(转帖)为什么小像场镜头分辨率较高
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[1 楼] 与食俱进 [老坛泡菜]
16-10-20 14:37
在网上看到一个纯技术探讨,不明觉厉,希望技术大神探讨一下这个问题。

原文来自91拍照网,作者:齐晓东。

www.91paizhao.com:8080/index.php/testing-trying/147-how-to-design-a-micro-four-third-lens

本帖最后由 与食俱进 于 2016-10-20 14:40 编辑

[46 楼] 京西游击将军 [资深泡菜]
16-10-21 11:45
老顽童 发表于 2016-10-21 11:00
我个人理解,早期都用的是“线/毫米”这样的说法,因为这样说是很自然的。白纸上画了许多黑色平行线条,拍成底片,测试镜头分辨率。但因为这种黑色线条宽度与白色间隔是等宽的,个别人会认为这种线条是黑色白色交错的,这就带来的二义性:每毫米线条数是黑色线条数呢,还是白色线条数?还是黑色线条与白色线条的总和?为了防止个别人的误解,干脆改成“线对”,免得争议。这并不意味着两种说法不同。


多谢顽版的回复,奥林巴斯官网43的MTF曲线也印证了小像场镜头更容易提高分辨率的解释。

原来我一直以为大画幅镜头抠取中间部分成像圈,会比小画幅镜头成像要好(因为我认为小画幅镜头的边缘成像比不得大画幅较为中心的部分),看来这观点多数时候还是站不住脚的。LZ转发的帖子里,徕卡大画幅镜头的中心部分似乎也拼不赢松下小画幅镜头的整体效果。
[45 楼] 老顽童 [陈年泡菜]
16-10-21 11:00
京西游击将军 发表于 2016-10-21 08:30
http://wenku.baidu.com/link?url=Zv-LNAqJaMIPcTkBCxZza0m_T46be1PQi2cjOwzb3QtS32atletg505tek01Zbh9M1Hw5b5I4tykJK2JAjQnBraoM36AAfC-zDibRrLkSI3

今早找到一篇文章,提到了lines/mm这个说法,看来与lp/mm是同义词。奥林巴斯不知道怎么想的,为何这里描述上要与众不同,
让我想起又玩什么等效放大率这种“鬼”把戏。
我个人理解,早期都用的是“线/毫米”这样的说法,因为这样说是很自然的。白纸上画了许多黑色平行线条,拍成底片,测试镜头分辨率。但因为这种黑色线条宽度与白色间隔是等宽的,个别人会认为这种线条是黑色白色交错的,这就带来的二义性:每毫米线条数是黑色线条数呢,还是白色线条数?还是黑色线条与白色线条的总和?为了防止个别人的误解,干脆改成“线对”,免得争议。这并不意味着两种说法不同。
[44 楼] 京西游击将军 [资深泡菜]
16-10-21 08:30
老顽童 发表于 2016-10-21 00:19
如果你说的是真的话,那应该算是利用二义性故意误导吧?尺子上一厘米画了20根线条?10根黑线条+10根白线条?线条间隔是0?

顺便说一下,“线对”的说法并不是意味着“线”的说法线条数要加倍、而是为了消除二义性。


http://wenku.baidu.com/link?url=Zv-LNAqJaMIPcTkBCxZza0m_T46be1PQi2cjOwzb3QtS32atletg505tek01Zbh9M1Hw5b5I4tykJK2JAjQnBraoM36AAfC-zDibRrLkSI3

今早找到一篇文章,提到了lines/mm这个说法,看来与lp/mm是同义词。奥林巴斯不知道怎么想的,为何这里描述上要与众不同,
让我想起又玩什么等效放大率这种“鬼”把戏。
[43 楼] 京西游击将军 [资深泡菜]
16-10-21 00:38
老顽童 发表于 2016-10-21 00:19
如果你说的是真的话,那应该算是利用二义性故意误导吧?尺子上一厘米画了20根线条?10根黑线条+10根白线条?线条间隔是0?

顺便说一下,“线对”的说法并不是意味着“线”的说法线条数要加倍、而是为了消除二义性。


我也希望是线对(一直对43器材印象还不错),否则就是黑白各算一条线。奥林巴斯总是搞怪,别人都写成lp/mm,它非来一个lines。
[42 楼] 老顽童 [陈年泡菜]
16-10-21 00:19
京西游击将军 发表于 2016-10-21 00:06
按照奥林巴斯官网说明,是lines,这个词。而线对对应的英文,应该是line pair吧?O的这个指标正好是别人的2倍,我觉得O实际上就是线而不是线对。
如果你说的是真的话,那应该算是利用二义性故意误导吧?尺子上一厘米画了20根线条?10根黑线条+10根白线条?线条间隔是0?

顺便说一下,“线对”的说法并不是意味着“线”的说法线条数要加倍、而是为了消除二义性。
[41 楼] 京西游击将军 [资深泡菜]
16-10-21 00:06
老顽童 发表于 2016-10-20 23:58
“线”和“线对”应该是一个意思吧?线指的是白底上黑线的条数,线对指的是一黑一白算一个线对。


按照奥林巴斯官网说明,是lines,这个词。而线对对应的英文,应该是line pair吧?O的这个指标正好是别人的2倍,我觉得O实际上就是线而不是线对。
[40 楼] 老顽童 [陈年泡菜]
16-10-20 23:58
京西游击将军 发表于 2016-10-20 23:53
没有高,二者是一致的,线和线对。奥林巴斯不过是换了一种描述方式。
“线”和“线对”应该是一个意思吧?线指的是白底上黑线的条数,线对指的是一黑一白算一个线对。
[39 楼] 京西游击将军 [资深泡菜]
16-10-20 23:53
batsing 发表于 2016-10-20 23:17
看到了吧。奥巴的分辨率标准要高出一截,你可以去看看松下日本官网的,标准又不同了。我想说,MTF图的参考价值其实非常非常有限。


没有高,二者是一致的,线和线对。奥林巴斯不过是换了一种描述方式。
[38 楼] batsing [泡菜]
16-10-20 23:17
京西游击将军 发表于 2016-10-20 21:53
看奥巴官网与其它品牌官网的MTF图吧。LZ的网址,我开着费劲。

奥巴的MTF图说明是20线/毫米与60线/毫米,其余品牌官网是10线对/毫米与30线对/毫米,二者只是描述方式不同。

看到了吧。奥巴的分辨率标准要高出一截,你可以去看看松下日本官网的,标准又不同了。我想说,MTF图的参考价值其实非常非常有限。
[37 楼] Zippo [陈年泡菜]
16-10-20 21:59
老顽童 发表于 2016-10-20 16:54
一般来说,短焦距镜头分辨率高。因为短焦距镜头对镜片精度要求低,同样精度的镜片,误差更小。小视角镜头分辨率高,因为小视角镜头成像光线是近轴光线,像差较小。

由这两条可以推论出:同样视场角,画幅较小的镜头,焦距较短,分辨率较高。同样焦距,画幅较小的视场角较小,分辨率较高。

但是,画幅较小意味着如果像素密度相同,则像素较少;如果像素总数相同,则像素密度较大。所以总体像质不如较大画幅。

或者,用一个更明确的说法,画幅减小会引起总体像质变差,但变差不如想象的那么快!

或者,更通俗的说法是,小画幅相机的像质,比大画幅相机裁剪下来的一小块的像质好一点。


以前一直有这※※。所以大画幅的镜头虽然绝对分辨率高于中小幅,不过同样放到一定尺寸,放大倍率更小,所以总体画质还是要强得多。不过景深浅了。
[36 楼] 京西游击将军 [资深泡菜]
16-10-20 21:53
batsing 发表于 2016-10-20 21:44
你说的看MTF,不知你有没有留意旁边的标注,多少线/毫米。


看奥巴官网与其它品牌官网的MTF图吧。LZ的网址,我开着费劲。

奥巴的MTF图说明是20线/毫米与60线/毫米,其余品牌官网是10线对/毫米与30线对/毫米,二者只是描述方式不同。
[35 楼] batsing [泡菜]
16-10-20 21:44
京西游击将军 发表于 2016-10-20 21:38
你给我上嘛图了?蟹么蟹?

你说的看MTF,不知你有没有留意旁边的标注,多少线/毫米。
[34 楼] matiflex [泡菜]
16-10-20 21:43
与食俱进 发表于 2016-10-20 18:17
不少回复的同学可能是没有看这篇文章,这里转帖一下作者的结论:

     有人会问我,您为什么对这些技术参数如此痴迷?而不是好好研究如何拍照?我的回答是:我在理工科和摄影艺术方面的精力差不多各花了50%。摄影从它诞生之日起就是一门基于技术的艺术!这个也决定了它与绘画的重大区别。以前,甚至还有一大堆感光化学需要学习。应该说是数码技术的普及大幅度降低了学习摄影的难度。否则您可能连黑白胶片也冲不出来。



在感谢数码科技之余,我想说的是:在摄影这个艺术领域,本身就有很多训练是需要依靠技术方式解决的,比如“透视”。 比如我以后教透视的时候会动用可以移轴的技术相机。



在相机方面,了解得越深入一些,越容易让您决定在什么场合使用什么相机组合?使用什么镜头组合?当硬件不能完全解决问题的时候,才能知道如何用“软”的办法来解决。



比如,经常有人问我。为什么不可以把全幅28mm广角镜头直接转到MICRO FOUR-THIRD规格的奥林巴斯相机上做标准镜头?我的回答是:可以的,但是不是最佳方案。在设计镜头的时候,原始的结构决定了镜头的特性。全幅28mm广角镜头是反射远结构的,是大FOV的广角镜头,高空间频率的再现并非它的强项。如果能您看了我上面的设计步骤,就不会再 ...


不明觉厉!
[33 楼] 京西游击将军 [资深泡菜]
16-10-20 21:38
batsing 发表于 2016-10-20 21:23
看图表请看完整标注,蟹蟹。
奥利奥表示你们分辨率都是渣渣


你给我上嘛图了?蟹么蟹?
[32 楼] batsing [泡菜]
16-10-20 21:23
京西游击将军 发表于 2016-10-20 15:58
看看4/3镜头的MTF曲线吧,边缘的lp/mm是什么水准,在比较一下全画幅同样区域的MTF值,看看是不是43镜头比它们高出多少。我没有非常详细的资料,如果你有,欢迎发上来看看。

看图表请看完整标注,蟹蟹。
奥利奥表示你们分辨率都是渣渣
[31 楼] 与食俱进 [老坛泡菜]
16-10-20 21:18
funder 发表于 2016-10-20 13:14
设计上就是。相机镜头本身距离衍射分辨率还有相当距离,各种像差无法完全校正只能互相妥协,在多种像差中,有很多是离轴的,所以如果像场...


虽然不知其所以然,但是明白了一些原理,感谢
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[30 楼] funder [望远镜&天文版主]
16-10-20 21:14
与食俱进 发表于 2016-10-20 21:04
原作者在另一篇文章里做了一个测试,机身em5,分别用DG100-400和转接Leica R 105-280,同焦段分别拍摄,结果DG镜头轻松大幅度胜出。为什么是这样?是不是可以这样理解,单纯看镜头的分辨率,原生的小像场镜头天生具有一些优势?这些优势是出自于结构设计环节还是加工制造环节?

www.91paizhao.com:8080/index.php/44-testing-touching-trying/140-sigma-150-600-vs-panasonic-dg100-400


设计上就是。相机镜头本身距离衍射分辨率还有相当距离,各种像差无法完全校正只能互相妥协,在多种像差中,有很多是离轴的,所以如果像场小了,那么留给校正像差的空间就更大了。

有一个事实可以从另外一个侧面体现这种设计难度的差别,一个小像场镜头可以做成F/1.4恒定光圈28-280mm(等效视角)十倍变焦,这种规格在35mm相机上想都不敢想。
[29 楼] 与食俱进 [老坛泡菜]
16-10-20 21:04
funder 发表于 2016-10-20 12:17
小底还是有无法突破的物理极限,除了光照问题,还有MTF的问题,MTF本质上是描述反差随着空间频率提高而下降的过程。分辨率可以理解为这种传递的...


原作者在另一篇文章里做了一个测试,机身em5,分别用DG100-400和转接Leica R 105-280,同焦段分别拍摄,结果DG镜头轻松大幅度胜出。为什么是这样?是不是可以这样理解,单纯看镜头的分辨率,原生的小像场镜头天生具有一些优势?这些优势是出自于结构设计环节还是加工制造环节?

www.91paizhao.com:8080/index.php/44-testing-touching-trying/140-sigma-150-600-vs-panasonic-dg100-400

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[28 楼] funder [望远镜&天文版主]
16-10-20 20:17
小底还是有无法突破的物理极限,除了光照问题,还有MTF的问题,MTF本质上是描述反差随着空间频率提高而下降的过程。分辨率可以理解为这种传递的一个极限情况,因为反差降低到一定程度就无法分辨了。

为了简化讨论最简单粗暴的分辨率(实际分辨能力要看反差,反差要看频率,两者互相相关),又简单粗暴只考虑衍射分辨率,那么理想的不存在任何像差的镜头的线对分辨率只和光圈有关,如果同样需要达到4K线对,那么6mm底片需要的线对分辨率是36mm的六倍,这种差距是很难完全弥补的。

叶子疏 发表于 2016-10-20 18:56
是的。
文中主要讲的是镜头的分辨率,转换到实际照片上还要考虑传感器的分辨率,拍摄条件和拍摄要求。
1.首先是传感器要有足够分辨率,以前小底做不了高像素,但是随微电子工艺的进展其实不是大问题了,索尼的IMX318在1/2.6的尺寸下做出了2300万像素,和5D3是一个水准的。
2.第二个问题是拍摄条件,也是目前卡小画幅的一个点。小底塞同样的像素,那么单个像素面积小可用ISO低。在光照充足的情况下没有问题,但如果是暗光条件下需要较长的快门时间=抖动,较高的ISO=噪点,最后抖动和噪点都会反映为照片的实际分辨率低。同时电路面积过小的话动态范围也会降低,在强烈对比光照下丢失高光或者阴影细节。
3.最后一个就是拍摄要求了,有时拍照不只是分辨率越高越好,还要考虑主体分辨率高,背景分辨率低并有充足的差别(比如人像虚化,焦外之类的)。

总之综合来说,如果光照充足,现在同等像素小画幅的分辨率不一定低于大画幅甚至可能过之。
比如说户外大晴天的情况下,主流手机拍1600万像素的建筑全景照片细节未必输给5D3,可能很多人都亲身体验过,也是现在旅游拿手机拍照越来越多的原因之一。但是到光照差些的地方就不一样了。
[27 楼] 叶子疏 [泡菜]
16-10-20 18:56

老顽童 发表于 2016-10-20 16:54
一般来说,短焦距镜头分辨率高。因为短焦距镜头对镜片精度要求低,同样精度的镜片,误差更小。小视角镜头分辨率高,因为小视角镜头成像光线是近轴光线,像差较小。

由这两条可以推论出:同样视场角,画幅较小的镜头,焦距较短,分辨率较高。同样焦距,画幅较小的视场角较小,分辨率较高。

但是,画幅较小意味着如果像素密度相同,则像素较少;如果像素总数相同,则像素密度较大。所以总体像质不如较大画幅。

或者,用一个更明确的说法,画幅减小会引起总体像质变差,但变差不如想象的那么快!

或者,更通俗的说法是,小画幅相机的像质,比大画幅相机裁剪下来的一小块的像质好一点。


是的。
文中主要讲的是镜头的分辨率,转换到实际照片上还要考虑传感器的分辨率,拍摄条件和拍摄要求。
1.首先是传感器要有足够分辨率,以前小底做不了高像素,但是随微电子工艺的进展其实不是大问题了,索尼的IMX318在1/2.6的尺寸下做出了2300万像素,和5D3是一个水准的。
2.第二个问题是拍摄条件,也是目前卡小画幅的一个点。小底塞同样的像素,那么单个像素面积小可用ISO低。在光照充足的情况下没有问题,但如果是暗光条件下需要较长的快门时间=抖动,较高的ISO=噪点,最后抖动和噪点都会反映为照片的实际分辨率低。同时电路面积过小的话动态范围也会降低,在强烈对比光照下丢失高光或者阴影细节。
3.最后一个就是拍摄要求了,有时拍照不只是分辨率越高越好,还要考虑主体分辨率高,背景分辨率低并有充足的差别(比如人像虚化,焦外之类的)。

总之综合来说,如果光照充足,现在同等像素小画幅的分辨率不一定低于大画幅甚至可能过之。
比如说户外大晴天的情况下,主流手机拍1600万像素的建筑全景照片细节未必输给5D3,可能很多人都亲身体验过,也是现在旅游拿手机拍照越来越多的原因之一。但是到光照差些的地方就不一样了。
[26 楼] 非常业余 [资深泡菜]
16-10-20 18:28
老顽童 发表于 2016-10-20 16:54
一般来说,短焦距镜头分辨率高。因为短焦距镜头对镜片精度要求低,同样精度的镜片,误差更小。小视角镜头分辨率高,因为小视角镜头成像光线是近轴光线,像差较小。

由这两条可以推论出:同样视场角,画幅较小的镜头,焦距较短,分辨率较高。同样焦距,画幅较小的视场角较小,分辨率较高。

但是,画幅较小意味着如果像素密度相同,则像素较少;如果像素总数相同,则像素密度较大。所以总体像质不如较大画幅。

或者,用一个更明确的说法,画幅减小会引起总体像质变差,但变差不如想象的那么快!

或者,更通俗的说法是,小画幅相机的像质,比大画幅相机裁剪下来的一小块的像质好一点。


[25 楼] 与食俱进 [老坛泡菜]
16-10-20 18:17
不少回复的同学可能是没有看这篇文章,这里转帖一下作者的结论:

     有人会问我,您为什么对这些技术参数如此痴迷?而不是好好研究如何拍照?我的回答是:我在理工科和摄影艺术方面的精力差不多各花了50%。摄影从它诞生之日起就是一门基于技术的艺术!这个也决定了它与绘画的重大区别。以前,甚至还有一大堆感光化学需要学习。应该说是数码技术的普及大幅度降低了学习摄影的难度。否则您可能连黑白胶片也冲不出来。



在感谢数码科技之余,我想说的是:在摄影这个艺术领域,本身就有很多训练是需要依靠技术方式解决的,比如“透视”。 比如我以后教透视的时候会动用可以移轴的技术相机。



在相机方面,了解得越深入一些,越容易让您决定在什么场合使用什么相机组合?使用什么镜头组合?当硬件不能完全解决问题的时候,才能知道如何用“软”的办法来解决。



比如,经常有人问我。为什么不可以把全幅28mm广角镜头直接转到MICRO FOUR-THIRD规格的奥林巴斯相机上做标准镜头?我的回答是:可以的,但是不是最佳方案。在设计镜头的时候,原始的结构决定了镜头的特性。全幅28mm广角镜头是反射远结构的,是大FOV的广角镜头,高空间频率的再现并非它的强项。如果能您看了我上面的设计步骤,就不会再问我同样的问题了。同时,您也避免了因为使用不恰当的镜头转接方式,从而而得到一张分辨率不高的照片。这就是摄影者、文科爱好者了解理工科知识带来的好处。



如果您是一位理工爱好者,您或许会问我:设计一个镜头岂不是很容易?不是的!光从几百个原始数据中确定一个比较好的型号就很花时间,还需要进行一定的改进设计才能知道可不可以进一步发展。有时候往往做到几步以后就废了。接下来还需要进行约束和优化,公差分析,镀膜分析,等等,等等。总之是一件非常烦人的工作。其实这篇文章我很早就想写,可惜要找这么一个原始模型就花了很长时间。在光学部分完成以后,还有机械设计的一大段路要走。



我录制了一段设计步骤的视频,大家一起来看看MTF曲线是如何跳起舞来的。




我还要再补充一下,最近富士也紧跟着哈苏推出了中片幅的数码微单,5000万像素级别的。他们宣布旗下的配套镜头也对应5000万像素的要求。5000像素的是个什么概念呢?

传感器尺寸是:43.8 × 32.9mm;像素分布是:8272 × 6200 pixels。我初步推算一下分辨率的技术要求是:达到与传感器产生衍射干扰状态是94线对/mm,那么实际要求降低50%(防止出现衍射),也就是47线对/mm,通俗点说:镜头是按照45线对/mm的标准来评估的。届时看看具体公布的参数究竟如何?如果是这个参数,对应5000万像素的传感器是绰绰有余(不过考虑到像素数量的飞速发展,好像还是有些不足)。以现在的技术,将120镜头的标准制定的这么高,还是有一些难度的。
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[24 楼] xuyt [陈年泡菜]
16-10-20 18:15
学习了
[23 楼] 京西游击将军 [资深泡菜]
16-10-20 17:15
老顽童 发表于 2016-10-20 16:54
一般来说,短焦距镜头分辨率高。因为短焦距镜头对镜片精度要求低,同样精度的镜片,误差更小。小视角镜头分辨率高,因为小视角镜头成像光线是近轴光线,像差较小。

由这两条可以推论出:同样视场角,画幅较小的镜头,焦距较短,分辨率较高。同样焦距,画幅较小的视场角较小,分辨率较高。

但是,画幅较小意味着如果像素密度相同,则像素较少;如果像素总数相同,则像素密度较大。所以总体像质不如较大画幅。

或者,用一个更明确的说法,画幅减小会引起总体像质变差,但变差不如想象的那么快!

或者,更通俗的说法是,小画幅相机的像质,比大画幅相机裁剪下来的一小块的像质好一点。


学习,顽版解释了funder的观点。
[22 楼] 与食俱进 [老坛泡菜]
16-10-20 17:13
老顽童 发表于 2016-10-20 08:54
一般来说,短焦距镜头分辨率高。因为短焦距镜头对镜片精度要求低,同样精度的镜片,误差更小。小视角镜头分辨率高,因为小视角镜头成像光线是近轴光线...


说实在的原作者写的我没有看得太明白,您的解读通俗易懂,非常感谢。
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[21 楼] 老顽童 [陈年泡菜]
16-10-20 16:54
一般来说,短焦距镜头分辨率高。因为短焦距镜头对镜片精度要求低,同样精度的镜片,误差更小。小视角镜头分辨率高,因为小视角镜头成像光线是近轴光线,像差较小。

由这两条可以推论出:同样视场角,画幅较小的镜头,焦距较短,分辨率较高。同样焦距,画幅较小的视场角较小,分辨率较高。

但是,画幅较小意味着如果像素密度相同,则像素较少;如果像素总数相同,则像素密度较大。所以总体像质不如较大画幅。

或者,用一个更明确的说法,画幅减小会引起总体像质变差,但变差不如想象的那么快!

或者,更通俗的说法是,小画幅相机的像质,比大画幅相机裁剪下来的一小块的像质好一点。
[20 楼] 小菜地 [泡菜]
16-10-20 16:48
首先小像场分辨率高这个命题不绝对

分辨率要做到多高跟感光元件的要求有关系

胶片时代细节都只能靠更大画幅实现,但是进入数码时代以后各个系统都推出了高分辨率镜头,只是小像场数码化的时间更早而已,造成了楼主的假象
[19 楼] 京西游击将军 [资深泡菜]
16-10-20 16:37
hakukin 发表于 2016-10-20 15:48
这是误区,这里说的镜头分辨率说的是镜片的分辨率达到多少线,大画幅/全画幅镜片因为像素密度低反而分辨率要求低


我觉得这不是误区。因为越大画幅,本身集成更高密度的像素难度就越大,所以造成了您的这个看法。现在随着密度的提升,中画幅的CMOS元件也已经达到相当高的像素密度,更高的分辨率亦可拍上用场。如果同场景下比比高端大像场4、5mm内的lp/mm值,结果我觉得结果是不好讲的。
[18 楼] 京西游击将军 [资深泡菜]
16-10-20 16:19
funder 发表于 2016-10-20 15:41
没有专门的小像场镜头高。


这个可能不能一概而论吧。这是我的拙见。