影像&銳利參數

本篇在於了解相機銳利參數對影像銳利度之影響為何?探索相機專屬擷取軟體中,不同的相機銳利參數設定對影像銳利度的影響。

應用設計:

  • 基於最佳銳利度的參數組合應該能夠使SFR曲線接近Imatest軟體所提供的標準銳利化SFR曲線,因此「銳化過度」比率也應該接近零。
  • 數位機背的銳利度參數設定值有三個部份,分別是銳化遮罩的「強度(Amount)」、「半徑(Radius)」與「臨界色階(Threshold)」,與Adobe Photoshop CS程式中Unshap Masking的參數設定方式相似。
  • 在本單元中,149 – 1.3 – 1.0代表作用強度為149,作用半徑為3畫素,臨界色階為1.0。銳利化參數調整分兩階段處理。一階段是先測試出最佳解像力對應使用的一般參數值(作用強度 > 130 作用半徑 = 1.3 臨界色階=1.0)。
  • 二階段是取一階段實驗結果之最接近預測曲線的參數值,調整作用色階,使不足與過度之銳利值趨近於零,視為最佳銳利度參數值。
  • 利用Imatest 軟體中SFR 程式檢視出最佳光圈值,再以最佳光圈比對數位機背,檢測出最佳對應參數值。

表 3A-3 鏡頭在不同光圈下的系統MTF50值

圖 3B-1 拍攝軟體(Capture One)銳利參數設定

  • 經由表3A-3結果取得不同鏡頭之最佳光圈後,如圖3B-1再利用相機專屬拍攝軟體(Capture One)進行銳利參數的設定。
  • 之後,進入Imatest軟體中SFR檢測,重覆執行至檢測結果為銳化過度比率最趨近零,此時參數組合既是影像銳利度與數位機背銳利度參數最佳組合。
  • 「銳化過度比率」是Imatest自行研發的影像銳利度指標,Imatest研發小組測試多款相機的MTF曲線,推測出一般相機內部銳利化處理的濾鏡半徑大約是2畫素的寬度。
  • 而MTF值在相機掃瞄頻率15%處數值通常接近1,因此令此頻率(f15%)的SFR(MTF)為1,作為標準銳利度的指標。
  • 並以半徑2畫素的濾鏡獲得標準銳化處理之SFR(MTF)曲線,當相機SFR(MTF)值在掃瞄頻率15%處高於1時,則為正值,判定該相機「銳化過度(Over sharpening)」。
  • 當MTF(f15%)低於1,則S值為負值,該相機被認定為「銳化不足(Under sharpening)」。
  • 以「銳化過度比率」評估相機軟體(Capture One)中銳利化參數的表現。

操作流程:

  • 固定測試導表(ISO 12233 Camera Resolution Chart),與地面垂直90度。
  • 相機定位以大型專業腳架固定,鏡頭光軸垂直並平行於測試導表中心。
  • 導表兩側45度角分別架設上、下兩盞燈光。
  • 使用測光表進行測光,在正常曝光(EV= 0)下,以最佳解像力光圈拍攝導表(ISO 12233 Chart)後,讀取該鏡頭最佳光圈銳利值。
  • 利用 Imatest 軟體,讀取鏡頭解像力SFR曲線。
  • 調整機背銳利參數,重複檢測 (ISO 12233 Camera Resolution Chart)導表,進行鏡頭最高解像力值與設定參數值之間的比對,達到「銳化過度」比率接近零的結果。

技術分析:

  • 套用Schneider Apo – Symmer f5.6/240 mm 鏡頭最佳解像力光圈值0。一階段銳利度參數設定值:130-1.3-1.0、110-1.3-1.0、120-1.3-1.0。二階段銳利度參數設定值: 125-1.3-1.0、123-1.3-1.0、124-1.3-1.0。
  • 套用Schneider Makro – Symmer f5.6/180 mm鏡頭最佳解像力光圈值8。一階段銳利度參數設定值:130-1.3-1.0、150-1.3-1.0、170-1.3-1.0、190-1.3-1.0 二階段參數設定值: 140-1.3-1.0、145-1.3-1.0、148-1.3-1.0、149-1.3-1.0。
  • 套用Rodenstock Apo – Sironar f5.6/210 mm 鏡頭最佳解像力光圈值8。一階段銳利度參數設定值:130-1.3-1.0、150-1.3-1.0、170-1.3-1.0、190 -1.3-1.0。二階段參數設定值: 140-1.3-1.0、145-1.3-1.0、148-1.3-1.0、149-1.3-1.0。
  • 套用Rodenstock Apo – Sironar f5.6/150 mm 鏡頭最佳解像力光圈值f8.0。一階段銳利度參數設定值:130-1.3-1.0、150-1.3-1.0、170-1.3-1.0、190 -1.3-1.0。二階段參數設定值:140-1.3-1.0、145-1.3-1.0、148-1.3-1.0、149-1.3-1.0。

圖 3B-2 鏡頭銳利參數(130-1.3-1.0), MTF 50=2720 LW/PH

圖 3B-3 鏡頭銳利參數(149-1.3-1.0), MTF 50=2844 LW/PH

圖 3B-4 鏡頭銳利參數(190-1.3-1.0), MTF50=3079 LW/PH

表 3B-1 不同銳利參數下的過度百分率

  • Schneider Apo – Symmer f 5.6/240 mm 鏡頭,銳利度參數值在125 – 1.3 – 1.0,MTF 50 =3270 LW/PH,銳化過度1%。
  • Rodenstock Apo – Sironar f 5.6/210 mm 鏡頭,銳利度參數值在102 – 1.3 – 1.0,MTF50 = 3303 LW/ PH,銳化過度0.1%。
  • 數位機背的銳利度參數中,「強度」與MTF值以及「銳化過度」比率正相關,但 50% MTF數值太高,會導致「銳化過度」。
  • 各鏡頭的最佳「強度」「半徑」「臨界色階」銳利度參數組合各有不同,要獲得絕佳組合還是得為鏡頭與數位機背量身訂作。

結 論:

  • 鏡頭最佳銳利度之參數值依焦距差異各有不同特性,焦距較長鏡頭所需銳利參數值較低。
  • 反之,焦距較短鏡頭銳利參數值較高。
  • 數位擷取(CCD、CMOS)傳統鏡頭繞射情形在f值越大繞射越嚴重,相對解析度越低。
  • 目前唯有選擇使用適當f值因應,尚待研究數位擷取(CCD,CMOS)適用長景深並高解析之鏡頭(與傳統相機效果相同)。

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