相机解析度测试方式

数码相机分辨率测试详细介绍PostBy：2008-11-1921:49:21ISO12233分辨率测试标板，这是专门用于测试数码相机的分辨率使用的。此主题相关图片如下：f01.jpg该标板的使用方法比较简单，但是方法不对，结果就完全不同。一、拍摄距离需要按照下图的框线位置来取景，将该区域全部容纳在取景器内：此主题相关图片如下：f02.jpg目前许多不能更换镜头的数码相机都是4:3的比例，而DSLR则多为3：2的传统135画幅比例；16:9和1:1的画幅比较少见。二、使用中的常见错误1、拍摄距离不合适如果测试标板只占画面的一小部分，那么显然分辨率被缩小；同样，如果只拍摄中间一小部分，那么分辨率被夸大了。比如拍摄这样一个局部画面，那么该镜头的解像力已经达到或者超过测试标板的极限了。此主题相关图片如下：f03.jpg压缩全图此主题相关图片如下：f04.jpg局部未压缩2、支撑的三脚架不够稳固由于标板有许多细节，任何抖动都会得出截然不同的结论。这里是同一个镜头拍摄，但是使用不同的ISO。此主题相关图片如下：f05.jpgISO100，f/2.8此主题相关图片如下：f06.jpgISO400，f/2.8所以在测试过程中需要反复多拍摄一些，结果出来后，需要经过仔细分析，贸然下结论，只能是吓了自己，误导他人。测试分辨率简单的说就是量度、计算影像从清晰--模糊之间的转换点。受限于光学、材料和其它种种的因素，每一个镜头、每一台数字相机都有其分辨能力的极限。分辨率测试就是应用科学的方法将这个极限找出来。首先，我们来看看几个重要的基础理论。为了可以清楚的计算分辨率的数据，目前使用历史最悠久，也同时是最多人采用的就是MTF=ModulationTransferFunction为基础的测试程序。MTF主要是引进反差对比的概念来检定镜头分辨率，使用者必须对「空间频率/Spatialfrequency」这个概念进行了解。所谓空间频率就是1mm的宽度中（或是等宽的其它单位），正弦浓度变化反复有几次的意思（请想象空间频率如同海浪一样的波型变化）。此主题相关图片如下：d01.jpg原本充足的反差可以很容易辨识出两条线来，而当空间频率加大时，也就是线条越紧密时，反差也逐渐缩小，终于反差衰减到全部变成灰色，再也分辨不出黑白条纹来，就表示镜头的分辨率已到极限（如上图所示）。USAF1951早期的镜头精细度还没有达到现代的标准时，分辨率测试图可以说相当的简单，甚至使用今日家庭用的打印机设备都可以轻易复制。最早的标准MTF系列中，首推USAF1951，这是美国空军于1951年开发出来，军用代号为MIL-STD-150A，主要适用于侦照设备的检测，后来沦为民用镜头与显微镜的测试标准。藉由测试标的设备来拍摄以下MTF测试图，可以得到两种数据：对比和锐利度，再藉由计算线条密度和MTF之间的关系，我们就可以将数据转换成下图：此主题相关图片如下：d02.jpg右为MTF随着空间线条的增加而减少的情形水平和垂直的测试范围由于多数的镜头是圆形，因次测试线条除了可以是直的外测试垂直象限的表现外，也可以测试横向线条来理解水平象限的表现。所以，透过数据的整理绘制成图之后，我们大致上可以看出以下四种模式：此主题相关图片如下：d03.jpg此主题相关图片如下：c01.jpg随着时代的进步ISO12233也必须跟着改变，方能跟上日新月异的器材表现。最新版分辨率测试图（上图）已经推出，这张名为DigitalCINECameraResolutionChart同样是根植于ISO12233标准而建立。除了保有原来的测试标准外，也针对未来数字影像器材的发展，扩大展图比例，同时也囊括了更高分辨率的判读元素（针对千万画素以上DSLR），CINE图展达60cmx144cm，售价高达600美元。PIMA/ISOCameraResolutionChartISO12233/WG18此主题相关图片如下：c02.jpg既然已经有了MTF方式可以判断相机和镜头的分辨率，为什么还要发展不同的分辨率测试方法呢？这个问题非常好，MTF理论经过千锤百炼，验证无误！但关键却出在拍摄的样版图上！由于单纯以线条所组成的MTF测试图，本质上就受制于输出设备的极限，当高达千万画素的DSLR推出时，例如:NikonD2X或CanonEOS1DsMKII等，其拍摄分辨率就已经超越传统底片的表现（过去定义传统135mm底片约为千画画素）。换言之，当设备的进步开始超越USAF1951和ISO12233的极限时，该测试其实就已经不存在相对上的意义。不同年代的分辨率测试图：此主题相关图片如下：c03.jpg左：NBS1963AMicrocopyTarget/右：NBS1952ResolutionTarget因此，MTF发展了几十年，同样的所翻拍的样图也不断的在跟着演进，已符合目前一般拍摄状况时的实际需要。我们看PIMA/ISOCameraResolutionChartISO12233/WG18就是很好的例子，这个时期的分辨率图已针对模仿实际场景做了调整，不仅线条改以双曲线逼近制作，格式也不再清一色是直线和横线了。请注意到上面用红色号码标记的五个点，为此图特有用于目测分辨率之性能：垂直分辨率条(VerticalRes)---可目测镜头对垂直影像的分辨率。对比指示条（ContrastIndicator)--用于显示在空间频率不同下的对比状况。对角线分辨率条（DiagonalRes)--45度倾斜的对角线分辨率条。中央对焦区(CenterFocusingArea)--两种不同频率的同心圆，协助对焦。水平分辨率条（HorizontalRes)---可目测镜头对水平影像的分辨率。新版DigitalCINECameraResolutionChart加上了SectorStarTarget可以测试散光效果。WG18图不仅可以满足直接目测来评估分辨率的效果（部分线条细达0.1mm，几乎等同人发粗细），也同样的可藉由计算机软件的协助，计算出不同位置的SFR值。此外，它的价格也很合理，原版尺寸20cmx35.6cm，约150～170美元；美国专业的光学类购物网站也可以买得到，例如：。SFR美系测量的新标准Spatialfrequencyresponse(SFR)主要是用于测量随着空间频率的线条增加对单一影像的所造成影响。简言之SFR就是MFT的精简版。因为测量MFT需取得昂贵的正弦样版，并且需换算大量的数据。因此，PIMA开发了这款较低成本的SFR作为替代品。基本上SFR只需一个双色调的黑白斜线（如下左图所示）即可换算出约略相等于MFT的值的分辨率评鉴图。此主题相关图片如下：c04.jpg相较过去运用肉眼检视测试图表，判断影像好坏的标准，太过于依赖人的主观意识。但在传统时代，由于各国应用光学技术差距颇大，即使不用太过精细的检测也可以清楚的分别光学设备的良窳。然而，现今各国之间技术交流频繁，昨日在美国研发出来的新科技，明日就可能在中国大陆、日本或台湾得到相对的应用。技术的进步和交流拉近了各国甚至是各厂之间光学设备的差距，品质的好坏可以说是以『毫厘』来计算。在这种情况下，依然仰赖人的主观感觉是不科学（Mr.OH!并非否定人的价值，少数光学业界的菁英，或者称为师傅级的手工高手，今日依然可以打造计算机设计所不能制作出的精品），在标准化的价值观下，将测试程序和评鉴测试结果计算机化，实为立足业界标准之路。日本CIPAISO12233标准分辨率测试软件HYRes3.1以分辨率测试来说，日系和美系的标准同样根植于ISO12233之上。可是在应用上却有显著的不同，东西方文明本就存在着差异，何者好用耐用，其实也是因人而异的问题。首先介绍日系的分辨率检测软件HYRes3.1，这套软件是CIPA日本相机工业协会制订的检测标准，协同Olympus公司共同开发，使用上如同日本的产品一样，相当简单且一目了然。此主题相关图片如下：e01.jpg相关HYRes3.1原文说明和下载请参照以下网址运作原理依据MTF，而非SFR；程序接口分成切割区(Trim）与测量区（Measure）两大部分，使用时须切割下分辨率尺（如红框），计算机会自动检查尺上的临界点，再经由换算得出分辨率线数。程序和运作都非常简单，符合日式风范，不过，这种作法也有极限存在，本站推出2005年年鉴第62页-Canon1DsMKII因其分辨率本身已经超过ISO12233的临界点所以无法导出结果。IMATEST1.2.5美系SFR分辨率测试软件此主题相关图片如下：e02.jpg美系的测试软件Imatest需要付费购买（＄59美元），相对其功能也较为齐全不同日本分辨率软件『一翻两瞪眼』的快速设计，美系的分辨率计算大多以SFR为基础，相对提供的信息也更为完整复杂。Imatest是近期以来发表相当不错的数字影像测试软件，涵盖了SFR、色彩、噪声以及兼用于打印机、扫描仪等进行完整测试内容。系统建立于知名的数学运算平台Matalab，可靠性相当高，制图内容相当有深度，但对于一般网友来说可能稍嫌复杂了些。这套软件并非提供给大众免费使用，『评估版』允许你有20张的测试环境，之后必须上网注册，售价59美元。相关网址：附注：如果想要了解更多分辨率的表现，也不一定需要购买如此高文件的测试软件。i3A标准组织也提供了一些sfrmat的测量软件和Matalab解析模块，免费供大众下载使用，同学可以透过教学中心的计算机来达到同样测试分辨率之目的。这些软件或许不像商业软件般容易上手，但其基本原理都是一样地。免费分辨率软件下载：解读SFR测试数据ImatestSFR测试数据分成三个部份，以两张图表分别显示。下图中的『Edgeprofile』旨在说明裁切下来之影像方块性质，Imatest会分析图档中Y-Channel(0.3*Red+0.59*Green+0.11*Blue)成份，从而取得影像原始数据并以黑色实心线表示；另外，Imatest还会主动去除数字相机加诸于影像上锐利化效果，并改以红色虚线表示这个部份，而我们也将在下一讲中详细说明为何需要去除锐利化这个条件！『Edgeprofile』可以提供判断标准距离内（10-90%risedistance），单位影像高度（PH=perpictureheight)所能容纳的Pixels像素数的能力，而这个值越大表示解像能力越好。此主题相关图片如下：e03.jpg另一张图则是显示MTF/SFR主要数据，这部分与Edgeprofile相同，黑色实线为原始数据；红色虚线则代表移除(或加上)数字相机内建锐利化效果的表现。Imatest会将原始MTF影像降低50%的明亮度，来计算SFR，这样的做法可以继保留影像细节又不会被测试图上的杂点所干扰，标示为MTF50以兹区别。Imatest会将计算出来的SFR值转换成LW/PH(linewidthsperpictureheight)1个LW/PH=2*linepairspermillimeter(lp/mm)，供使用者判断影像品质。