оценить резкость изображения по фотопримерам, стоит обратить внимание как на центр кадра, так и на его края. В центре кадра объектив всегда имеет самое высокое разрешение, тогда как к его краям оно может заметно снижаться. В самом факте небольшого снижения резкости к краю кадра нет ничего страшного: в конце концов на самом краю фотографии редко располагают значимые объекты. При оценке резкости объектива стоит иметь в виду, что при максимально открытой диафрагме резкость изображения зачастую не так высока, как при F8-F11. На более закрытых диафрагмах резкость опять начинает постепенно снижаться. Поэтому не стоит без необходимости использовать диафрагмы F16-F32.

Если разрешающей способности объектива будет не хватать при практическом его использовании, при полном увеличении снимков мы увидим, что даже с абсолютно точной фокусировкой они будут давать не совсем резкое изображение. Часто в таком случае фотографы говорят “объектив мылит”. “Мылят” частенько самые простые, недорогие объективы, например “китовые”, поставляющиеся в комплекте с камерой. Безусловно, и на “китовую” оптику можно получать прекрасные снимки, однако продвинутые фотографы предпочитают по мере возможности сменить их на более совершенные модели объективов в зависимости от своих задач.

Сравним на фотопримере резкость трех объективов разных классов: зума начального уровня, профессионального зум-объектива и фикс-объектива. Мы выбрали типичных представителей каждого класса, так что результаты сравнения будут в той или иной мере характерны для всех представителей этих категорий оптики. Все кадры сделаны на фотоаппарат Nikon D5300 при диафрагме F8, то есть на пике резкости данных объективов. Сравним фрагменты из центра изображения при 100% увеличении.

Зум-объектив начального уровня. Nikon AF-S DX 18-140mm F3.5-5.6G ED VR Nikkor

Зум-объектив профессионального класса Nikon 70-200mm f/4G ED AF-S VR Nikkor

Объектив с постоянным фокусным расстоянием Nikon 85mm f/1.4D AF Nikkor

Каждый фотограф решает для себя сам: какой резкости ему достаточно для своих задач и выбирает соответствующую оптику. О выборе оптики для тех или иных видов фотосъемки мы поговорим еще не раз в следующих уроках. Уже сейчас можно ознакомиться с материалами рубрики “Как это снято?”, чтобы увидеть какими объективами снимают в тех или иных ситуациях.

Субъективные характеристики: “Рисунок” объектива и красота боке

Эти характеристики называются субъективными потому, что их нельзя измерить и оцениваются фотографами исходя из собственных вкусов и творческого опыта. Множество фотографов, особенно занятых не творческой, а технической фотографией вообще не интересуют такие понятия как “рисунок” и боке.

Поскольку каждая модель объектива имеет ту или иную оптическую систему, проецируемое ими на матрицу изображение может различаться не только по резкости, но и по своему художественному характеру. Такой характер изображения, даваемого объективом, фотографы называют “рисунком”. С понятием рисунка соседствует понятие “боке”. Боке — зона нерезкости на фото. Различные объективы дают различное боке. Характер боке зависит от оптической системы объектива и от устройства его механизма диафрагмы. Считается, что чем круглее будет отверстие диафрагмы, тем приятнее получится боке и тем более правильную форму будут иметь круглые блики от точечных источников света на фоне. Производители часто устанавливают в объектив специальные скругленные лепестки диафрагмы для получения красивого боке.

Понятия рисунок и боке чаще всего используются применительно к светосильной оптике и объективам с постоянным фокусным расстоянием, так как считается, что такие объективы обладают ярко выраженным, характерным рисунком. У какого объектива красивее рисунок и лучше боке — решает каждый фотограф сам для себя.

Кадр, снятый на объектив Nikon AF-S 50mm f/1.4G Nikkor при его максимально открытой диафрагме.

Кадр, снятый на объектив Nikon AF-S DX 18-140mm F3.5-5.6G ED VR Nikkor при максимально открытой диафрагме.

Устройство объектива фотоаппарата и органы управления.

Разберемся с тем, какие детали и органы управления расположены на объективе и зачем они нужны.

Nikon AF-S 50mm f/1.4G Nikkor

Nikon AF-S DX 18-140mm F3.5-5.6G ED VR Nikkor

Байонетное крепление. При помощи него объектив устанавливается на фотоаппарат.
Название объектива. Чуть ниже мы научимся расшифровывать все обозначения, используемые в названиях объективов Nikon.
Переключатель между автоматической (A) и ручной (M) фокусировкой объектива.
Включение и выключение оптического стабилизатора (VR — Vibration Reduction) объектива. Имеется только на объективах, оснащенных этим самым стабилизатором.
Кольцо фокусировки. Необходимо для ручной фокусировки объектива.
Шкала выбранного фокусного расстояния. Есть на большинстве зум-объективов, за исключением самых простых. На объективах с постоянным фокусным расстоянием тоже отсутствует за ненадобностью.
Кольцо зумирования. Имеется только у зум-объективов. Необходимо для смены фокусных расстояний объектива (а вместе с этим и угла обзора объектива).
Крепление для бленды. Бленда — это своеобразный “козырёк”, защищающий его переднюю линзу от бликов, которые могут возникнуть при съемке на ярком солнце. Помимо этого, бленда может выполнять защитную функцию, делая переднюю линзу объектива более труднодоступной для пальцев рук и защищая ее от физических повреждений при падении объектива.
Резьба для установки светофильтров на объектив. Каждый объектив имеет определенный диаметр резьбы. Измеряется этот диаметр в миллиметрах: 52 мм, 67 мм, 72 мм, 77 мм. Под каждый диаметр резьбы выпускаются специальные светофильтры. Самый распространенный светофильтр — защитный. Его функция — защищать переднюю линзу объектива от механических повреждений. Светофильтрам будет посвящен отдельный урок, ведь это весьма обширная тема. Как узнать диаметр резьбы под светофильтр вашего объектива? Обычно он написан рядом с его передней линзой. Если же вдруг там он не написан, всегда можно найти характеристики объектива в интернете или инструкции к нему. Помимо этого, можно посмотреть на обратную сторону крышки от объектива. На них часто указан диаметр.

10.Шкала дистанции фокусировки. Есть не на всех объективах. Помогает понять, на какую дистанцию сейчас сфокусирован объектив. Особенно полезна при предметной, пейзажной фотосъемке.

Читаем название объектива. Технологии объективов Nikon

Пример названия объектива

Какое фокусное расстояние у объектива, какая светосила? Подойдет ли он к вашей фотокамере? Всё это можно узнать из названия объектива. Научимся его читать. Прежде всего, в названии объектива указан производитель. Объективы производства компании Nikon называются Nikkor — это фирменное название семейства оптики. В названии объектива это слово может употребляться наравне с названием фирмы-производителя.

Остальное название объектива строится из аббревиатур, обозначающих те или иные технологии и стандарты, и числовых характеристик: фокусное расстояние и светосила.

Мы уже знаем, что фокусное расстояние объектива обозначается в миллиметрах. В случае с зум-объективами указывается самое короткое и самое длинное фокусное расстояние данного через тире. Например: “18 — 55мм”. Если перед нами фикс-объектив, то и его фокусное расстояние обозначается одним числом. Например: “50 мм”. Светосила объектива, как и фокусное расстояние, может быть постоянной и переменной. У некоторых зум-объективов встречается переменная светосила. Тогда так же через черточку указывается светосила объектива при самом коротком фокусном расстоянии и на самом длинном. К примеру: F/3.5-5.6. Если же объектив обладает постоянной светосилой, светосила обозначается одним числом. Например: “F/1.4”.

Среди аббревиатур в названии современного объектива от Nikon могут использоваться следующие:

AF (Autofocus) — автофокусные объективы без встроенного мотора для автоматической фокусировки. Используют мотор, встроенный в фотокамеру. Не все современные фотоаппараты имеют встроенный мотор для фокусировки: у бюджетных аппаратов Nikon его нет.

Такие объективы называются “отверточными”, как и фотокамеры, обладающие встроенным мотором фокусировки. Такое название получено из-за того, что привод автофокуса, выглядывающий из байонета фотоаппарата, похож на отвертку. Этот привод крутит специальный “винтик” на объективе, тем самым перемещая группы линз и наводя объектив на резкость.

Байонет камеры без встроенного привода фокусировки.

Байонет камеры со встроенным приводом фокусировки. Красным квадратом выделена та самая “отвертка”, обеспечивающая связь между объективом типа “AF” и встроенным мотором фокусировки.

Если такой объектив будет установлен на фотокамеру без встроенного привода фокусировки, автофокус не будет работать. Будет возможна только ручная фокусировка.

На сегодня встроенный привод фокусировки имеют фотокамеры начиная с Nikon D7100 и старше: Nikon D600, Nikon D610, Nikon D750, Nikon D800, Nikon D800E, Nikon D810, Nikon D4, Nikon D4s.

Не имеют встроенный привод фокусировки камеры младше Nikon D7100: Nikon D3200, Nikon D3300, Nikon D5200, Nikon D5300 и другие.

На сегодня “отверточные” объективы считаются практически устаревшими, все новые объективы оснащаются собственными моторами и имеют аббревиатуру “AF-S”.

AF-S (AF-Silent Wave Motor) — автофокусный объектив со встроенным мотором автофокуса. При использовании такого объектива автофокус будет работать на любой цифровой зеркальной фотокамере Nikon.

SWM (Silent Wave Motor) — ультразвуковой мотор фокусировки. Используется в объективах стандарта AF-S.

G (G-type) — Объективы без кольца управления диафрагмой. Кольцо управления не нужно при использовании современных фотоаппаратов, поэтому от него решили избавиться. Однако, объективы серии G не получится использовать на старых, полностью механических фотоаппаратах типа Nikon FM3a, Nikon FM10

Micro (Macro) — предназначенные для макросъемки объективы. Обладают короткой минимальной дистанцией фокусировки, что позволяет снимать предметы очень крупным планом.

PC-E (Perspective Control) — тилт-шифт объективы, объективы с коррекцией перспективы.

ED — в объективе использованы специальные линзы для снижения хроматических аберраций.

AS — в объективе используются асферические линзы.

IF (Internal focus) — объектив с внутренней фокусировкой. При фокусировке передняя линза объектива остается неподвижной. Таким образом повышается надежность объектива.

RF (Rear Focusing) — почти то же самое, что IF. Только фокусировка осуществляется задними оптическими элементами с малым весом, а значит занимает меньше времени.

DC (Defocus Control) — функция контроля зоны нерезкости. Включив ее, можно добиться более красивого боке.

VR (Vibration Reduction) — очень важная функция: стабилизатор изображения.

N (Nano Crystal Coat) — за счет нанесения на линзы объективы нанокристаллов уменьшается подверженность объектива к бликам, получается более контрастное изображение.

AF-D, D (AF-Distance Information) — объективы, передающие камере информацию о дистанции до объекта. Сегодня эта возможность есть у всех объективов. Объективы, маркирующиеся аббревиатурами AF-D и D — это не самые новые объективы.

DX — объектив разработан для камер с матрицами формата APS-C. Объектив проецирует изображение небольшого размера, как раз для уменьшенной матрицы APS-C. Так что если поставить его на камеру с полнокадровой матрицей (а это вполне возможно), по краям кадра будет очень сильное затемнение. Современные полнокадровые камеры Nikon имеют режим совместимости с DX-оптикой. В таком режиме фотокамера будет получать изображение не со всей площади матрицы, а с области, равной по площади матрице формата APS-C. То есть никакого виньетирования (затемнения краев) не будет, но и полнокадровый аппарат превратиться в кроп-камеру.

FX — объектив, разработанный для использования с полнокадровыми фотоаппаратами. В полной мере может использоваться и с камерами APS-C.

CX — объективы, разработанные для использования с фотокамерами системы Nikon 1. Несовместимы с зеркальными аппаратами Nikon, имеющими байонет Nikon F.

Теперь мы запросто сможем расшифровать названия объективов Nikkor, узнать об их основных характеристиках, технологиях и стандартах.

Подробнее с технологиями и аббревиатурами, использующимися в названиях объективов можно познакомиться на сайте Nikon: http://www.nikon.ru/ru_RU/product/nikkor-lenses/glossary

На этом тема изучения объективов не окончена. В следующих уроках нам предстоит узнать как классифицируются объективы по углу обзора, как меняется передача пространства и перспективы на объективах с различным фокусным расстоянием, как работать с глубиной резкости.

Методика тестирования фотокамер iXBT.com 2019 года

Разрешающая способность

Разрешающая способность камеры — понятие комплексное, складывающееся из нескольких параметров и условий. В наших статьях можно выделить три типа разрешающей способности:

сенсора в RAW (считается, что ее значение может занижать только разрешение оптики),
сенсора в JPG (ее могут занижать разрешение оптики и внутрикамерные алгоритмы шумоподавления),
оптики (ее может занижать разрешение сенсора, такой вот замкнутый круг).

Разрешающая способность. Расчет

Определение разрешающей способности в нашей лаборатории производится по радиальной мире, закрепленной на стенде.

Лабораторный стенд. Fujifilm X-T30. ISO 200

Для расчета разрешающей способности на снимке миры определяется размер дефектной области в центре, где лучи миры уже неразличимы. Как правило, она имеет достаточно четкую границу, в противном случае выбирается среднее значение. Линейным параметром дефектной области в данном случае является ее диаметр (D) в сантиметрах. Далее высчитывается разрешение (R) по следующей формуле:

R = 120·L/(π·D·P),

где
L — длина снимка, см
D — диаметр дефектной области, см
P — число точек по длинной стороне снимка
120 — число лучей миры, линии
π — число пи, ≈3,14

В упрощенном варианте, позволяющем не учитывать разрешение печатного снимка, формула выглядит следующим образом:

R = 120/(π·Dp),

где
Dp — диаметр дефектной области, пиксели
120 — число лучей миры, линии
π — число пи, ≈3,14

Радиальная мира и ее дефектная область

Разрешающая способность.

Сенсор

При испытаниях разных камер параметры экспозиции должны быть одинаковыми, чтобы полученные данные можно было сравнивать.

Для определения зависимости разрешающей способности от светочувствительности камера устанавливается в режим приоритета диафрагмы, диафрагма фиксируется в среднем положении f/5,6—f/8 в зависимости от размера сенсора для исключения влияния ГРИП. Фокусное расстояние по возможности устанавливается в эквиваленте 50 мм, но при тестировании сенсора это не принципиально, поскольку для расчетов используется только центральная часть стенда.

Разрешающая способность определяется для двух сцен — светлой и темной. Светлая сцена имитирует обычные условия съемки с освещенностью около 3000 люкс. Она позволяет оценить поведение сенсора при съемке в помещении или на улице в пасмурный день. Темная сцена имитирует недостаточную освещенность около 100 люкс и необходима для оценки поведения сенсора при работе на длинных выдержках, поскольку в таких условиях проявляется эффект накопления шумов.

Компенсация экспозиции устанавливается:

для темной сцены: −1 EV
для светлой сцены: 0 EV

Поскольку освещенность в лаборатории не всегда можно выставить точно, да и светопропускание у разных камер разное, уровень яркости ламп регулируется по реперным точкам:

для темной сцены при ISO 6400 выдержка 1/40 с
для светлой при ISO 6400 выдержка 1/400 c

Фокус устанавливается вручную по радиальной мире. Затем делается несколько кадров при разных значениях светочувствительности — как правило, ISO 200, 400, 800, 1600, 3200 и 6400. Вручную меняется только значение светочувствительности — по возможности дистанционно во избежание «шевеленки» (по той же причине следует производить спуск дистанционно или с отложенным стартом). Выдержка подстраивается автоматически. Остальные параметры остаются без изменений.

После расчета данные приводятся на графике в виде зависимости разрешающей способности от светочувствительности.

Зависимость разрешающей способности сенсора от светочувствительности

Для камер не самого низкого класса также исследуется расширенный диапазон светочувствительности. К сожалению, пока большинство камер на повышенных ISO демонстрируют посредственные результаты, расширенный диапазон исследуется редко. Но максимальное рабочее значение ISO зависит от поставленных задач, поэтому иногда дополнительно приводятся расширенные кривые разрешающей способности.

Зависимость разрешающей способности сенсора от светочувствительности, расширенный диапазон

Для оценки величины шумов и деградации цветов с повышением светочувствительности приводятся фрагменты серой карты.

Разрешающая способность. Оптика

При определении зависимости разрешающей способности от диафрагменного числа камера устанавливается в режим приоритета диафрагмы. Светочувствительность устанавливается на минимум (ISO 100-200). Фокус камеры устанавливается вручную по радиальной мире при максимальном раскрытии диафрагмы. Далее производится серия снимков, диафрагма меняется вручную, по возможности дистанционно. Выдержка подстраивается автоматически. Остальные параметры остаются без изменений.

После расчета данные приводятся на графике в виде зависимости разрешающей способности от диафрагменного числа.

Зависимость разрешающей способности объектива от диафрагменного числа

Камеры, не имеющие полноценного ручного режима и возможности съемки в RAW, тестируются по упрощенной методике, как и камеры смартфонов.

Стабилизатор

Для оценки эффективности стабилизатора используется так называемая «таблица офтальмолога». При съемке камера устанавливается в ручной режим. Рекомендуемое фокусное расстояние для теста — 50 мм, но допускается иное, только нужно учесть это при расчете эффективности. Диафрагма фиксируется в среднем положении f/5,6—f/8 в зависимости от размера сенсора для исключения влияния ГРИП. Выдержка изменяется вручную примерно от 1/20 до 1 с. Фотограф встает на расстоянии примерно 5 метров от таблицы и делает по десять снимков на каждом значении выдержки, держа камеру на полусогнутых руках, как при обычной съемке.

Лабораторный стенд «таблица офтальмолога» для тестирования автофокуса и стабилизатора. Читаемость строк: 10 из 10

Затем снимки обрабатываются фотографом по принципу «сколько строк читаемо на снимке, столько и баллов — от 0 до 10». Баллы суммируются для каждого значения выдержки, таким образом мы получаем вероятность хорошего снимка в процентах. Считается, что если камера способна выдать более 70% четких снимков при данной выдержке, это значение можно считать рабочим.

Эффективность стабилизатора определяется на основе следующего принципа: для получения резкого снимка на некоем ЭФР максимальная выдержка должна быть не длиннее 1/ЭФР. То есть на 50 мм для получения резкого снимка мы устанавливаем наибольшую выдержку 1/50 с, а при более длинных уже работает стабилизатор. В данном случае мы оперируем не 100%-ной гарантией резкости, а вероятностью получения резкого снимка в 70%, поскольку 100% резких снимков получить сложно и это было бы слишком жестким условием для проверки стабилизатора, оторванным от реальности. То есть считается, что при съемке на выдержке равной 1/ЭФР мы получаем резкий снимок в 7 случаях из 10 без стабилизатора. Стабилизатор же позволяет нам отодвинуть критическое значение выдержки на несколько ступеней экспозиции.

Правило «1/ЭФР» — условное и приблизительное, и в зависимости от условий съемки, оптики или камеры нулевая отметка может гулять. Используя это правило, мы определяем ее с точностью ±1 ступень экспозиции, поэтому наши данные могут немного не совпадать с данными, полученными по стандарту CIPA DC-X011. Точность определения эффективности стабилизатора можно повысить, если делать замеры со стабилизатором и без, а затем считать разницу. Это позволит приблизиться к стандартизированным измерениям, но результат все равно будет от них отличаться (как минимум из-за различия самих методик), а трудоемкость увеличится вдвое. Выявленное на практике неплохое совпадение измеренной эффективности большинства стабилизаторов с заявленными производителем данными говорит о том, что и в таком виде наша методика работает с неплохой точностью.

На графике ниже приведен условный пример объектива с фокусным расстоянием 50 мм и стабилизатором с эффективностью в 4 ступени экспозиции. При съемке без стабилизатора мы можем получить резкий снимок с вероятностью 70% на выдержке 1/50 секунды. Увеличивая выдержку, мы уменьшаем вероятность резкого снимка. При включении стабилизатора мы отодвигаем эту критическую точку на 4 ступени и, таким образом, можем получить резкий снимок с вероятностью 70% на выдержке 1/3 секунды.

В таблице ниже приведены примеры расчета эффективности стабилизатора в ступенях экспозиции для некоторых популярных ЭФР.

Выдержка, 1/с	ЭФР, мм
	400	105	85	50	35	24
400
320	⅓
250	⅔
160	1
125	1⅓
100	1⅔
80	2	⅓
60	2⅓	⅔	⅓
50	2⅔	1	⅔
40	3	1⅓	1	⅓
30	3⅓	1⅔	1⅓	⅔	⅓
25	3⅔	2	1⅔	1	⅔
20	4	2⅓	2	1⅓	1	⅓
15	4⅓	2⅔	2⅓	1⅔	1⅓	⅔
13	4⅔	3	2⅔	2	1⅔	1
10	5	3⅓	3	2⅓	2	1⅓
8	5⅓	3⅔	3⅓	2⅔	2⅓	1⅔
6	5⅔	4	3⅔	3	2⅔	2
5	6	4⅓	4	3⅓	3	2⅓
4	6⅓	4⅔	4⅓	3⅔	3⅓	2⅔
3	6⅔	5	4⅔	4	3⅔	3
2,5	7	5⅓	5	4⅓	4	3⅓
2	7⅓	5⅔	5⅓	4⅔	4⅓	3⅔
1,6	7⅔	6	5⅔	5	4⅔	4
1,3	8	6⅓	6	5⅓	5	4⅓
1	8⅓	6⅔	6⅓	5⅔	5⅓	4⅔

К примеру, если для фикса 85 мм на выдержке 1/3 с (она же 0,3 с) мы получаем 7 из 10 хороших снимков, а на выдержке 1/2,5 с (она же 0,4 с) — уже только 6 из 10, то эффективность стабилизатора берется по выдержке 1/3 с и составляет 4⅔ EV.

После расчета данные приводятся на графике в виде зависимости вероятности получения хорошего снимка от продолжительности экспозиции.

График эффективности стабилизатора объектива

Автофокус

Для оценки скорости и точности автофокуса используется та же «таблица офтальмолога». При съемке камера переводится в режим приоритета диафрагмы. Диафрагма устанавливается в положение максимального раскрытия, чтобы избежать влияния ГРИП. Рекомендуемое фокусное расстояние для теста — 50 мм, но допускается иное. Выдержка устанавливается не ниже 1/100 с, чтобы исключить влияние «шевеленки». ISO выставляется в автомат. Фотограф встает на расстоянии примерно 10-15 метров от таблицы и делает тридцать снимков, после каждой тройки приближаясь к мишени на шаг. Каждый снимок выполняется только после того, как камера сфокусировалась и подтвердила это соответствующим сигналом. Все это озвучивается и записывается на диктофон, чтобы потом оценить время, затраченное на тридцать снимков. Тест прогоняется два раза при −1 EV и −2 EV. При расчетах результаты усредняются.

Время съемки оценивается по звуковой дорожке в любом аудиоредакторе.

Звуковая дорожка тридцати щелчков затвора при тестировании автофокуса

Снимки оцениваются так же, как и в тесте стабилизатора, то есть по принципу «сколько строк читаемо на снимке, столько и баллов — от 0 до 10». Баллы суммируются и делятся на 30 — таким образом мы получаем среднюю точность автофокуса по шкале от 1 до 10 (или в процентах, если результат умножить на 10). Рейтинг средней скорости автофокуса получается делением 100 на время, затраченное на все 30 снимков — от первого подтверждения автофокуса до последнего щелчка затвора.

После расчета данные приводятся на графике в виде гистограммы для сравнения с другими камерами.

Гистограмма сравнения скорости и точности автофокуса разных камер

Скорость серийной съемки

Для определения скорости серийной съемки, как правило, используется карта памяти SD UHS-I 95 МБ/с, если специально для тестирования камеры не предоставляется более скоростная. В большинстве случаев хватает имеющейся. Желательно, чтобы карта памяти была свободна хотя бы наполовину.

Камера ставится на стол рядом со включенным диктофоном. Съемка продолжается 20-30 секунд или до первой сотни кадров. Порой можно уложиться и в меньшее время, если буфер забьется быстрее. Поскольку камера сохраняет кадры сначала в свой буфер и только оттуда на карту памяти, при заполнении буфера скорость съемки падает, если карта памяти не успевает принимать нужный объем. Такое практически всегда происходит при высокоскоростной съемке в RAW.

Звуковая дорожка при тестировании скорости серийной съемки в RAW

Скорость съемки характеризуют две величины: первая скорость — та, с которой съемка начинается и продолжается до заполнения буфера (обычно ее указывают в технических характеристиках камеры), и вторая скорость — та, с которой съемка продолжается после заполнения буфера. Также при описании указывается длительность работы на максимальной (первой) скорости, которое позволяет рассчитать максимальное количество кадров, отснятое с этой скоростью.

После расчета данные приводятся в таблице и сравниваются с паспортными.

Режим	Первая скорость	Предел первой скорости	Вторая скорость
JPEG Low	3,0 к/с	∞	—
JPEG High	8,0 к/с	16,8 с	4,8 к/с
RAW Low	3,0 к/с	∞	—
RAW High	8,1 к/с	6,9 с	1,9 к/с

В таблице приведены значения средней скорости съемки для разных режимов. Символ бесконечности означает, что при съемке ста кадров скорость не изменилась.

Для тестирования скорострельности в бесшумном режиме с использованием электронного затвора применяется более простая, но менее точная методика. Поскольку звук при такой съемке отсутствует, время оценивается по секундомеру: кнопка спуска камеры зажимается на 5-10 секунд, а затем считается количество снимков, сделанных за это время.

Какой объектив нужен для камеры видеонаблюдения

Тип объектива

Современные объективы подразделяются на 3 основных типа, и от этого зависят их характеристики:

Монофокальные. По-другому их еще называют статическими или фиксированными. Это объясняется тем, что величина фокусного расстояния зафиксирована и не может меняться, например, 3,6 мм, 12 мм и так далее. Они просты в установке и стоят сравнительно недорого, но произвести фокусировку на объекте или изменить угол обзора в этом случае не удастся. Видеокамера, оснащенная таким объективом, прекрасно подойдет для того, чтобы быть установленной в углу и охватывать область 10 на 10 метров.
Варифокальные. Они уже позволяют регулировать такие критерии, как фокусное расстояние и угол обзора. Другое дело, что это происходит в диапазоне значений, например 3,6 мм – 8 мм. Конечно, для них свойственна уже большая универсальность, но и стоят они дороже монофокальных. Чтобы производить настройку, понадобится выполнить ручную фокусировку.
Трансфокаторные, или зум-объективы, — это самые универсальные устройства. Дают возможность регулировки угла обзора, а также масштабирования выбранного участка объекта. Особенно востребованы в случае применения поворотных видеокамер, поскольку множество параметров можно изменять дистанционно, при помощи пульта управления. По своей стоимости относятся к наиболее дорогим объективам.

Казалось бы, однозначно стоит делать выбор в пользу объективов с переменным значением фокуса. Но они обладают и определенными недостатками, кроме своей высокой цены. Прежде всего, его необходимо настраивать, а это довольно непростой процесс, особенно, для тех, у кого нет опыта в этом деле. Надо обнаружить оптимальное соотношение фокусного расстояния и резкости, а также применять светофильтры для затемнения картинки, ведь запись будет вестись и в темное время суток.

Кроме того, объективы с регулировкой фокусного расстояния отличаются худшей светосилой, а об этом продавцы зачастую не говорят ничего. На практике оказывается, что такое оборудование передает плохую картинку в сумерках, которая намного хуже той, что была сделана при свете. В процессе эксплуатации у таких объективов часто случается расфокусировка – это происходит из-за неблагоприятных климатических факторов и внешнего воздействия. Так что, сократить затраты на создание видеонаблюдения вполне возможно, если нет настоящей необходимости в покупке варио- и трансфокальных объективов.

Материал корпуса объектива и его линз

С одной стороны, материал, из которого выполнен корпус объектива, никакого влияния на качество записи не оказывает. Но пластиковый корпус может легко подвергаться деформации при малейшем ударе. Это со временем приведет к перекашиванию линз, находящихся внутри. Это, в свою очередь, вызовет изменение углов обзора или снижения разрешения.

Что касается самих линз, то они могут быть выполнены также из пластика. В этом случае они будут стоить дешевле, но со временем могут помутнеть. Это не сможет не сказаться на качестве картинки, которую фокусирует объектив.

Разрешение и формат матрицы

Чаще всего для видеонаблюдения применяются форматы матриц от 1/3 до ½. Объектив надо подбирать так, чтобы он соответствовал этому формату или был даже большим. Что будет в случае несоответствия? Даже на минимальном фокусном расстоянии по углам проявятся черные пятна.

Производители объективов обозначают их разрешение так, чтобы можно было понять, подходит ли по этому параметру объектив камере, в которой он будет использоваться. Но реальное разрешение объективов указывается не в мегапикселях, а в виде «линии/мм». Еще один критерий – это разрешение по краям картинки.

Линзы изготавливаются таким образом, что оптическое разрешение снижается к краям объектива по сравнению с центром. Поэтому при выборе нужно уточнять, насколько оптика может создавать высокое разрешение не только по центру, но и по краям.

Фокусное расстояние и угол зрения

Этот показатель должен подбираться под размер участка наблюдения. Например, если в объектив камеры попадут другие хорошо освещенные предметы вблизи, то в таком случае время экспозиции будет автоматически уменьшено согласно усредненному показателю освещенности в кадре.

Фокусное расстояние считается важнейшим аспектом, определяющим, насколько широко и далеко будет видеть видеокамера. Его измеряют в миллиметрах – это расстояние я между крайней точкой объектива и видеоматрицей, на которую передается изображение. Самое частое значение фокусного расстояния в современных камерах – это 3,6 мм. Это примерно подобно тому углу зрения, которым обладает человеческий глаз.

Такие объективы широко использованы в небольших офисных либо жилых помещениях. Но, при выборе фокусного расстояния для наблюдения, надо понимать, что, чем меньшим оно будет, тем большую зону обзора сможет охватывать камера. Чем большим будет фокусное расстояние объектива, тем более детальной будет картинка, но меньшей – зона охвата.

Если необходим общий обзор территории на объекте, лучше обратить внимание на широкоугольные объективы. Внутри объектов, когда требуется распознать небольшие детали, пригодится большое фокусное расстояние.

Такой показатель, как угол зрения изделия, говорит нам о том, насколько значительным будет охват площади объективом в процессе съемки. В случае с широким углом, обычно речь идет об объективах, чье фокусное расстояние до 3,6 мм. Они охватывают большую территорию, но за счет ухудшения качества детализации.

Для того, чтобы заранее определить требуемый угол обзора объектива, надо выбрать пару предполагаемых точек на изображении. После этого они соединяются прямой линией с местом, где будет располагаться камера и замеряется угол между данными прямыми.

Посмотрите наше видео, где есть блок, посвящённый подбору объективов для камер видеонаблюдения:

Параметры диафрагмы объектива

Этот элемент отвечает за регулировку объема светового потока, который попадает на видеоматрицу. Простые модели отличаются фиксированным значением диафрагмы, другими словами, они не годятся для видеозаписи на тех объектах, где часто меняется показатель освещенности – например, внутри помещений.

Другие объективы могут «похвастаться» автоматической диафрагмой. Она представляет собой мини-двигатель, крепящийся к объективу и изменяющий количество проходящего света. Благодаря такой опции можно добиваться более высокого качества изображения, даже при недостаточном освещении. Объективы с автоматической диафрагмой применяются для наружного видеонаблюдения.

Существует и такой параметр, который именуется числом диафрагмы – другими словами, оно обозначает критерий светосилы объектива. Чем это число будет меньшим, тем более объектив подходит для ведения съемки при плохом освещении, потому что диафрагма будет максимально открытой.

Как регулировать диафрагму, а, другими словами, количество проникающего света? При ручной регулировке необходимо проворачивать ее кольцо до того момента, пока на картинке не будут как следует различаться разнообразные оттенки. Если камера будет работать снаружи здания, то лучше всего купить объектив с автоматической диафрагмой, поскольку ни у кого не хватит терпения постоянно заниматься регулировкой по нескольку раз на день.

Мегапиксельные объективы

Это оборудование получило распространение благодаря все большей популярности IP-камер. Они отличаются полным разрешением и высокой контрастностью. Достигается это особым качеством основных элементов. Ведущие известные производители используют в своих изделиях стеклянные линзы, подлежащие сверхтонкой шлифовке. Если правильно подобрать сочетание линз и тщательно рассчитать механические свойства конструкции, это позволит сделать оборудование максимально точным.

Такие объективы отличаются сверхпрочным корпусом, который надежно защищает оборудование от толчков, ударов, вибраций, а также от неблагоприятной температуры окружающей среды. Даже в условиях слабой освещенности они гарантируют крайне четкое изображение благодаря своей широкой апертуре. Распознавание изображений получается предельно точным с одновременным снижением уровня искажений.

Основное преимущество такого оборудования связано с его повышенной разрешающей способностью. Даже в случае с камерой высокого разрешения обычный объектив будет ухудшать ее реальное разрешение. А вот мегапиксельный аналог отлично справится с прекрасной детализацией, особенно по углам картинки.

Кроме того, такое оборудование оснащается опцией ИК-коррекции. Это важный параметр, который в случае с камерами типа «день и ночь» предотвратит расфокусировку картинки при переходе камеры на ночную запись.

Самые популярные объективы

На практике заказчики чаще всего выбирают оборудование с универсальными параметрами, простое в эксплуатации и настройках. Оно оснащается автоматической регулировкой диафрагмы, а объектив вариофокального типа со сменой фокусного расстояния. Выбор угла обзора зависит от того места, где будет установлена видеокамера:

узкоугольный объектив (3-30°) применяют по периметру сооружения, для ведения записи в коридорах, на лестницах, вдоль заборов и ограждений;
средний угол обзора составляет 30-70°. Такое оборудование найдет себя при наблюдении за прилегающей территорией, а также в помещениях средней площади;
широкоугольный объектив (угол 70-95°) отлично проявит себя при наблюдении за входной дверью или в помещении с размерами 10 Х 10 метров.

На самом деле, выстроить эффективную систему видеонаблюдения, не переплачивая за это баснословных денежных средств, весьма непросто. Заказчик должен четко понимать, что в создании изображения высокого качества принимает участие не только сама камера, но и ее объектив.

цены, характеристики, фото в каталоге VEGA AV

Видеопроектор для конференц-залов и учебных аудиторий яркостью 7000 ANSI Lm

5 объективов на выбор с показателем throw ratio от 0,8 до 7,36:1.
Все необходимые разъемы для удобной работы с различными источниками сигнала, в том числе цифровые 2 входа HDMI
HDBaseT вход.
DICOM режим и 5 режимов изображения (динамическое, нормальное, кино, черная доска, цветная доска).
Zoom стандартного объектива x1,8.
Возможность работы проектора в любом положении — функция 360 degree. Проектор может быть расположен вертикально и проецировать вертикальное изображение.
Коррекция трапеции по углам.
Разрешение WUXGA.
Вертикальное и горизонтальное смещение объектива.
Система из трех LCD панелей обеспечивает натуральные насыщенные цвета.
Низкий уровень шума для этого класса проекторов — 34дБ в Eco режиме.
Беспроводной пульт ДУ.
Функция бесшовного изображения при использовании нескольких проекторов
Смещение изображения по вертикали до 60% и горизонтали до 30%

Легкая установка в помещениях различной конфигурации

Zoom стандартного объектива 1,8.

Дополнительная сменная оптика и смещение объектива по горизонтали (+/- 30%) и вертикали (+/-60%) позволяют использовать проектор в помещениях различной геометрии. Новая система замены объектива «одним движением» значительно упрощает установку сменной оптики. Имеется также вертикальная и горизонтальная цифровая коррекция +/- 30/15 градусов соответственно.

Коррекция трапеции по углам

Функция 360 degree

Проектор может быть расположен вертикально и проецировать изображение на пол или на потолок. Это используется в видеомеппинге, театральных постановках, в сфере digital signage и других областях. Но портретный режим не поддерживается.

Великолепная яркость и контрастность

Оптическая система, установленная в видеопроекторе EIKI EK-510UL, в совокупности с 430 Вт USHIO лампой создают световой поток 7000 ANSI lm. Срок службы лампы увеличен до 4000 часов (eco).

Благодаря высококонтрастной оптической системе EIKI EK-510UL, изготовленной с использованием микролинзовой технологии, контрастность изображения достигает уровня 2500:1.

Большие коммутационные возможности

Проектор оснащен всеми современными разъемами и поддерживает все мировые стандарты для максимальной универсальности, можно подключить любой источник видеосигналов: DVD, компьютер, спутниковый ресивер и другое. Имеется цифровой интерфейс HDBaseT.

Низкий уровень шума

Уровень шума необычайно тихо работающей вентиляционной системы не превышает 34 дБ (в режиме Eco mode).

Влияет ли смена объектива на мегапиксели камеры?

Как сказал @ahockley, разрешение (количество мегапикселей) определяется главным образом датчиком, поэтому смена объектива не меняет его.

Справедливости ради следует отметить, что разрешение датчика является теоретическим максимумом, на который способна система в целом. Хотя лучший объектив не может увеличить его, объектив действительно низкого качества может снизить эффективное разрешение ниже этого. В вашем случае, однако, это довольно маловероятно, если не использовать объектив действительно низкого качества. Причина этого довольно проста: большинство конструкций объективов могут легко создавать изображение с более высоким разрешением, чем датчик, который вы используете.

Времена, когда вы можете столкнуться с ограничением разрешения объектива, будут с объективом действительно низкого класса — если кто-то предлагает объектив с фокусным расстоянием 500 мм за 50 долларов, вполне вероятно, что это будет предел разрешения. Аналогично, если вы подключите камеру к низкоуровневому телескопу или микроскопу, что-то в другом креплении (например, C-крепление), которое никогда не было разработано для датчика такого размера. Это, как правило, не произойдет случайно — вам, как правило, придется искать такие адаптеры, чтобы их вообще можно было установить на камеру.

Разумно недавно, неповрежденный объектив от Nikon или любой из достаточно авторитетных 3 — ^й поставщиков партии , как Sigma, Tamron, Tokina или не должно быть много трудностей , производя снимки на полном разрешении сенсора.

Хотя это не относится к этому конкретному случаю, есть одно обстоятельство, при котором замена объектива может изменить фактическое количество мегапикселей, производимых камерой. В некоторых случаях вы можете установить объектив APS-C на полнокадровую камеру, и при этом камера обнаружит используемый вами объектив и использовать только ту часть датчика, которая соответствует кадрированию APS-C. В этом случае фактическое воспринимаемое разрешение уменьшается.

Чтобы привести конкретный пример этого, у меня есть Sony Alpha 900 (полнокадровая) камера и объектив APS-C 11-18 мм. Хотя исходное разрешение камеры составляет ~ 24 Мп (примерно 6000×4000 пикселей), при установке объектива 11-18 камера выдает ~ 12 Мп изображений (примерно 4200×2800 пикселей). Это не, однако, из-за того, что камера определяет максимальное разрешение, на которое способен объектив, и действует соответственно. Скорее, это просто вопрос наличия у объектива некоторой памяти на борту, который говорит камере, что это объектив APS-C, поэтому камера действует исходя из этого. Например, конкретный объектив, о котором я говорю, на самом деле был изготовлен Tamron и переупакован / продан Konica-Minolta. Почти идентичный объектив, который продавался под названием Tamron, не имел такой же памяти,

Датчики и линзы | Эдмунд Оптикс

Это раздел 6.4 Руководства по ресурсам для обработки изображений.

Изображение на частоте Найквиста

Может возникнуть соблазн получить изображение с так называемой частотой Найквиста, которая определяется в Equation 1 из Advanced Lens Selection. Однако, как правило, это не очень хорошая идея, поскольку подразумевает, что наблюдаемая особенность приходится ровно на один пиксель. Если бы система визуализации сместилась на полпикселя, интересующий объект оказался бы между двумя пикселями и полностью размылся.По этой причине не рекомендуется получать изображения с частотой Найквиста. Предполагая, что субпиксельная интерполяция не используется, обычно рекомендуется формирование изображения на половине частоты Найквиста, поскольку это позволит интересующей функции всегда занимать не менее двух пикселей.

Другое предположение, которое часто делается неправильно, заключается в том, что объектив не подходит для использования с конкретной камерой, если он не имеет существенного (> 20%) контраста на частоте Найквиста датчика, с которым он используется.Это не тот случай. Как упоминалось ранее, получение изображений на пределе Найквиста не рекомендуется и может создать несколько проблем. Необходимо изучить всю систему, чтобы определить, подходит ли объектив для данного датчика камеры или нет, и это часто зависит от приложения. В следующем разделе описывается, что происходит в системе формирования изображений, когда они используются на частоте Найквиста или рядом с ней, и их последствия для общего разрешения системы.

Понимание взаимодействия между датчиками камеры и объективами изображения — важная часть разработки и внедрения системы машинного зрения.Оптимизация этой взаимосвязи часто упускается из виду, и влияние, которое она может оказать на общее разрешение системы, велико. Неправильно подобранная комбинация камеры / объектива может привести к потере денег на систему обработки изображений. К сожалению, определение того, какой объектив и камеру использовать в любом приложении, не всегда простая задача: все больше датчиков камеры (и, как прямой результат, больше объективов) продолжают разрабатываться и производиться, чтобы воспользоваться преимуществами новых производственных возможностей и повысить производительность.Эти новые датчики ставят перед объективами ряд проблем, которые необходимо преодолеть, и сделать правильное соединение камеры с объективом менее очевидным.

Первая проблема заключается в том, что пиксели продолжают уменьшаться. Хотя меньшие пиксели обычно означают более высокое разрешение на уровне системы, это не всегда так, если учитывать используемую оптику. В идеальном мире, без дифракции или оптических ошибок в системе, разрешение будет основываться просто на размере пикселя и размере просматриваемого объекта (см. Разрешение).Вкратце, по мере уменьшения размера пикселя разрешение увеличивается. Это увеличение происходит, поскольку более мелкие объекты могут быть помещены на более мелкие пиксели и все еще иметь возможность разрешать интервал между объектами, даже если этот интервал уменьшается. Это упрощенная модель того, как датчик камеры обнаруживает объекты, без учета шума или других параметров.

Объективы

также имеют характеристики разрешения, но основы не так просты для понимания, как датчики, поскольку нет ничего более конкретного, чем пиксель.Однако есть два фактора, которые в конечном итоге определяют воспроизведение контраста (функция передачи модуляции или MTF) конкретной особенности объекта на пикселе при отображении через линзу: дифракция и аберрационное содержание. Дифракция будет происходить каждый раз, когда свет проходит через апертуру, вызывая снижение контраста (подробнее в разделе «Диск Эйри и предел дифракции»). Аберрации — это ошибки, которые возникают в каждом объективе формирования изображения, которые либо размывают, либо смещают информацию об изображении в зависимости от типа аберрации, как описано в разделе «Характеристики в реальном мире».При использовании светосильного объектива (≤f / 4) оптические аберрации чаще всего являются причиной отклонения системы от «идеального», что диктуется дифракционным пределом; в большинстве случаев линзы просто не работают на своей теоретической частоте отсечки ($ \ small {\ xi _ {\ small {\ text {Cutoff}}}} $), как это диктуется уравнением , уравнение 1 .

Чтобы связать это уравнение с датчиком камеры, по мере увеличения частоты пикселей (уменьшения размера пикселей) контраст уменьшается — каждый объектив всегда будет следовать этой тенденции.Однако это не учитывает реальные аппаратные характеристики объектива. То, насколько жесткие допуски на объектив и изготовлены, также будет влиять на содержание аберраций в объективе, а реальные характеристики будут отличаться от номинальных, как это было задумано. На основе номинальных данных может быть сложно приблизительно определить, как объектив в реальном мире будет работать, но тесты в лаборатории могут помочь определить, совместим ли конкретный объектив и датчик камеры.

(1) $$ \ xi _ {\ small {\ text {Cutoff}}} = \ frac {1} {\ lambda \ times \ left (f / \ # \ right)} $$

(1)

$$ \ xi _ {\ small {\ text {Cutoff}}} = \ frac {1} {\ lambda \ times \ left (f / \ # \ right)} $$

Один из способов понять, как объектив будет работать с определенным датчиком, — это проверить его разрешение с помощью мишени USAF 1951.Столбчатые мишени лучше подходят для определения совместимости линз / сенсоров, чем звездчатые мишени, поскольку их характеристики лучше сочетаются с квадратными (и прямоугольными) пикселями. В следующих примерах показаны тестовые изображения, сделанные с одним и тем же объективом с высоким разрешением 50 мм с фокусным расстоянием и одинаковыми условиями освещения на трех разных датчиках камеры. Затем каждое изображение сравнивается с номинальной осевой кривой MTF объектива (синяя кривая). В этом случае используется только осевая кривая, потому что интересующая область, где измерялся контраст, покрывала только небольшую часть центра датчика.1 / _ {2.5}} $ ”ON Semiconductor MT9P031 с пикселями 2,2 мкм при увеличении 0,177X.

Рисунок 1: Сравнение номинальных характеристик объектива с реальными характеристиками для объектива высокого разрешения 50 мм на (a) ON Semiconductor MT9P031 с пикселями 2,2 мкм, (b) Sony IXC655 с пикселями 3,45 мкм и (c) ON Semiconductor KAI-4021 с пикселями 7,4 мкм. Красная, пурпурная и темно-зеленая линии показывают пределы Найквиста датчиков соответственно. Желтая, голубая и светло-зеленая линии показывают половину пределов Найквиста датчиков соответственно.

Используя Equation 1 из Resolution, разрешение датчика Найквиста ($ \ xi _ {\ small {\ text {Sensor}}} $) составляет 227,7 $ \ small {\ tfrac {\ tfrac {\ text {lp}} {\ text {мм }}} $, Что означает, что наименьший объект, который система может теоретически отобразить при увеличении 0,177X, составляет 12,4 мкм (с использованием альтернативной формы Equation 1 из Resolution).

(2) $$ \ xi _ {\ small {\ text {Sensor}}} = \ frac {1000 \ tfrac {\ large {\ unicode [Cambria Math] {x03BC}} \ normalsize {\ text {m }}} {\ text {мм}}} {2 \ times 2.2 \ large {\ unicode [Cambria Math] {x03BC}} \ normalsize {\ text {m}}} \ cong 227.7 \ tfrac {\ text {lp}} {\ text {mm}} $$

(2)

$$ \ xi _ {\ small {\ text {Sensor}}} = \ frac {1000 \ tfrac {\ mu {\ text {m}}} {\ text {mm}}} {2 \ times 2.2 \ mu {\ text {m}}} \ cong 227.7 \ tfrac {\ text {lp}} {\ text {mm}} $$

Имейте в виду, что эти расчеты не имеют связанного с ними значения контрастности. Левая часть На рис. 1а показаны изображения двух элементов на мишени ВВС США 1951 года; левое изображение показывает два пикселя на объект, а правое изображение показывает один пиксель на объект.На частоте Найквиста датчика (227 $ \ small {\ tfrac {\ text {lp}} {\ text {mm}}} $) система отображает цель с контрастностью 8,8%, что ниже рекомендованных 20%. минимальный контраст для надежной системы визуализации. Обратите внимание, что при увеличении размера элемента в два раза до 24,8 мкм контраст увеличивается почти в три раза. В практическом смысле система визуализации была бы намного более надежной на половине частоты Найквиста.

(3) $$ \ xi _ {\ small {\ text {Object Space}}} = \ xi _ {\ small {\ text {Sensor}}} \ times m = 227 \ tfrac {\ text {lp}} {\ text {mm}} \ times 0.177 \ cong 40.3 \ tfrac {\ text {lp}} {\ text {mm}} \ cong 12.4 \ large {\ unicode [Cambria Math] {x03BC}} \ normalsize {\ text {m}} $$

(3)

$$ \ xi _ {\ small {\ text {Object Space}}} = \ xi _ {\ small {\ text {Sensor}}} \ times m = 227 \ tfrac {\ text {lp}} {\ text {мм }} \ times 0.177 \ cong 40.3 \ tfrac {\ text {lp}} {\ text {mm}} \ cong 12.4 \ mu {\ text {m}} $$

Вывод о том, что система формирования изображения не смогла надежно отобразить объект размером 12,4 мкм, находится в прямом противоречии с тем, что показывают уравнения в разрешении, поскольку математически объекты попадают в пределы возможностей системы.Это противоречие подчеркивает, что вычислений и приближений первого порядка недостаточно, чтобы определить, может ли система визуализации достичь определенного разрешения. Кроме того, расчет частоты Найквиста не является надежной метрикой, на которой можно было бы заложить основу разрешающей способности системы, и его следует использовать только в качестве ориентира для ограничений, которые будет иметь система. Контраст в 8,8% слишком мал, чтобы считаться точным, поскольку незначительные колебания условий могут легко снизить контраст до неразрешимого уровня.

На рисунках 1b и 1c показаны изображения, аналогичные изображениям на MT9P031, хотя использовались датчики Sony ICX655 (пиксели 3,45 мкм) и ON Semiconductor KAI-4021 (пиксели 7,4 мкм). Левые изображения на каждом рисунке показывают два пикселя на элемент, а правые изображения показывают один пиксель на элемент. Основное различие между тремя рисунками заключается в том, что все контрасты изображений на рисунках 1b и 1c превышают 20%, что означает (на первый взгляд), что они будут надежными при разрешении объектов такого размера.Конечно, объекты минимального размера, которые они могут разрешить, больше по сравнению с пикселями 2,2 мкм на рисунке 1a. Однако получение изображения на частоте Найквиста по-прежнему не рекомендуется, поскольку небольшие движения в объекте могут сместить желаемый элемент между двумя пикселями, что сделает объект неразрешимым. Обратите внимание, что по мере увеличения размеров пикселей с 2,2 мкм до 3,45 мкм до 7,4 мкм соответствующее увеличение контрастности с одного пикселя на элемент до двух пикселей на элемент оказывается менее значительным. На ICX655 (пиксели 3,45 мкм) контраст меняется чуть менее чем в 2 раза; этот эффект еще больше уменьшается с KAI-4021 (7.4 мкм пикселей).

Рисунок 2: Изображения, снятые с помощью одного и того же объектива и условий освещения на трех разных датчиках камеры с тремя разными размерами пикселей. Верхние изображения делаются с четырьмя пикселями на элемент, а нижние изображения — с двумя пикселями на элемент.

Важное несоответствие в рис. 1 — это разница между номинальной MTF объектива и реальной контрастностью реального изображения. Кривая MTF линзы наверху , рис. 1а, показывает, что линза должна достичь примерно 24% контраста на частоте 227l $ \ small {\ tfrac {\ text {lp}} {\ text {mm}}} $, когда полученное значение контраста было 8.8%. Этому различию способствуют два основных фактора: MTF сенсора и допуски линз. Большинство производителей сенсоров не публикуют кривые MTF для своих сенсоров, но они имеют ту же общую форму, что и линзы. Поскольку MTF на уровне системы является продуктом MTF всех компонентов системы, MTF объектива и датчика должны быть умножены вместе, чтобы обеспечить более точное заключение об общих возможностях разрешения системы.

Как упоминалось выше, допустимое значение MTF объектива также является отклонением от номинального.Все эти факторы в совокупности изменяют ожидаемое разрешение системы, и сама по себе кривая MTF объектива не является точным представлением разрешения на уровне системы.

Как видно из изображений , рис. 2 , наилучший контраст на системном уровне наблюдается в изображениях, снятых с более крупными пикселями. По мере уменьшения размера пикселя контрастность значительно падает. Рекомендуется использовать 20% в качестве минимального контраста в системе машинного зрения, поскольку любое значение контраста ниже этого слишком чувствительно к колебаниям шума, возникающим из-за колебаний температуры или перекрестных помех в освещении.Изображение, полученное с помощью объектива 50 мм и пикселя 2,2 мкм в , рис. 1a , имеет контраст 8,8% и слишком низок, чтобы полагаться на данные изображения для размеров элементов объекта, соответствующих размеру пикселя 2,2 мкм, потому что объектив находится на грани стать ограничивающим фактором в системе. Датчики с размером пикселя намного меньше 2,2 мкм, безусловно, существуют и довольно популярны, но размер намного меньше этого для оптики становится практически невозможным для разрешения вплоть до уровня отдельных пикселей. Это означает, что уравнения, описанные в разделе «Разрешение», становятся бессмысленными с функциональной точки зрения для определения разрешения на уровне системы, а изображения, подобные тем, которые были сняты на вышеупомянутых рисунках, будет невозможно захватить.Тем не менее, эти крошечные пиксели все еще имеют применение — просто потому, что оптика не может разрешить весь пиксель, не делает их бесполезными. Для определенных алгоритмов, таких как анализ капель или оптическое распознавание символов (OCR), важно не столько то, может ли линза действительно разрешаться до уровня отдельного пикселя, сколько о том, сколько пикселей можно разместить над конкретным элементом. С меньшими пикселями можно избежать субпиксельной интерполяции, что повысит точность любого измерения, сделанного с ее помощью. Кроме того, при переключении на цветную камеру с фильтром Байера уменьшается потеря разрешения.

Еще один важный момент, о котором следует помнить, заключается в том, что переход от одного пикселя на объект к двум пикселям на объект дает существенный возврат контраста, особенно на пикселях меньшего размера. Хотя при уменьшении частоты вдвое минимально разрешимый объект эффективно удваивается в размере. Если абсолютно необходимо видеть до уровня одного пикселя, часто лучше удвоить увеличение оптики и уменьшить вдвое поле зрения (FOV).

Это приведет к тому, что размер элемента будет охватывать вдвое больше пикселей, а контраст будет намного выше.Обратной стороной этого решения является то, что будет видна меньшая часть всего поля. С точки зрения датчика изображения лучше всего сохранить размер пикселя и удвоить размер формата датчика изображения. Например, система формирования изображения с 1-кратным увеличением, использующая датчик 1/2 дюйма с пикселем 2,2 мкм, будет иметь такое же поле обзора и пространственное разрешение, что и система 2-кратного увеличения, использующая 1-дюймовый датчик с пикселем 2,2 мкм, но с системой 2X, контраст теоретически увеличивается вдвое.

К сожалению, увеличение размера сенсора вдвое создает дополнительные проблемы для объективов.Одним из основных факторов, влияющих на стоимость объектива для формирования изображения, является размер формата, для которого он был разработан. При разработке линзы объектива для сенсора большего формата требуется больше отдельных оптических компонентов; эти компоненты должны быть больше, а допуск системы должен быть более жестким. Продолжая приведенный выше пример, объектив, предназначенный для датчика размером 1 дюйм, может стоить в пять раз дороже, чем объектив, предназначенный для датчика 1/2 дюйма, даже если он не может соответствовать требованиям к разрешению с ограничением пикселей.

Рекомендуемые ресурсы

Указания по применению

Разъясняет разрешение линз.Что это значит, когда Sony 135mm F1.8… | by Byron

Что ж, то, что мало кто заметил в 135 мм, — это то, что Sony просто указала, что будет с Олимпийскими играми 2020 года. Тогда NTT будет транслировать в формате 8K. Компании-производители камер традиционно выпускают флагманские модели во время игр и каждые 4 года предлагают какой-то прорыв.

Последним крупным выпуском Sony был выпуск a9. Я был там, и а9 — мой ежедневный стрелок. Для 8k требуются сверхрезкие линзы, и Sony только что выпустила линзы, способные вдвое превосходить текущее разрешение 4k.

Это невероятный прорыв, и LensRentals протестировала более 300 линз. Их оптические стендовые испытания определяют разрешающую способность линз, и компания использует их для создания диаграммы MTF. Это график, который показывает, насколько хорошо объектив работает от центра к краям. Чем выше точка на графике, тем лучше разрешение.

Диаграмма © LensRentals и из их блога.

Давайте сделаем это просто и понятно. В центре это самый высокий MTF, который я видел на не супертелеобъективе.Самый высокий. Особо выделим фиолетовую линию, которая составляет 50 линий / мм. Это более высокая частота, чем какие-либо тесты производителей (о которых мы знаем), она подходит для получения мелких деталей на камерах с самым высоким разрешением. Мы считаем очень приемлемым значение MTF 0,5 при 50 л / мм. Это намного лучше, почти 0,8 в центре. Мы никогда раньше не видели такого разрешения.

Никогда раньше не видел такого разрешения? Это настоящий прорыв, и это означает, что у фотографа будет больше мелких деталей для работы даже с движущимся объектом.

Cicala сравнила Sony 135mm F1.8 G Master с хорошо зарекомендовавшим себя Sigma 135mm (тоже отличный объектив, который я рассмотрел здесь) и обнаружила, что объектив Sony «значительно лучше, особенно при более высоких разрешениях».

По мере увеличения разрешения сенсора наступает момент, когда объектив больше не может отображать больше деталей. Sony 135mm F1.8 G Master имеет гораздо более высокую разрешающую способность, поэтому он отлично сочетается с датчиками высокого разрешения, такими как на a7r III.

По сравнению с тем, как измеряются характеристики велосипеда, это эквивалент камеры жесткости по вертикали, податливости по горизонтали И скользкости в аэродинамической трубе.

Это также означает, что 135 мм F1.8 G Master разработан не только для современных сенсоров с высоким разрешением, таких как 42-мегапиксельная матрица в a7R III, но и для обработки изображений будущего оборудования. Как и камеры, которых мы должны ожидать, дебютируют на Олимпийских играх 2020 года.

Способность линзы распознавать детали измеряется парами линий на миллиметр (lp / мм). Думайте об этом как о проверке зрения, когда лучшее зрение способно воспринимать все меньшие и меньшие буквы на глазной диаграмме. В случае линз тест заключается в том, сколько крошечных пар линий можно увидеть на одном миллиметре.Чем выше количество пар линий на миллиметр, тем меньше могут быть линии и промежуток между ними, при этом они все равно выглядят как отдельные объекты.

Источник: Википедия

Эта диаграмма, хотя и не в масштабе, дает хороший пример того, как оцениваются пары линий на миллиметр. Чем меньше группировка, тем выше необходимое разрешение, чтобы не видеть размытость.

Разрешающая способность линзы является важным фактором в общей производительности системы, но также и разрешающая способность сенсора.Например, небольшой датчик в вашем телефоне не может обеспечить такой же уровень детализации с объективом 100 лин / мм, как полнокадровый датчик.

Cicala сравнила Sony 135mm F1.8 GM со скоростью 100 лин / мм с другими широко известными объективами. «При 100 lp / мм у Sony 135mm f / 1.8 GM более высокая MTF, чем у большинства превосходных обычных объективов при 50 lp / мм. Если вы не говорите MTF, в основном это означает, что этот объектив может разрешать мелкие детали, которые были бы размытыми на отличных объективах ».

Cicala добавляет: «Ни один объектив, который мы когда-либо тестировали, не дает такого хорошего разрешения 100 линий / мм при любой диафрагме.Еще один объектив был близко, но я не могу назвать его название. Мы находились под таким строгим неразглашением, что никогда не называли это по имени. Его просто называли «рассматриваемый объектив», и он был огромным прототипом. Но даже этот объектив был не так хорош при 100 линзах / мм ».

Диаграммы MTF и тестирование объективов могут показаться загадочными и запутанными, но, в конце концов, объектив — это больше, чем просто число. Другие обозреватели уже назвали объектив Sony 135mm F1.8 G Master

«Совершенным портретным объективом» — Искусство фотографии
«Мастер боке» — Стив Хафф
«Оптически звездный» — Ресурс изображений
» близится к совершенству »—BroaderFocus
« Устанавливает планку на этом фокусном расстоянии »- CameraLabs.

Sharp Достаточно для 8K, Fast A F в паре с a9

Доступный в конце апреля 135-миллиметровый G будет стоить примерно 1900 долларов США в розничных магазинах, таких как B&H, Amazon, и на местном уровне в Glazers.

Новый объектив сочетает в себе быстрый автофокус (AF) с легким портативным дизайном и множеством профессиональных функций, что делает его универсальным и высокопроизводительным инструментом для профессиональных портретных фотографов, свадебных фотографов, спортивных фотографов и широкого круга энтузиастов обработки изображений. .

Я считаю, что такие ботаники, как Cicala, могут увязнуть в спецификациях. Что действительно важно, так это впечатления от съемки и то, как технологии Sony позволяют создавать новые творческие возможности. Да, последний G Master — это сверхчеткий объектив с маслянистым боке, у нас есть доказательства этого.

Он также достаточно быстр, чтобы не отставать от a9.

Отслеживание в реальном времени

Модель 135 фокусируется, как снимает a9, и это бесшумно. Цель дизайна этого объектива — погрузить фотографа в настоящий момент.В сочетании с отслеживанием в реальном времени a9 это суперзвезда стрельбы, за которой другие 135 не могут угнаться. Это потому, что камера вычисляет фокус, фиксируя объект, и фотограф может свободно компоновать его.

Композиция произвольной формы, как я ее называю, является результатом почти твердотельной совместимости между камерой и объективом. Беззеркальные технологии Sony действуют на вас почти как бионы и действительно актуальны в мире технологий и творчества. Как показано на видео ниже, линейные двигатели XD не отстают от молниеносно быстрой автофокусировки.

Линейные двигатели XD позволяют объективу идти в ногу с камерой.

В то время как скорость и резкость просто поразят воображение свадебных фотографов.

Для свадьбы, конечно, но спорт и улица — это то место, где объектив, подобный его, с a9 впечатлит больше всего.

Именно эти баскетбольные кадры, подобные тем, которые я сделал в Сан-Диего в прошлом месяце, должны привлечь внимание спортсменов и уличных стрелков.

Отслеживание в реальном времени работает над глазами этого игрока.

АФ с отслеживанием в реальном времени привлекал внимание игрока, когда он начинал бегать.Игроки передавали мяч друг другу, а он подбрасывает его в сторону щита. С руками и мячом впереди его глаз любая другая система автофокусировки могла бы уловить мяч и руку.

Камера a9 остается привязанной к объекту, несмотря ни на что. Надо многое подумать, и я рекомендую вам продемонстрировать себя, потому что этот технологический скачок означает, что фотограф Sony фокусируется и перестраивается один раз для сцены.

Посмотрите это видео со стрелками Sony Брайаном Смитом и Патриком Мерфи-Рэйси, начиная с 1:08, для визуального объяснения того, что делает камера.

Наблюдайте за работой автофокуса по глазам.

После создания единственное изменение — кадрирование. Это совсем не то, как работает сейчас даже самый продвинутый автофокус. Вам не нужно постоянно указывать камере, что это за объект. Вот еще один пример. Фокус остается на глазу.

Фокус не теряется даже при попадании мяча в кадр.

Только представьте себе, что велосипедист преодолевает препятствия на гонке CX или спускается с горы вручную.

Вот что на самом деле определяет разрешение вашей камеры

Для начинающих фотографов разрешение является одновременно наиболее легко понимаемым и наиболее неправильно понимаемым аспектом камеры.Большинство людей знают, что это как-то связано с мегапикселями — число, которое четко указано в спецификациях и на упаковке, — и что чем больше мегапикселей, тем больше разрешение.

Это не неправда, но это не вся история.

Какое на самом деле разрешение изображения, сколько вам нужно, и как вы должны инвестировать свой бюджет, чтобы получить больше? Я связался с Роджером Чикала, основателем онлайн-сервиса по аренде оборудования для фотосъемки Lensrentals, чтобы получить ответы. Цикала известен своими обширными тестами объективов и демонтажем оборудования, что обеспечивает уровень понимания, который выходит далеко за рамки спецификаций производителя и заставляет посрамить неопытных любителей камеры (таких, как ваш покорный слуга).

Размер сенсора меньше суммы его пикселей

Датчик никогда не сможет реализовать весь потенциал заявленного количества пикселей по разным причинам.

«Я думаю, что мегапиксели — это своего рода« максимальное разрешение, которое вы можете получить », — пояснил Чикала. «Конечно, вы никогда не получите всего этого. Массив Байера и фильтры сглаживания, если они есть, несколько снижают разрешение ».

Массив Байера — это фильтр RGB, который отвечает за превращение сенсора вашей камеры в сенсор, который действительно видит цвета.Вот так. Датчик изображения сам по себе может видеть только черно-белое изображение.

Массив Байера накладывает красный, зеленый или синий фильтр на каждый отдельный пиксель. Камера знает, каким пикселям назначен какой цвет, и использует алгоритм для «демозаики» сенсора в полноцветное изображение, присваивая значение RGB каждому пикселю.

Проблема с этим подходом состоит в том, что цвет добавляется за счет пространственного разрешения. Всего у вас может быть 24 миллиона пикселей, но у вас есть только 12 миллионов зеленых, 6 миллионов красных и 6 миллионов синих.Процесс демозаики работает довольно хорошо, но, очевидно, есть некоторые потери по сравнению с тем, что было бы возможно, если бы полные данные RGB были захвачены для каждого отдельного пикселя.

Фильтр сглаживания (также называемый оптическим фильтром нижних частот) немного отличается. Расположенный перед датчиком, он намеренно размывает мелкие детали, чтобы предотвратить появление муара. Муар — это то, что происходит, когда вы пытаетесь сфотографировать очень тонкий узор, например, на некоторых тканях, без достаточного количества пикселей для точного воспроизведения узора.Это часто проявляется в виде зубчатого вторичного рисунка, напоминающего радугу.

На этой обрезанной фотографии, сделанной на Panasonic Lumix S1, хорошо виден муар в красном свитере.

Но многие производители сегодня предпочли отказаться от фильтров сглаживания. По мере увеличения количества пикселей и уменьшения их размера вероятность появления муара уменьшается. Например, вы вряд ли столкнетесь с Муаром на 47-мегапиксельном Panasonic Lumix S1R, но я могу лично поручиться за то, что это все еще проблема на 24-мегапиксельном Lumix S1.

Конкурирующие цели увеличения разрешения и подавления муара привели к появлению некоторых новаторских решений на протяжении многих лет.От датчиков Fujifilm X-Trans до чипа Sigma Foveon X3 в камерах, таких как SD Quattro H, и до камер Leica Monochrom, которые полностью отказываются от цвета, производители вели эту битву с разной степенью успеха.

Но даже с самым лучшим датчиком есть кое-что еще, что помешает ему полностью раскрыть свой потенциал.

Объективы тоже имеют разрешение

Объектив перед камерой так же важен для окончательного разрешения изображения, как и датчик, но идеальных объективов нет.Как сказал Cicala, с любым объективом «изображение, отправляемое на датчик, имеет меньшее разрешение, чем объект в реальной жизни. По сути, если у вас есть 48 мегапикселей «возможного» разрешения, то, что вы фактически получите при создании изображения, будет меньше 48 мегапикселей ».

Sigma 105mm F1.4 Art — один из самых резких объективов, которые мы тестировали. Daven Mathies / Digital Trends

Другими словами, независимо от того, насколько хорош ваш датчик, у него нет шансов стать настолько хорошим, насколько это возможно. Свет, который он получает, уже потускнел.

«Приятно думать так:« Если у меня есть объектив с разрешением 48 мегапикселей, а мой датчик — 48 мегапикселей, я получаю 48 мегапикселей ». Реальность такова, что каждый шаг в создании изображения приводит к потере разрешения».

Можно использовать пиксели в качестве индикатора разрешения сенсора камеры, но у объективов, конечно, нет пикселей. Вместо этого тесты линз будут смотреть, сколько пар линий на миллиметр (lp / мм) может воспроизвести линза, и отображать эту информацию в диаграмме функции модульного преобразования (MTF).Вникать во все подробности выходит за рамки данной статьи, но в основном диаграмма MTF показывает, как резкость объектива изменяется от центра к краю.

«Каждый шаг в создании изображения — это потеря разрешения».

Однако, даже если вы потратите время на поиск диаграмм MTF (их публикуют большинство производителей), вы не получите полной картины разрешения объектива. Это связано с тем, что производитель выбирает разрешение для тестирования объектива, а разные производители могут тестировать разные разрешения.

«Для камеры с очень высоким разрешением мелкие детали будут составлять 50 или даже 80 линий / мм», — сказал Чикала. «К сожалению, производители обычно указывают MTF только на уровне 10 линий / мм или 30 линий / мм».

Зачем производителю использовать тест с более низким разрешением? Помните, что MTF показывает разрешение как в центре, так и по краям объектива, поэтому даже если объектив может разрешать 80 линий / мм в центре, производитель может с осторожностью показать это, если его характеристики по краям не поспевают. Поскольку резкость «от края до края» является преимуществом многих объективов, MTF с более низким разрешением будет выглядеть более впечатляюще при первом покраснении.

Повышение разрешения

Cicala предупреждает, что мы не должны рассматривать объектив как ограничивающий фактор в системе камеры. Даже плохой объектив будет работать лучше с хорошим датчиком, поэтому вы получите разрешение, установив камеру с более высоким мегапикселем, даже если вы не обновите объективы.

«Убавьте зум и сделайте пару приличных простых чисел f / 1.8».

Тем не менее, он также рекомендует, чтобы замена самого слабого звена в системе была лучшим способом улучшить разрешение — с одной оговоркой.Если вы обновляете объектив, вы обновляете только этот объектив; если вы обновите камеру, вы существенно улучшите все свои объективы.

Однако имейте в виду, что то, что звучит как огромное увеличение количества мегапикселей, на самом деле не так велико, как вы думаете. «Улучшенное разрешение — это квадратный корень из увеличения мегапикселей», — пояснил Чикала. Это означает, что если вы перейдете с датчика 24MP на датчик 48MP, вы не удвоите разрешение, а получите увеличение примерно в 1,4 раза. Другими словами, вам нужно в четыре раза увеличить количество пикселей, чтобы удвоить разрешение.

Специально для фотографов, у которых уже есть камера в диапазоне от 36 до 45 МП, поэтому изучение нового объектива может быть лучшим использованием времени, чем пускание слюни над 61-мегапиксельной камерой Sony A7R IV.

«Для подавляющего большинства фотографов, с которыми я разговариваю, самая большая выгода для улучшения изображений — это уменьшить масштаб и получить пару приличных простых чисел f / 1.8», — сказал Чикала. «Цена, которую вы платите, конечно, гораздо менее удобна; иногда необходимость в значительном увеличении перевешивает преимущество более резкого изображения.”

Какого разрешения хватит?

На этот вопрос нет универсального ответа, но один из способов подумать об этом — подумать, каким будет ваш окончательный результат. Любая современная камера имеет более чем достаточное разрешение для Интернета и социальных сетей. Например, Instagram, самое популярное приложение для обмена фотографиями, отображает фотографии только с разрешением около 1 мегапикселя.

Для распечаток вы можете сделать некоторые математические вычисления. Триста пикселей на дюйм (PPI) считается золотым стандартом разрешения печати.Если вы хотите распечатать четкие отпечатки размером 8 x 12 дюймов, вам потребуется разрешение 2400 x 3600 пикселей или около 8,6 МП.

Hasselblad X1D 50C имеет 50-мегапиксельную матрицу среднего формата. Скачать полное разрешение

Похоже, индустрия остановилась на 24 мегапикселях в качестве стандарта для камер уровня от новичка до энтузиастов (и даже некоторых профессиональных моделей). И для большинства людей 24-мегапиксельная матрица в сочетании с хорошим объективом дает большое разрешение, которого, безусловно, достаточно для всех распространенных размеров печати. Однако есть некоторые случаи, когда нужно больше, от создания очень больших отпечатков до простого желания свободы кадрирования.

И помните, что даже с лучшим объективом ваш сенсор не может обеспечить такое максимальное разрешение. Вы можете иметь в виду некоторые накладные расходы.

К счастью, есть простой факт человеческого поведения и физики, который может помочь вам, когда дело доходит до отпечатков. Чем больше размер отпечатка, тем дальше люди склонны стоять, глядя на него, и тем меньше деталей на дюйм они будут видеть. Это означает, что в определенных ситуациях вы, скорее всего, можете обойтись менее 300 пикселей на дюйм.

Заключение

Здесь можно сделать два важных вывода.Во-первых, разрешение камеры — это комбинация объектива и сенсора, и хотя ни одна из них не идеальна, но и не обязательно является ограничивающим фактором. Обновление одного из них улучшит внешний вид другого. Очевидно, что вы хотите получить лучшее из обоих миров, но вам не нужно обновлять все одновременно, чтобы заметить преимущества.

Другой вывод: покупать линзы сложно. Если вы действительно заинтересованы в максимальном разрешении, вам нужно сделать больше, чем просто смотреть на диаграммы MTF, предоставленные производителем, или, по крайней мере, обратить внимание на то, какое разрешение было протестировано.Чтобы по-настоящему понять, как объектив будет работать как часть вашей системы в целом, вам нужно попробовать его на своей камере — вот почему аренда — отличная идея.

Хотя разрешение важно по ряду причин, оно не само по себе делает хорошее изображение. Существует множество других факторов, как объективных, так и субъективных, которые влияют на качество изображения, и не в последнюю очередь это ваше собственное творческое видение.

LensRentals объявляет Sony 135mm F1.8 G Станьте «самым острым» из когда-либо протестированных

Дэвид Шлосс, вице-президент PixelShift

Компания LensRentals известна своим тщательным тестированием оборудования, а основатель Lens Rentals Роджер Сикала проводит серию тестов, чтобы определить их оптические свойства.

Cicala недавно протестировала объектив Sony 135mm F1.8 G Master и объявила его «самым резким объективом, который мы тестировали. Период».

Стендовое оптическое тестирование, проведенное LensRentals, определяет разрешающую способность линз, и компания использует их для создания диаграммы MTF, графика, показывающего, насколько хорошо он работает от центра до краев.Чем выше точка на графике, тем лучше разрешение.

Диаграмма © LensRentals и взята из их статьи на https://www.lensrentals.com/blog/2019/03/sony-fe-135mm-f1-8-gm-early-mtf-results/

Cicala заключила

Давайте сделайте это простым и понятным. В центре это самый высокий MTF, который я видел на не супертелеобъективе. Самый высокий. Особо выделим фиолетовую линию, которая составляет 50 линий / мм. Это более высокая частота, чем какие-либо тесты производителей (о которых мы знаем), она подходит для получения мелких деталей на камерах с самым высоким разрешением.Мы считаем очень приемлемым значение MTF 0,5 при 50 л / мм. Это намного лучше, почти 0,8 в центре. Мы никогда раньше не видели такого разрешения.

Cicala сравнила Sony 135mm F1.8 G Master с хорошо зарекомендовавшим себя Sigma 135mm и обнаружила, что объектив Sony «значительно лучше, особенно при более высоких разрешениях».

По мере увеличения разрешения сенсора наступает момент, когда объектив больше не может разрешить больше деталей из-за улучшения резкости. Другими словами, если вы установите сверхрезкий объектив на камеру с датчиком с низким разрешением, датчик не сможет увидеть все детали, которые обеспечивает объектив оптически.По мере увеличения количества мегапикселей вам потребуются объективы Shaprer, чтобы не отставать от увеличения разрешения сенсора.

Sony 135mm F1.8 G Master имеет гораздо более высокую разрешающую способность, поэтому он отлично сочетается с датчиками высокого разрешения. Это означает, что 135 мм F1.8 G Master разработан не только для современных сенсоров с высоким разрешением, таких как 42-мегапиксельная матрица в a7R III, но и для удовлетворения потребностей фотографического оборудования завтрашнего дня.

Способность объектива распознавать детали измеряется парами линий на миллиметр (lp / мм).Вы можете думать об этом как о проверке зрения, когда лучшее зрение позволяет различать все меньшие и меньшие буквы на глазной диаграмме. С линзами тест заключается в том, сколько крошечных пар линий можно увидеть на одном миллиметре.

Хотя это чрезмерное упрощение, разрешение объектива измеряется в миллиметрах пары линий, что представляет собой количество крошечных линий и расстояние между ними, которое он может различить в одном миллиметре пространства. Чем выше количество пар линий на миллиметр, тем меньше могут быть линии и промежуток между ними, при этом они все равно выглядят как отдельные объекты.

Источник: Wikipedia

Кроме того, разрешающая способность линзы является важным фактором в общей производительности системы, так же как и разрешающая способность сенсора. Например, датчик MicroFourThirds не может разрешить такой же уровень детализации с объективом 100 лин / мм, как полнокадровый датчик, при данном размере датчика.

Cicala сравнила Sony 135mm F1.8 GM со скоростью 100 лин / мм с другими широко известными объективами. «При 100 lp / мм объектив Sony 135mm f / 1.8 GM имеет более высокую MTF, чем большинство отличных простых объективов при 50 lp / мм. Если вы не говорите MTF, в основном это означает, что этот объектив может разрешать мелкие детали, которые могут быть размытыми. на отличных линзах «.

Cicala добавляет: «Ни один объектив, который мы когда-либо тестировали, не давал такого разрешения 100 lp / мм при любой диафрагме. Еще один объектив был близок, но я не могу сказать вам его название. никогда не называл его по имени.Его просто называли «рассматриваемый объектив», и он был огромным прототипом. Но даже этот объектив был не так хорош при 100 линзах / мм ».

Диаграммы MTF и тестирование объективов могут показаться загадочными и запутанными, но, в конце концов, объектив — это больше, чем просто число. Sony 135mm Объектив F1.8 G Master уже рассматривается как «идеальный портретный объектив» (Искусство фотографии), «мастер боке» (Стив Хафф), «Оптически звездный» (Ресурсы для обработки изображений), «близкий к совершенству» (BroaderFocus). и тот, который «устанавливает планку на этом фокусном расстоянии» (CameraLabs).

Чтобы обсудить разрешение объектива, линейку Sony G Master, камеры Sony Alpha или что-нибудь еще, обращайтесь.

Примечание. Не стесняйтесь цитировать эту статью, однако исходная часть LensRentals, вероятно, больше заинтересует ваших читателей. Вот ссылка: https://www.lensrentals.com/blog/2019/03/sony-fe-135mm-f1-8-gm-early-mtf-results/

Пожалуйста, цитируйте LensRentals.com и Роджера для любых цитаты, которые вы используете.

Для получения дополнительной информации о Sony 135mm F1.8 G Master lens, пожалуйста, просмотрите пресс-релиз, который включает образцы изображений, изображения продуктов и многое другое, или прокрутите ниже, чтобы найти исходный пресс-релиз и изображения, прикрепленные под этой статьей.

Чтобы запросить обзор объектива 135 мм F1.8 G Master, отправьте электронное письмо Холли в PixelShift. [email protected].

Что такое диаграмма MTF объектива и как ее читать | Технология объектива NIKKOR

Функция передачи модуляции или «MTF» — это измерение потенциала оптических характеристик объектива.Таблицы MTF могут дать вам лучшее представление об оптическом качестве различных объективов NIKKOR и могут быть полезными справочными материалами при исследовании, сравнении и покупке объективов. Таблицы MTF можно найти на веб-страницах, посвященных каждому объективу NIKKOR, на веб-сайте Nikon.

Диаграмма MTF отображает контраст и разрешение линзы от центра до краев по сравнению с «идеальной» линзой, которая пропускала бы 100% света, проходящего через нее. Контраст объектива важен, поскольку он работает в зависимости от разрешения объектива.

Использование диаграммы MTF является предпочтительным методом для изучения оптических характеристик объектива, поскольку они используют теоретические уравнения для построения графика характеристик и не полагаются на субъективное мнение, предмет, характеристики камеры, программное обеспечение или другие факторы.

Ось Y (вертикальная ось) диаграммы MTF отображает пропускание света через линзу с максимальным значением «1.0», которое указывает на 100% пропускание света, хотя 100% пропускание света невозможно, потому что стекло не на 100% прозрачное.

Ось x (горизонтальная ось) показывает расстояние от центра изображения до его краев. Таким образом, «0» в нижнем левом углу представляет центр линзы, а числа вдоль нижней оси представляют расстояние до края линзы в миллиметрах.

Как читать график MTF

На графике Nikon MTF нанесены две группы данных: сагиттальные и меридониальные линии.

«Сагиттальные линии» (сплошные линии) представляют собой измерения контраста пар линий, которые проходят параллельно центральной диагональной линии, проходящей через середину линзы от нижнего левого угла к верхнему правому углу.

«Меридониальные линии» (пунктирные линии) представляют пары линий, также расположенных вдоль воображаемой линии от центра линзы до края, но эти пары линий перпендикулярны диагональной линии.

Есть две группы тестовых линий для каждого значения сагиттального и меридониального значений: одна группа или пары линий с шагом 10 линий на миллиметр и вторая группа с 30 линиями на миллиметр. Нижние пары линий (10 линий / мм) обычно отображаются на графике выше, чем более сложное точное разрешение 30 линий / мм.

O5) Оптическое разрешение камеры и системы линз

Оптическое разрешение

определяется как элемент наименьшего размера, который может разрешить данная оптическая система. Разрешение связано с контрастом — способностью системы различать оттенки серого. Для простоты тема оптического разрешения в этой статье обсуждается независимо от контраста, а тема функции передачи модуляции (MTF) рассматривается в отдельной статье.

Камеры и объективы по-разному влияют на общее оптическое разрешение системы «камера + объектив».Меньшее из двух обычно устанавливает оптическое разрешение системы. Из-за этого можно сказать, что оптическое разрешение всей системы ограничено камерой или объективом.

Хотя это не всегда так, камеры, как правило, дороже, чем объективы, поэтому цель большинства разработчиков систем состоит в том, чтобы сначала выбрать камеру на основе требований «фотоники», а затем выбрать объектив с оптическим разрешением, равным лучше или равно оптическому разрешению камеры.

Как указывается оптическое разрешение объектива?

Производители линз обычно указывают это число как спецификацию оптического качества линз. Обычно он указывается в парах линий на миллиметр и зависит от оптического качества линзы, включая конструкцию линзы (включая производственные допуски) и материалы, которые влияют на общее оптическое разрешение линзы.

5 пар линий на мм, состоящие из 10 равноотстоящих линий, из которых 5 черные и 5 белые.Каждая пара линий = 1 мм / 5 = 1000 мкм / 5 = 200 мкм

Пара линий: 1 черная линия + 1 белая линия, каждая 100 мкм

Обратите внимание, что оптическое разрешение линзы в lp / мм может быть указано двумя разными числами , представляющий оптическое разрешение при центральном | Периферические области хрусталика. Например, для объективов серии 1-1955x указано значение Center | Разрешение края 100 | 160 линий / мм соответственно. Это заставляет производителя линз обеспечивать более высокое оптическое качество в центре области изображения, что имеет тенденцию быть более важным для пользователей.Допущение немного более низкого разрешения по направлению к краю позволяет производителю линз производить более экономичные линзы.

Если линза может разрешать 100 линий на миллиметр, это означает, что линза может разрешать до 100 линий одинакового размера, которые достаточно малы, чтобы уместиться в пределах 1 мм; для этого каждая линия должна быть шириной 0,01 мм. Это соответствует пределу оптического разрешения 10 мкм для системы, если не ограничено чем-то другим (например, размером пикселей).

Как размер пикселя камеры влияет на оптическое разрешение системы?

Как показано, предельный размер пикселя для эффективной выборки этих линий с пикселями камеры составляет 100 мкм. Если бы размер пикселя был больше 100 мкм, информация о черных и белых линиях не была бы выбрана должным образом. Как показано выше, если размер пикселя значительно больше 100 мкм, чередующийся черно-белый узор может быть преобразован в размытое серое изображение.

Предельное разрешение камеры с пикселями 100 мкм
= 1000 мкм / мм ÷ 2 x Размер пикселя (в мкм)
= 500 / Размер пикселя (в мкм) = 500/100 = 5lp / мм

Согласно Найквисту, требуется минимум два пикселя, чтобы выделить объект в изображении.Наивысшая пространственная частота, которую может разрешить датчик, частота Найквиста, фактически равна двум пикселям или одной паре линий. Таким образом, можно прийти к простой формуле для оценки пространственного разрешения камеры, ограниченного размером пикселя камеры:

1 мм = 1000 мкм

Разрешение, ограниченное размером пикселя камеры (в lp / мм) = 1000 / (2 x размер пикселя в мкм) = 500 / (размер пикселя в мкм).

Например, камера, основанная на формирователях изображений Sony CMOS Pregius Gen2, таких как IMX264 или IMX304, с размером пикселя 3.45 мкм обеспечивает разрешение 500 / 3,45 = 145 линий / мм.

Ограниченное разрешение Найквиста для разных размеров пикселей

Датчик изображения типа	Размер пикселя (мкм)	Найквист Ограниченное разрешение (lp / мм)
Sony Starvis BSI	2.4	208,3
Sony Pregius Gen1	5,86	85,3
Sony Pregius Gen2	3.45	144,9
Sony Pregius Gen3	4,5	111,1
Sony Pregius Gen4	2.74	182,5
Sony SenSWIR	5,0	100
sCMOS_6.5 мкм	6,5	76,9
sCMOS_2,5 мкм	2,5	200

Системные требования

В общем, следует рассмотреть возможность использования объектива с более высоким оптическим разрешением, чем разрешение камеры, ограниченное размером пикселя.В приведенном выше примере камеры с тепловизором Sony CMOS Pregius Gen2 с пикселями 3,45 мкм, объектив из серии 1-1955x с оптическим разрешением 200 линий / мм в центре и 160 линий / мм по краям обеспечит более высокое оптическое разрешение системы, поскольку оно ограничено не объективом, а размером пикселя камеры.

Если такая камера используется с объективом, который ранее был описан как способный разрешать 100 lp / мм, система будет ограничена объективом, а не камерой. Это означает, что камера с оптическим разрешением 145 линий / мм ограничена объективом до оптического разрешения 100 линий / мм.

Обратите внимание, что объективы с более низким оптическим разрешением можно использовать, если оптическое разрешение не является первостепенной задачей, и в таких случаях вполне можно использовать экономичные объективы с более низким разрешением.

Главный вывод здесь состоит в том, что нужно смотреть на размер пикселя камеры И оптическое разрешение объектива. Объектив в нашем примере, который имеет оптическое разрешение 100 линп / мм (и поэтому не идеален для использования с пикселем 3,45 мкм), будет хорошо согласован с камерой с ограничением размера пикселя 500 / 100lp / мм [ размер пикселя ≤ 5 мкм].В этом случае линза 200 лин / мм будет излишней. Это также означает, что объектив 100 лин / мм в нашем предыдущем примере будет хорошо согласован с камерой, например, с пикселями 5,5 мкм.

Разве дифракция не играет роли?

Стоит отметить, что системы камера + объектив обычно не ограничиваются дифракцией в своем оптическом разрешении, за исключением случаев, когда диафрагма объектива установлена на очень маленькую диафрагму (соответствующую большому f / #, обычно выше, чем f / 8). Оптическое разрешение системы камера + объектив, вероятно, будет ограничено оптическим качеством объектива (указывается в парах линий на мм) или размером пикселей в камере.

Это показано в таблице ниже. Числовая апертура рассчитывается по формуле NA = 1 / (2 * f / #). Ограниченное дифракцией разрешение оценивается на длине волны 550 нм с использованием критерия Рэлея:

Размер пятна, ограниченный дифракцией = 0,61 * лямбда / NA

Из вышеизложенного можно получить ограниченное дифракцией разрешение в lp / мм, вычислив: 500 / Ограниченный дифракцией размер пятна (в мкм)

Если мы предположим, что указание производителя на качество оптики в центре объектива составляет 100 линий / мм, становится ясно, что общее оптическое разрешение ограничено оптическим качеством стекла (100 линий / мм) или камерой. пикселей (которые не указаны в этом примере) для всех f / # s, за исключением f / 16, при котором система будет ограничена дифракцией 93 lp / мм.

F / # и разрешение с ограничением дифракции

f / #	NA	Разрешение, ограниченное дифракцией (@ 550 нм), мкм	Дифракционно ограниченное разрешение (в lp / мм)
0.95	0,53	0,32	1569
1,4	0,36	0.47	1065
2	0,25	0,67	745
2.8	0,18	0,94	532
4	0,13	1.34	373
5,6	0,09	1,88	266
8	0.06	2,68	186
11	0,05	3,69	135
16	0.03	5,37	93

По этой причине влиянием дифракции на оптическое разрешение системы камера + объектив обычно можно не учитывать. Исключение составляют случаи использования, в которых объективы настроены на высокое значение f / #. Поскольку это часто делается для получения более высокой глубины резкости, нередко можно увидеть, как изображение заметно «смягчается», когда диафрагма опускается, чтобы улучшить глубину резкости.

Измерение разрешения объектива — что такое цифровая камера

Значения разрешения объектива уже давно указаны в парах линий на миллиметр, но в цифровой сфере принято использовать количество циклов на пиксель: в чем разница и как связаны эти два показателя разрешения друг другу?

Что мы имеем в виду, когда говорим о разрешении объектива? Одна подсказка №
дается выражением: «Изображение было настолько резким, что можно было видеть каждый волосок на его голове».В этом и заключается суть разрешения… это способность различать мелкие детали, которые в противном случае могли бы размыться в общую область с нечеткими краями между тем, что на самом деле было отдельными объектами в реальной жизни (в данном случае отдельными прядями волос).

Технически модель, которую мы используем, похожа на штакетник с белыми полосами, разделенными черными промежутками. Стоя очень близко к забору, легко увидеть отчетливые белые полосы и черные промежутки, но по мере того, как вы продвигаетесь все дальше и дальше, детали начинают исчезать, и наступает момент, в котором человеческий глаз (или объектив камеры) больше не может разрешать отдельные полосы и пробелы.Это предельное разрешение системы.

Вы можете легко представить себе, что держите перед глазом небольшую квадратную маску размером 1 мм и видите, сколько белых и черных полос вы можете сосчитать на заключительном этапе, прежде чем белые и черные области сольются в массу серого. Если бы было 10 штрихов и пробелов, мы бы сказали, что ваш глаз мог бы видеть 10 пар линий на миллиметр. (На самом деле разрешение следует измерять на сетчатке в задней части глаза, но будьте терпеливы к этому, поскольку это принцип, который имеет большее значение, чем точные технические детали.)

Если бы ваш глаз был полнокадровым цифровым датчиком размером 36×24 мм, то 10 пар линий на миллиметр позволили бы вам сфотографировать удаленный забор длиной 360 полос и промежутков. Если вы попытаетесь втиснуть в изображение более длинный забор, отойдя дальше, полосы и промежутки будут сливаться вместе: вы получите больше изображения, но в процессе вы потеряете детали.

Конечно, для того, чтобы видеть 10 пар линий на миллиметр, ваш глаз должен уметь обнаруживать 20 «вещей» на миллиметр — каждая вещь является либо белой полосой, либо черным пространством.Таким образом, для записи 360 полосок и промежутков вам потребуется не менее 720 пикселей по всему изображению — половина из них записывает белые полосы, а другая половина записывает черные промежутки между полосами.

То же работает в обратном порядке. Если вы знаете, что ваш датчик имеет 3000 пикселей, то вы знаете, что можете записать максимум 1500 пар линий. А учитывая, что диаметр датчика составляет 36 мм, вы можете разделить 1500 на 36, чтобы вычислить, что максимальное разрешение датчика должно составлять 42 пары линий на миллиметр.(На самом деле существует сложность, известная как критерий Найквиста, которая уменьшает вдвое эту цифру, но мы не будем обращать на это внимание.)

Большой вопрос заключается в том, насколько хорошо любой конкретный объектив соответствует датчику — и, следовательно, насколько близко объектив позволяет датчику приблизиться к максимальному разрешению. Один из способов определить это — вычислить число пар линий на миллиметр, а затем выразить это как долю (или процент) от теоретического значения датчика.

Однако было бы проще вычислить, насколько близко объектив подходит к записи одной «вещи» на каждый пиксель.Это то же самое, что и запись половины пары на каждый пиксель. И если мы называем полную пару «циклом», то теоретическое максимальное разрешение составляет половину цикла на пиксель. Вот почему графики разрешения, которые появляются в моих тестах объективов для определения цифровой камеры, имеют вертикальную ось, на которой измеряется количество циклов на пиксель. Максимально возможное теоретическое значение составляет 0,5 цикла на пиксель, хотя все, что превышает 0,25 цикла на пиксель, является нормальным в соответствии с критерием Найквиста. Как отмечалось в моей последней записи в блоге: Olympus стал первым производителем линз (среди линз, которые я тестировал), достигшим магической отметки 0.Показатель производительности 5 циклов на пиксель.

Чтобы сделать обратное и перейти от циклов на пиксель к парам линий на миллиметр, вам необходимо знать значение разрешения, размер сенсора и количество пикселей сенсора. График, показанный выше, например, показывает максимальное разрешение около 0,34 цикла на пиксель. Это означает, что для записи полного цикла потребуется около трех пикселей, что то же самое, что и пара линий. В данном случае использовалась камера Nikon D700, матрица которой имеет 4256 пикселей по ширине, что означает, что она может записывать одну треть этого количества пар линий, или 0.

Разрешение объектива: Что такое Разрешающая способность, разрешающая сила