Objektiivin tarkkuuden määrittäminen

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Ostin kameraan uuden objektiivin, ja sitä on kehuttu testeissä erittäin tarkaksi. Halusin siis todeta asian myös omilla testeillä. Tulostutin valokuvaliikkeessä tämän testikuvion 15 x 10 cm kokoon: http://koti.mbnet.fi/msdos464/pics/sharpnes/chart_small.png

Pistin testikuvion aika kauaksi kamerasta, ja sain tällaisia tuloksia (kuvat ovat 100% croppeja):

Tamron 18 mm: http://koti.mbnet.fi/msdos464/pics/sharpnes/tamron.png
Tokina 16 mm: http://koti.mbnet.fi/msdos464/pics/sharpnes/tokina.png

Otin molemmat kuvat f/5.6 aukolla, ISO-200 ja 1/13 sec. Kamera oli paikallaan pöydällä kirjan päällä. Kuviot eivät olleet ihan yhtä monta pikseliä leveitä, niin jouduin skaalaamaan Tamronin kuvaa muutaman prosentin pienemmäksi.

Kysymys kuuluu, että miten saisin tuosta jotain mittaustuloksia? Ajattelin ensiksi käyttää FFT:tä, mutta objektiivit aiheuttavat noihin jotain jänniä härötaajuuksia, enkä ole varma että miten eri taajuuksien komponeteista pitäisi muodostaa jokin hyvyyttä kuvaava numero (kullekkin "raidalle").

Toinen vaihtoehto oli käyttää suoraan varianssia, mutta se ei ota huomioon ollenkaan häiriötaajuuksia.

Kolmas vaihtoehto oli järjestää kunkin "pikselirivin" intensiteetit suuruusjärjestykseen, ja valitsee niistä esim. 5% ja 95% fraktiilit ja vertailee niiden erotusta. Siitäkin seurasi, että tuo 2. raita olisi "parempilaatuinen" kuin ensimmäinen rivi, vaikka siinä ensimmäisessä rivissä on kaikista pienin taajuus niin sen pitäisi säilyä kaikista parhaiten.

Ehkä pitäisi verrata FFT muunnoksen "oikean" komponentin vahvuutta muihin taajuuksiin? Ensimmäistä ja viimeistä raitaa lukuunottamatta raitojen taajuudet kasvavat eksponentiaalisesti, eli jos FFT komponentit plottaa logaritmiselle x-akselille niin FFT muunnoksien kuvaajien huiput ovat suunnilleen vakioetäisyydellä.

Kommentit (4)

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26870
Liittynyt16.3.2005

Objektiivin piirtoterävyyttä kuvataan modulaation siirtofunktiolla (engl. Modulation Transfer Function, MTF). Se mitataan kuvaamalla eri tiheydellä viivoitettuja kohteita ja mittaamalla kuinka voimakkaana viivoitus toistuu suhteessa harvaan viivoitukseen. Kun viivapareja millillä lisätään, jossain vaiheessa viivoitus alkaa toistua heikommin ja saadaan MTF-käyrä. Terävyys vaihtelee objektiivin aukon mukaan (ja zoom-objektiiveissa polttovälin mukaan) ja on yleensä eri kohdissa kuvakenttää erilainen. Paremmat objektiivit säilyttävät terävyyden suurillakin aukoilla ja kuvakentän reunoilla hyvänä, huonommissa terävyys kärsii.

Katso vaikka tämä: http://photo.net/learn/optics/mtf/

Terävyys on sitten vain yksi objektiivin laadun mitta. Nykyaikaisilla kiinteäpolttovälisillä järjestelmäkameran objektiiveilla terävyys on harvoin keskeisimpiä puutteita suorituskyvyssä. Varsinkin vähänkin himmentämällä nuo tapaavat piirtää todella terävästi.

Jos nyt alat mittaamaan MTF:ää, niin kannattaa varmaan laskea perustaajuuden voimakkuus Fourier-muunnoksella. Älä skaalaa kuvia millään ohjelmalla, kyllä Fourier-muunnos löytää sen perustaajuuden vaikka kuvan leveys olisikin eri. Koska tarvitset vain yhtä taajuutta, näytteen pituutta rajoitavaa FFT:tä ei tarvitse käyttää.

Vierailija
Neutroni
Terävyys on sitten vain yksi objektiivin laadun mitta. Nykyaikaisilla kiinteäpolttovälisillä järjestelmäkameran objektiiveilla terävyys on harvoin keskeisimpiä puutteita suorituskyvyssä. Varsinkin vähänkin himmentämällä nuo tapaavat piirtää todella terävästi.

Jos nyt alat mittaamaan MTF:ää, niin kannattaa varmaan laskea perustaajuuden voimakkuus Fourier-muunnoksella. Älä skaalaa kuvia millään ohjelmalla, kyllä Fourier-muunnos löytää sen perustaajuuden vaikka kuvan leveys olisikin eri. Koska tarvitset vain yhtä taajuutta, näytteen pituutta rajoitavaa FFT:tä ei tarvitse käyttää.




Toinen objektiivi saa vähän etua, jos se saakin testikuviosta 5% enemmän "näytteitä" sensorille. Tai sitten en voi vertailla testitaajuuksia suoraan toisiinsa, vaan niistä täytyy ottaa huomioon niiden taajuus kameran kennolta nähtynä.

Tokinan spektri: http://koti.mbnet.fi/msdos464/pics/sharpnes/tokina_spektri.png
"Siloitettu" versio: http://koti.mbnet.fi/msdos464/pics/sharpnes/tokina_spektri_smooth.png

Tuntuisi vähän hölmöltä ottaa tuosta ainoastaan absoluuttinen maksimi, kun se ei ota huomioon että paljonko kuvaan on tullut jotain muita vääriä taajuuksia. Testasin myös kaavaa "MTF = (maximum intensity - minimum intensity)/(maximum intensity + minimum intensity)", mutta sehän antaisi kohinaiselle kuvalle tosi hyvän pistemäärän kun kontrasti säilyy suurena. Ja vaikka kuvassa ei olisikaan kohinaa, niin tuo ei mittaa millään tavalla että onko se alkuperäinen signaali säilynyt hyvänä.

Tuo x-akseli on "log10((1:l)/l)", eli se on riippumaton kuvan leveydestä. Hmm, ehkä siitä ei ole sitten haittaa että kuvat olisivat vähän erikokoisia.

Mietin että voisiko "pulse compressionia" hyödyntää tässä, mutta siitäkään ei sitten syntynyt oikein mitään järkevää.

edit: ainiin, olisiko parempi käyttää sini- vai kanttiaaltoa? Noissa testikuvissa näkee enemmän kanttiaaltoa... Yksi kuvio on myös sellainen, jossa on monta viivaa jotka kohtaavat keskustassa. Siitähän voisi laskea FFT:n "polaarikoordinaateissa", kun ottaa näytteitä vakioetäisyydeltä siitä keskipisteestä.

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26870
Liittynyt16.3.2005
msdos464

Toinen objektiivi saa vähän etua, jos se saakin testikuviosta 5% enemmän "näytteitä" sensorille. Tai sitten en voi vertailla testitaajuuksia suoraan toisiinsa, vaan niistä täytyy ottaa huomioon niiden taajuus kameran kennolta nähtynä.



Juu, molemmista kuvista pitää lukea ne taajuudet erikseen.

Tuntuisi vähän hölmöltä ottaa tuosta ainoastaan absoluuttinen maksimi, kun se ei ota huomioon että paljonko kuvaan on tullut jotain muita vääriä taajuuksia. Testasin myös kaavaa "MTF = (maximum intensity - minimum intensity)/(maximum intensity + minimum intensity)", mutta sehän antaisi kohinaiselle kuvalle tosi hyvän pistemäärän kun kontrasti säilyy suurena. Ja vaikka kuvassa ei olisikaan kohinaa, niin tuo ei mittaa millään tavalla että onko se alkuperäinen signaali säilynyt hyvänä.



Ei tuossa niin ihmeellisä ongelmia tule, vertailet vain peak to peak -väliä täyteen skaalaan. Jos kuvassa on kohinaa, sitten kannattaa suodattaa se jotenkin, esim Fourier-muunnoksella. Ei sillä pitäisi olla merkitystä, jos toinen kuva on muutaman prosentin eri kokoinen. Ilmeisesti nuo korkeammat taajuudet eivä ole piirtomielessä merkityksellisiä, kun kerran niitä ei mitata.

edit: ainiin, olisiko parempi käyttää sini- vai kanttiaaltoa? Noissa testikuvissa näkee enemmän kanttiaaltoa... Yksi kuvio on myös sellainen, jossa on monta viivaa jotka kohtaavat keskustassa. Siitähän voisi laskea FFT:n "polaarikoordinaateissa", kun ottaa näytteitä vakioetäisyydeltä siitä keskipisteestä.



En tiedä, lienee aika samantekevää. Tuo tähtikuvio on käytännöllinen, jos on syytä epillä objektiivissa olevan astigmatismia. En tosin tiedä, voiko sellaista olla merkittävästi, jos objektiivi ei ole mekaanisesti rikki.

Minusta tuollaisessa mittauksessa on aika turha hifistellä. Muutaman prosentin erot ovat merkityksettömiä (normaalissa valokuvauksessa) verrattuna muihin eroihin. Jos haluat viimeisen päälle piirtoa, valitettavasti sillä on tapana maksaa nelinumeroisia summia, jotka eivät välttämättä ala ykkösellä noilla polttoväleillä.

vihertaapero
Seuraa 
Viestejä6081
Liittynyt7.3.2006

Yksinkertaisesti objektiivin tarkkuuden voi omakohtaisesti tarkistaa kuvaamalla tiiliseinää jolloin näkee laakista niin piirron (seinän yksityiskohdat) kuin geometriset virheet (tynnyrivääristymää jne). Eli jos haluaa vertailla eri objektiiveja keskenään (oletetaan että on samat polttovälit kyseessä), niin kamera jalustalle ja laseja vaihtelemaan. Sitten vain katselemaan ruudulta eroja. Jos jokin objektiivi tuntuu tuhnulta, kannattaa tarkastaa tarkennus kuvaamalla esim. viivotinta 45 asteen kulmassa ja tarkistaa tarkentaako haluttuun pisteeseen. Tämä tapahtuu sijoittamalla vaikkapa pelikortti kohtisuoraan kameraa kohden johonkin kohden viistossa olevaa viivotinta ja antaa kameran tarkentaa korttiin. Jos terävä kohta sattuukin muualle viivoittimessa kuin pelikortin kohtaan, tiedetään ettei objektiivi tarkenna oikeaan kohtaan.
Tiiliseinän voi vaihtaa seteliin, sanomalehteen tms.

Konsta: ...joten jäähdytysvesi on varmasti erittäin korkeaktiivista.
Brainwashed: En tosiaankaan pidä itseäni minään asiantuntijana...

Uusimmat

Suosituimmat