Правило Найквиста в контексте сканирования

Статус
Закрыто для дальнейших ответов.
Ответ: Правило Найквиста в контексте сканирования

Saha сказал(а):
про типичную оценку контраста в 1.6:1 в пейзажной сцене ,промолчу просто из уважения
Саша, читай внимательно! Речь шла о краях травинок и былинок.

Контраст сцены действительно может доходить до 7D, как верно заметил sabos. Но еще более полувека назад Джеймсом и Кондит было показано, что средний контраст ОПТИЧЕСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ, экспонирующего сенсор составляет порядка 2.2D из-за паразитных подсветок (переотражений), то есть едва "вылазит" из 150:1.

Большинство объектов в реальных сценах -- отражающие. Когда снимаешь траву, к примеру, то травинки идут на фоне таких же травинок. Контрасты между ними крутятся на очень и очень низких цифрах и цифра, 1.6:1 -- типична. Потому и приведена в даташите, причем на первом месте!
 
Ответ: Правило Найквиста в контексте сканирования

Alexey Shadrin сказал(а):
Саша, читай внимательно! Речь шла о краях травинок и былинок.

Контраст сцены действительно может доходить до 7D, как верно заметил sabos. Но еще более полувека назад Джеймсом и Кондит было показано, что средний контраст ОПТИЧЕСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ, экспонирующего сенсор составляет порядка 2.2D из-за паразитных подсветок (переотражений), то есть едва "вылазит" из 150:1.

Большинство объектов в реальных сценах -- отражающие. Когда снимаешь траву, к примеру, то травинки идут на фоне таких же травинок. Контрасты между ними крутятся на очень и очень низких цифрах и цифра, 1.6:1 -- типична. Потому и приведена в даташите, причем на первом месте!


Какое это имеет отношение к обсуждаемой задаче?..Никакого...в первом посте была ясно сформулирована задача....определить неодходимое разрешение из ходя из свойств плёнки и теоремы Котельникова...при сканировониии изображения идеальной пространственной решётки....тема названа:" о применимости правила Найквиста в контексте сканирования" ....ЭТО и обсуждаем... обсуждение среднего контраста ОПТИЧЕСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ...ДРУГАЯ тема....

Поддерживаю,Пыльского...."задача поставлена неправильно"..."как вы лодку назовёте, так она и поплывёт":)

Вопрос какого разрешения ДОСТАТОЧНО для сканирования изображения реальных сцен весьма интересен и непрост....был бы рад профессиональному обсуждение этого вопроса....первый шаг к этому правильная постановка задачи...что считать достаточным ...что сканируем...чем сканируем....
 
Ответ: Правило Найквиста в контексте сканирования

Saha сказал(а):
Какое это имеет отношение к обсуждаемой задаче?..Никакого...
Тогда, прости, никакого отношения к обсуждаемому вопросу не имеет RP в 160 линий при контарсте 1000:1...
 
Ответ: Правило Найквиста в контексте сканирования

igors сказал(а):
...поскольку наши изображения ограниченны в пространстве, то обычно функцию заданную на ограниченном промежутке доопределяют периодически на все пространство и имеют как минимум ограниченный [сверху] спектр.
+1. Да так и делается. Здесь закроем вопрос о бесконечности спектра сигнала. Всё равно, что подавать на вход системы - синусоиду или меандр. Если подходить к делу математически, то что из меандра, что из синусоиды можно вычислить одно и то же зачение MTF. Просто по меандру можно вычислить MTF на его частоте и выше (так как идеальный меандр действительно имеет бесконечный спектр), а по синусоиде - только MTF на её частоте - она суть одна гармоника.
Saha сказал(а):
"The result was a whopping 400 lp/mm on film, recorded with the Biogon 25 at f/4 in the center of the image. This value, 400 lp/mm, corresponds to the maximum resolution theoretically possible at f/4; in other words it represents the calculated ”diffraction limited” performance at this aperture.
Здесь опустим вопрос про оптику. По факту, с лучшей оптикой действительно можно получить предельное разрешение для плёнки. И я согласен, что предел - только дифракционный.

Ещё раз попрбоую донести свою основную мысль - цифровая обработка позволяет очень многое. Качество выходного изображения зависит только от обёъема полезной информации, которую удалось получить. И эта информация бывает и в контрасте 0.03%. Только после завершения всей обработки, можно спокойно перевести изображение в меньшее разрешение.
 
Ответ: Правило Найквиста в контексте сканирования

Serge_e сказал(а):
Мне все-таки хочется услышать, что под своим вопросом подразумевает автор.

Добро.

Но прежде давайте договоримся, что изображение на пленке (слайде) несет в себе два вида визуальной информации:

1. Визуальную информацию об объектах сцены, закодированную в зональных оптических плотностях.

2. Визуальную информацию о структуре самоей пленки (зерна, глобулы) и артефакты (трещины, царапины, грязь).

Давайте договоримся, что мы будем обсуждать только первый вид визуальной информации и под словосочетнием "визуальная информация на пленке" подразумевать только его.

Итак.

За восемь лет активной практики сканирования, в основном на Nikon 8000, я пришел к устойчивому наблюдению, что для полноценного (по пространственному критерию) выема визуальной информации с современной слайд-пленки достаточным является оптическое разрешение сканирования в 2400 dpi. В крайнем случае -- 3000 dpi.

Тем не менее, оставались сомнения касаемо того, что оптика Nikon 8000 попросту не позволяет в полной мере реализовать бОльшие цифры пространственного разрешения.

Однако годичный опыт сканирования на барабаннике ICG 363 полностью подтвердил предыдущие наблюдения: в 99% случаев пространственное разрешение в 2400 dpi оказывалось более чем достаточным для адекватной регистрации имеющейся на пленке информации. Напомню: информации первого рода.

Данному факту я хотел бы дать объяснение.


Первое, что пришло на ум -- это прикрутить сюда правило Найквиста. Поэтому и советуюсь. (В целом мне совершенно все равно: Найквист, Шеннон, Котельников или Усама бен Ладен -- требуется толкование факта, хотя бы околонаучное.)

_________________________________________________________________

Теперь о том, зачем мне это нужно.

В народе активно бытует миф о том, что применение барабанного сканера оправдано только высокими цифрами оптического разрешения.

Потенциальный клиент при этом лезет в прайс, смотрит цену при 6000 dpi и падает в обморок. На этом история заканчивается, потому что клиент свято верит, что меньшие цифры оптического разрешения он успешно реализует на других аппаратах за несоизмеримо меньшие деньги. Ему и в голову не приходит, что при тех же цифрах разрешения качество изображения будет в разы ниже, чем на барабане.

Моя задача в реале -- показать, что мотив к применению барабанника -- это, в первую очередь, качество изображения -- вне зависимости от его оптического разрешения. И что при одинаковых оптических разрешениях барабанный сканер даст несоизмеримо лучшую картинку, чем Никон или тем паче планштеный Эпсон.

Но чтобы убедить в этом факте заказчика нужно, чтобы заказчик на пробу хоть что-то отсканировал. А он и пробовать не собирается, потому что ему в мозги вколочен вышеописанный миф.

Кем вколочен?

Перфекционистами (коих перечислить -- пальцев на одной руке хватит), выуживающими из пленки сверхтонкие детали, которые они фиксируют на этой пленке с помощью специальных приспособ: мощных штативов, силовых стремян, супер оптики и пр. -- всего того, чего обычный фотограф не использует и использовать не будет НИКОГДА.

Если же убедить заказчиков не лезть в высокие цифры разрешений (потому что им это просто ни к чему!) мне не удастся, то очень скоро аппарат будет выведен из бизнеса, попадет неизвестно в чьи руки и сгинет.

Дальше продолжать?

Поэтому, чем больше я говорю о проблеме на разных форумах -- тем больше эта тема на слуху, тем больше она прописывается в интернет-поисковиках, тем больше в сознании потенциального клиента закрепляется мысль, что "не все так просто и однозначно". Хотя бы эта мысль!

Saha, я убедительно прошу тебя понять, что любое слово, особливо из уст физика (так уж повелось в нашей стране), имеет ощутимые финансовые последствия, тем более если слово это произнесено в паблике или при начальстве...
 
Ответ: Правило Найквиста в контексте сканирования

sabos сказал(а):
Перенос некоторой частоты на другой носитель никак с Найквистом не связан (даже рядом не лежал). Перенос некоторой дискретной частоты на другой носитель есть redigitazing, он бывает синхронный (без потерь) и несинхронный (с потерями). Синхронный происходит на той же частоте, ничего не нужно удваивать-утраивать. Несинхронный же всегда с потерями, хоть в десять раз частоту поднимайте.
Если делаем redigitazing, то 2 вопроса.
1. При чем здесь сканер?
2. C каких пор пленка из фотоаппарата стала цифровой, я как то упустил этот момент?
 
Ответ: Правило Найквиста в контексте сканирования

Serge_e И для Вас вопрос.
Предположим нам удалось создать бесконечно убывающую штриховую миру, и мы ее сфотографировали. Понятно, что если бы спектр фотографии был бесконечен, то на ней мы бы уведели бесконечно много линий, если не хватит глаза добавим микроскоп, но мы видим их конечное число. Сл-но спектр ограничен. Вопрос вот в чем. Минимально видимым штрихам, их периоду, соответствует гармоника c частотой -F. Насколько больше в спектре фотографии гармоник с частотой большей чем F, чем гармоник до F? В 10 - 20 - 100 раз? Я даже согласен с тем, что раз мира не переодическая и бесконечная, то спектр непрерывный, тогда вопрос к ширине полос 0-F и F - предельная частота.
 
Ответ: Правило Найквиста в контексте сканирования

Alexey Shadrin сказал(а):
...изображение на пленке (слайде) несет в себе два вида визуальной информации:

1. Визуальную информацию об объектах сцены, закодированную в зональных оптических плотностях.

2. Визуальную информацию о структуре самоей пленки (зерна, глобулы) и артефакты (трещины, царапины, грязь).

Давайте договоримся, что мы будем обсуждать только первый вид визуальной информации и под словосочетнием "визуальная информация на пленке" подразумевать только его.
Первое - это "сигнал", второе - это шум :) .
Они перемешаны, почти единое целое. По сути, полезное изображение состоит из шума зерна, а шум этот коррелирован с зарегистрированным изображением.
Алексей, есть мысль, что сканер не умеет полностью отделять первое от второго. Вы получаете суммарный результат. И чем меньше разрешение сканирования, тем неразделимее эта смесь. По сути, сканер аппаратно делает пространственное усреднение суммы сигнал+шум. А так как это усреднение сделано без полноценного f/2 фильтра нижних частот, часть шума попадает в диапазон полезных частот (до f/2). Это хорошо известно в оцифровке аналоговых аудио и видео. На 100% касается и сканирования. Сканируя сразу в низкое разрешение, "мухи" не отделяются от "котлет", а просто хорошо размазываются. Лучше отделить мух от котлет может цифровая обработка.
Если сканируя в 9600dpi Вы уменьште разрешение до 2400 стандратным инструментом, например, Image Size в Фотошопе, то толку не будет никакого. Сразу сканируйте в 2400dpi.
Сканирование в высоких разрешениях оправдано при последующей глубокой (цифровой :) ) обработке. Когда подробно отсканирована не только визуальная информация, но и само зерно, есть больше возможностей вычесть из скана зерно (шум), оставив изображение (сигнал). Ограничение здесь есть. Принципиальное: с ростом пространственного разрешения на плёнке падает соотношение сигнал/шум из-за зерна (своеобразная 1-битная дискретизация с хаотичным периодом и амплитудой "бита" - зёрнышка/глобулы). На частотах близких к периоду зерно-зерно, значние сигнал/шум стремиться к нулю. Однако, вплоть до пространственного расстояния зерно-зерно, исходный сигнал в пределах динамического диапазона плёнки может быть восстановлен.

Мой вывод - если Ваше ПО имеет настоящие алгоритмы ЦОС, как то downsamping, коррекцию MTF и кепстральную фильтрацию, то сканируя с большим пространственным разрешением, Вы получите больше полезной информации и кристальную ясность изображения (к которой при необходимости можно применить коррекцию для MTF зрения). После обработки можно спокойно переводить изображение в меньшее разрешение. Шума в обработанном изображении может быть как больше, так и меньше в абсолютом выражении. Однако полезной (визуальной) информации будет так же больше по сравнению с непосредственным сканированием в 2400dpi.
 
Ответ: Правило Найквиста в контексте сканирования

igors сказал(а):
... тогда вопрос к ширине полос 0-F и F - предельная частота.

Для меня очевидно, что предельная частота < 2F, в противном случае, на фото мы бы увидели еще полосы с периодом 1/2F, так работает Котельников.
 
Ответ: Правило Найквиста в контексте сканирования

igors сказал(а):
Вопрос вот в чем. Минимально видимым штрихам, их периоду, соответствует гармоника c частотой -F. Насколько больше в спектре фотографии гармоник с частотой большей чем F, чем гармоник до F? В 10 - 20 - 100 раз? Я даже согласен с тем, что раз мира не переодическая и бесконечная, то спектр непрерывный, тогда вопрос к ширине полос 0-F и F - предельная частота.
С предельной частотой довольно просто - я полагаю, что период этой частоты около расстояния между элементами сенсора, в данном случае между зёрнами или глобулами. И зависит от экспозиции.
А вот наклон и форма касательной амплитуд гармоник от 0 до F зависит от свойств плёнки, например, от толщины слоя и размера зерна. Вы же видели MTF. Да, значения амплитуд могут различаться на порядки...
 
Ответ: Правило Найквиста в контексте сканирования

Alexey Shadrin сказал(а):
Добро.

.

Данному факту я хотел бы дать объяснение.


Всё таки это не ФАКТ,а твои личные наблюдения...твоё мнение ...


В целом твой ответ меня обескураживает....
 
Ответ: Правило Найквиста в контексте сканирования

Nikolay_Po сказал(а):
Первое - это "сигнал", второе - это шум :) .
Воистину. С позиции нормального человека. Разумеется, шум :)
но есть еще категория не совсем нормальных людей, истеричек от фотографии, для кого зерно -- это чуть ли не главный элемент, чуть ли не самый полезный сигнал, создающий "музыку" снимка и пр. Эти граждане вносят дополнительный вклад в упомянутый мною миф.
 
Ответ: Правило Найквиста в контексте сканирования

Saha сказал(а):
Всё таки это не ФАКТ,а твои личные наблюдения...твоё мнение ...
Не только. Но от ссылок на статьи и учебники я сознательно ушел. Пусть это будет мое "частное богословское мнение", как говорит Аня.
В целом твой ответ меня обескураживает....
Чем? Оборудование нужно не только приобрести -- еще и сохранить, как когда-то спасали произведения искусства от немецких бомб.
 
Ответ: Правило Найквиста в контексте сканирования

igors сказал(а):
Для меня очевидно, что предельная частота < 2F, в противном случае, на фото мы бы увидели еще полосы с периодом 1/2F, так работает Котельников.
Просто, не занимаюсь фотографией и не очень понимал термин "разрешающая способность пленки", но если его измеряют по мире, то на мой взгляд, сказанное Алексеем в сообщении #1, Верно.
 
Ответ: Правило Найквиста в контексте сканирования

igors сказал(а):
Если делаем redigitazing, то 2 вопроса... термин "разрешающая способность пленки", но если его измеряют по мире, то на мой взгляд, сказанное Алексеем в сообщении #1, верно.
Для передачи гармонического 600 cycles per inch с пленки на сенсор нужно 600 cycles per inch. Для записи - 1200 dpi. Найквист применяется один раз, во время записи. Нельзя "Найквист в квадрате".

Я также, как и Alexey Shadrin, не сторонник принципа "чем больше, тем лучше". И не спорю с его наблюдениями, лишь пытаюсь поправить некоторые числа. Да, мой опыт подтверждает, что выгонка фотоматериала более 20-крат — крайне редко возможна. 95% фотоматериала не позволяют даже 20-крат без брака. Даже у серьезных и опытных профессиональных фотографов мало материала, позволяющего 20-кратную выгонку. Причин тому много, и технические здесь — не основные. Но не станем их анализировать (мутноватая это тема). Лишь три общих вопроса:

Разрешение сканирования не есть разрешение изображения. Позвольте простоватую аналогию, разрешение файла/сканирования — это как объем сосуда, объем бутылки. Задает максимальное количество жидкости, что туда вмещается. Максимальный, а не реальный. В литровую бутылку можно налить пол-литра жидкости. В файле 8000 dpi можно хранить изображение 200 dpi разрешением. Это же изображение без потерь можно хранить (сканировать) и в файле 200 dpi.

Безукоризненный слад на отличной мелкозернистой пленке, безупречно снятый и обработанный, может быть увеличен на профессиональном барабанном сканере в 20-25 раз без особых потерь качества. Порой даже в 30 раз можно увеличивать, только здесь уже нужно быть готовым к серьезной обработке, уже артефакты будут (излечимые). Увеличивать в 40-50 раз можно только спецматериалы.

Нужно ли сканировать с запасом? Пусть мне для оттиска нужно лишь 10-крат увеличение, станет ли оттиск лучше, если я его отсканирую с 2-кратным запасом? Да, в изображениях порой встречаются детали, где нужен запас. Их порой называют на сленге "векторными элементами", они очень маленькие и при этом требуют (для воспроизведения) высокого контраста. Самый известный "векторный элемент" — текст. У фотографов есть еще одно сленговое прозвище — "кирпичи" (архитектурные элементы например, или предметка). Такие детали редко встретишь в природе, природа не любит высокого контраста, но они часто встречаются в технике, это больше предметы искусственного происхождения.

Но не ожидайте, что 2-кратный запас вдвое улучшит качество изображения даже среди предметов искусственного происхождения. Увы, здесь КПД очень малое, "утяжеление" файла вчетверо даст 5-10% эффекта на оттиске. Почему низкое КПД? Не "драйвер" виноват. Ответ в термине redigitazing.

Здесь хотел бы закруглить. Но пропадает один черновик:

Если говорить о дифракционном пределе, то он станет для нас проблемой не при съемке. Дифракционный лимит станет проблемой при сканировании. Уже при апертуре 3 мкм (4000 dpi scan) отчетливо видно падение резкости в длинноволновом (красном) канале. Что делать производителям сканеров? Изменить природу света, его физику они не могут.

Объектив барабанного сканера можно довести практически до уровня дифракционного предела, ибо он работает с малым (точечным) полем. А что делать CCD-based? Там объектив должен держать 400 cycles per mm не только в центре, там по всему полю.
 
Ответ: Правило Найквиста в контексте сканирования

sabos сказал(а):
Для передачи гармонического 600 cycles per inch с пленки на сенсор нужно 600 cycles per inch. Для записи - 1200 dpi. Найквист применяется один раз, во время записи. Нельзя "Найквист в квадрате".
И я это написал, пока Serge_e, не заставил подумать. Спасибо ему.
Но в Вашей фразе смущает слово "гармонического", с ним она как бы правильная. Но я уже теряюсь, в том что такое "разрешающая способность пленки".
 
Ответ: Правило Найквиста в контексте сканирования

igors сказал(а):
что такое "разрешающая способность пленки".


Могу ещё добавить следующее уточнение:В фотографии когда говорят о "линиях на мм" применительно к фотопленкам и фотообъективам, то говорят об черных линиях, различимых на мире. Это значит, что между 160-ю черными линиями есть еще промежутки (они обычно белые).Т.е. это 160 циклов на мм....ИМЕННО ЦИКЛОВ....Причём об этом говорит и буржуйский стандарт ISO 6328:2000..и наш русский учебник...только Шадрин считает по другому....
 
Ответ: Правило Найквиста в контексте сканирования

Alexey Shadrin сказал(а):
Чем? Оборудование нужно не только приобрести -- еще и сохранить, как когда-то спасали произведения искусства от немецких бомб.


Спасаешь...это видимо о моём сканере ICG ,который я продал фото-вану...прости я не понял ,что ты открыл тему по политико-экономическим соображениям.....я думал, что в разделе "Наука и образование " занимаються поисками истины:)
 
Ответ: Правило Найквиста в контексте сканирования

igors сказал(а):
Но я уже теряюсь, в том что такое "разрешающая способность пленки".
В маркетинговом смысле или физическом? ;-).

У некоторых изготовителей пленки Resolving Power есть частота, где гармонический сигнал ослабляется в 50 раз.
 
Ответ: Правило Найквиста в контексте сканирования

sabos сказал(а):
В маркетинговом смысле или физическом? ;-).

У некоторых изготовителей пленки Resolving Power есть частота, где гармонический сигнал ослабляется в 50 раз.


Есть и наш и буржуйский стандарт ,где всё написано....согласно этим стандартам смотрят в специальный микроскоп...по-русски он называеться буржуйским словом резольвометр....и глазками определяют сколько циклов видно на плёнке...
 
Статус
Закрыто для дальнейших ответов.