主题:光圈衍射极限问题之——月亮代表我的心 [主题管理员:美家湾]
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powernail 发表于 2014-05-16 15:50
在“反过来说”之前都没问题。之后就有点理解偏差了。

       为了把这个问题说清楚,我还特意画了个图。首先要明确一点...


图没了
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美家湾 发表于 2014-05-16 08:21
确实,您已经把这个问题点得很透了

衍射本身确实同传感器无关,有波长,有光圈,艾里斑直径就有了,但相机就是要成像的,多大密度的感...


       在“反过来说”之前都没问题。之后就有点理解偏差了。

       为了把这个问题说清楚,我还特意画了个图。首先要明确一点:光学系统的衍射极限和感光器没有关系。就是说,像素密度不会对衍射现象存在任何影响。我们能观察到的所有分辨率下降现象,都归因于光学系统本身的特性。

        看我的示意图吧。横轴是光圈,从原点开始往右光圈逐渐缩小,纵轴是分辨率。抛物线是镜头分辨率。从最大光圈分辨率较差,往右到最佳光圈分辨率最高,再往右到衍射效应开始显现,分辨率下降。直线是感光器的空间分辨率,它是一个固定值,不随光圈变化而变化。感光器的像素密度提高,直线向上平移,反之,直线下移。

     从最佳光圈开始,此时镜头分辨率小于感光器空间分辨率。于是缩光圈我们能观测到分辨率的提升。然后到了左边两条线的第一个交点。从这个点开始到a点之间这一段,感光器分辨率不及镜头系统的分辨率。在这一段,镜头分辨率还在变化,但我们已经很难明显地观测到。然后到了a点。镜头分辨率再次下降到等于感光器空间分辨率,从这之后,我们开又能够观测到分辨率的劣化。

     其实,不管那条直线在哪里,或者是否存在。镜头分辨率那条曲线是客观存在的。这是物理规律。但是,直线的位置会影响我们的观测结果。

      有人说像素密度越大,衍射现象越早出现。事实应该这样讲,像素密度越大,衍射现象越早被观测到。
       
       想象一下,在原来直线的上方,抛物线顶点以下再画一条直线。代表这是一块像素密度更大的感光器。然后又得到了两个交点。于是我们发现右边的交点比a点更早出现了。也就是我们比刚才更早观测到了分辨率劣化。但实际上,在拍摄时我们确实能获得比刚才更高的分辨率。

       我所说的像素密度极限是什么意思呢? 在合理的镜头口径限制下(你不可能为相机装一个1米口径的镜头),受物理规律的限制,镜头分辨率抛物线顶点的高度是有个极限的。这个点的高度就是理想条件下,光学系统最高的分辨率。如果有一天,随着像素密度提高,直线画到了抛物线顶点上方。这个时候,才是像素密度的极限。这个极限再往上,就真的没意义了。当然,现在离这个极限还很远。
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楼主很有学问,说的专业而且高深,有点儿听不懂。我想问问,同样用FE 55/1.8, A7R拍出的照片是不是比A7的好?从理论上推导,是不是传感器像素数增加到7200万像素或者1亿像素后,拍的照片就比A7R差了?
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lonelyorchid 发表于 2014-5-15 22:04
你自己写完了这句话有读过么?

自己读一遍,听一下就会发现是多么的荒诞。像素密度越高,衍射出现越早?所以呢按照你得出的趋势,像素越低,出现越晚,所以压根没有像素的话,也就根本没有衍射了呗?

你不觉得这是明显违背自然规律的么?衍射现象是什么时候发现的,弗朗禾费衍射斑又是什么时候发现的。相比之下,数码相机是什么时候发名的。。。


你还是先把自己写的读几遍吧,再看看别人写的:
http://www_cambridgeincolour_com/tutorials/diffraction-photography-2.htm
像素密度越高衍射越早出现,并不等于像素密度高不好,你能理解吗?
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jie2sunny 发表于 2014-5-16 09:02
关于这个问题我作一个最简单的比喻,胶片的像素密度无限大。那按LZ的推论这就没法用了。。。您想想是不是这个理。所以LZ列举的现象应该没错,但原因个人看来没找对。原谅理工科的矫情。
还有如果真是像素密度越低越可以避免衍射极限的话,间谍卫星就要使用低分辩率的底了,因为距离远它需要极高的角分辨率。但实际上它们是用胶片或极大密度CCD的。


您如果在一线做成像的话(如不是请下属或老师帮助也行),请帮忙计算下:620nm波长,光圈f8成像系统的衍射最小分辨尺度,就是艾里斑的尺度是多少?

如果您认为不是衍射的原因,也请解释或研究下是什么原因,万一发现个新规律呢,。。。呵呵
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jie2sunny 发表于 2014-5-16 09:02
关于这个问题我作一个最简单的比喻,胶片的像素密度无限大。那按LZ的推论这就没法用了。。。您想想是不是这个理。所以LZ列举的现象应该没错,但原因个人看来没找对。原谅理工科的矫情。
还有如果真是像素密度越低越可以避免衍射极限的话,间谍卫星就要使用低分辩率的底了,因为距离远它需要极高的角分辨率。但实际上它们是用胶片或极大密度CCD的。

卫星上用的CCD是超级大的,密度还不一定比NEX7高。
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netmousexhxh 发表于 2014-5-16 09:48
还没醒过神来么?镜头跟底有关系么?


还没醒过神来么?镜头跟底有关系么?
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关系实在实在太大了。。。
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美家湾 发表于 2014-5-15 22:34
好吧,请您解释一下上面F2.8-F16六张图,为什么清晰度会有变化?为什么收缩光圈后反到不清晰了?


还没醒过神来么?镜头跟底有关系么?
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美家湾 发表于 2014-5-16 08:21
确实,您已经把这个问题点得很透了

衍射本身确实同传感器无关,有波长,有光圈,艾里斑直径就有了,但相机就是要成像的,多大密度的感光器与之配合最经济、最有效?应该是像素尺度约等于艾里斑直径。
反过来说特定像素尺度,对应的最佳光圈就是艾里斑直径约等于像素尺度的光圈值。

这里有个假设:通常镜头全开分辨率不是最佳,随光圈收缩,分辨率逐渐提高。

但继续收缩就会在某个光圈值(这个就同感光器密度有关了)出现衍射问题了,再收缩光圈,通过这个感光器看到的镜头分辨率反而下降了。

用高密度感光器测试老镜头可能会有:收缩光圈值,镜头还未达到最佳光圈时,衍射先出来捣乱了,最终得不到一个好的分辨率。


关于这个问题我作一个最简单的比喻,胶片的像素密度无限大。那按LZ的推论这就没法用了。。。您想想是不是这个理。所以LZ列举的现象应该没错,但原因个人看来没找对。原谅理工科的矫情。
还有如果真是像素密度越低越可以避免衍射极限的话,间谍卫星就要使用低分辩率的底了,因为距离远它需要极高的角分辨率。但实际上它们是用胶片或极大密度CCD的。
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powernail 发表于 2014-5-15 22:30
确实,光学系统的衍射极限本身是和感光器无关的。但正是这个极限的存在,使得无限增加像素密度变得没有意义。在比衍射极限更小的尺度里,已经没有更多细节了。在这个尺度里排1个像素还是10个像素甚至100个像素,效果是完全一样的。


确实,您已经把这个问题点得很透了

衍射本身确实同传感器无关,有波长,有光圈,艾里斑直径就有了,但相机就是要成像的,多大密度的感光器与之配合最经济、最有效?应该是像素尺度约等于艾里斑直径。
反过来说特定像素尺度,对应的最佳光圈就是艾里斑直径约等于像素尺度的光圈值。

这里有个假设:通常镜头全开分辨率不是最佳,随光圈收缩,分辨率逐渐提高。

但继续收缩就会在某个光圈值(这个就同感光器密度有关了)出现衍射问题了,再收缩光圈,通过这个感光器看到的镜头分辨率反而下降了。

用高密度感光器测试老镜头可能会有:收缩光圈值,镜头还未达到最佳光圈时,衍射先出来捣乱了,最终得不到一个好的分辨率。
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恶虎 发表于 2014-5-15 23:25
对的。

抛开镜头结构,一般最佳分辨率依循着该镜头最大光圈数大而在往前移,画质下降提早于一般的8-11前就出现。
很多大光圈镜头,或需求上需要的设计在4-5.6前就是最佳光圈。
难得虎兄留言,这是去年老文了。nex7当年超高像素密度可是很多镜头的照妖镜。
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恶虎 发表于 2014-5-15 23:25
对的。

抛开镜头结构,一般最佳分辨率依循着该镜头最大光圈数大而在往前移,画质下降提早于一般的8-11前就出现。
很多大光圈镜头,或需求上需要的设计在4-5.6前就是最佳光圈。


惊动虎版了,呵呵
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jie2sunny 发表于 2014-5-15 23:33
无语了。。。在这跟您解释纯属费力不讨好。不趟这混水了,仁兄肯动脑筋想问题是好的,但非自己专长的领域请多听听别人的意见。仁兄摄影很在行,但在物理以及光学原理上还只是一知半解。
我一直在做光学,做的远比您知道的复杂。您熟悉蔡司、徕卡、奥巴都是我们的合作伙伴,不过不是民用光学方面。


您可以拍一组图来证明远没达到衍射极限吗?请告之条件,别人可以重复。

许多牛头中心分辨率基本过4-5.6就开始下降了,测试的机器基本都是2000万以上的机器。
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美家湾 发表于 2014-5-15 23:16
好吧,就当这是空穴来风了,您毕业后干别的了吧,您也可以无视上面的图,您尽可以用2000万以上像素的机器,把光圈用到f16或f22,祝好运


无语了。。。在这跟您解释纯属费力不讨好。不趟这混水了,仁兄肯动脑筋想问题是好的,但非自己专长的领域请多听听别人的意见。仁兄摄影很在行,但在物理以及光学原理上还只是一知半解。
我一直在做光学,做的远比您知道的复杂。您熟悉蔡司、徕卡、奥巴都是我们的合作伙伴,不过不是民用光学方面。
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FutureE 发表于 2013-2-5 09:11
具体还是看镜头和机身情况,nex7这种机器很多镜头超过f5.6中心分辨率就会轻微下降,具体按自己要求来应用吧,比如za头就会好很多。
对的。

抛开镜头结构,一般最佳分辨率依循着该镜头最大光圈数大而在往前移,画质下降提早于一般的8-11前就出现。
很多大光圈镜头,或需求上需要的设计在4-5.6前就是最佳光圈。
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jie2sunny 发表于 2014-5-15 23:09
仁兄的推论没有逻辑关系。。。


好吧,就当这是空穴来风了,您毕业后干别的了吧,您也可以无视上面的图,您尽可以用2000万以上像素的机器,把光圈用到f16或f22,祝好运 本帖最后由 美家湾 于 2014-5-15 23:19 编辑

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美家湾 发表于 2014-5-15 23:02
某个光圈,对应个艾里斑,像素过密的传感器就没意义了,到底多密呢?
换个光圈又会有另一个密度的传感器开始没有意义了,从这个角度说是同传感器像素密度有关系。

或者说,一个光圈对应一个像素密度的传感器,更高密度就没有意义了,
反过来说,特定密度的传感器,有一个对应的光圈,再细的光圈就要影响清晰度了。


仁兄的推论没有逻辑关系。。。
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jie2sunny 发表于 2014-5-15 22:43
光圈太小了,相点衍射成艾里斑了。用哪个传感器接收都一样


某个光圈,对应个艾里斑,像素过密的传感器就没意义了,到底多密呢?
换个光圈又会有另一个密度的传感器开始没有意义了,从这个角度说是同传感器像素密度有关系。

或者说,一个光圈对应一个像素密度的传感器,更高密度就没有意义了,
反过来说,特定密度的传感器,有一个对应的光圈,再细的光圈就要影响清晰度了。
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那个所谓的“红移”,跟衍射有什么关系吗?
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jie2sunny 发表于 2014-05-15 22:45
但问题是现在到没到这个极限,应该是没有。


是的,在我的物理光学学的最好的时候,貌似粗略算过,现在全还掉了,连结论都忘了。不过可以肯定的两点是:1.目前的像素密度离极限还远;2 这个极限并不是某家的黑拿出来忽悠人的,是确实存在的。
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powernail 发表于 2014-05-15 22:30
确实,光学系统的衍射极限本身是和感光器无关的。但正是这个极限的存在,使得无限增加像素密度变得没有意义。在比衍射极限更小的尺度里,已经没有...


但问题是现在到没到这个极限,应该是没有。
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美家湾 发表于 2014-05-15 22:34
好吧,请您解释一下上面F2.8-F16六张图,为什么清晰度会有变化?为什么收缩光圈后反到不清晰了?...


光圈太小了,相点衍射成艾里斑了。用哪个传感器接收都一样
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powernail 发表于 2014-05-15 22:30
确实,光学系统的衍射极限本身是和感光器无关的。但正是这个极限的存在,使得无限增加像素密度变得没有意义。在比衍射极限更小的尺度里,已经没有...


这个我同意
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netmousexhxh 发表于 2014-5-15 22:23
自己去翻中学物理教科书看看衍射到底是光学系统里哪个部分产生的,还想不清楚就用刀片刻几条线做双缝衍射实验或者在浴缸里做水波衍射实验。


好吧,请您解释一下上面F2.8-F16六张图,为什么清晰度会有变化?为什么收缩光圈后反到不清晰了?
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jie2sunny 发表于 2014-05-15 21:29
在我还没还给老师的工程光学知识里
衍射极限不是这么用的…和CMOS像素密度没关系。就好比人眼,瞳孔与晶状体确定后人眼衍射极限就定了,和视...


确实,光学系统的衍射极限本身是和感光器无关的。但正是这个极限的存在,使得无限增加像素密度变得没有意义。在比衍射极限更小的尺度里,已经没有更多细节了。在这个尺度里排1个像素还是10个像素甚至100个像素,效果是完全一样的。
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jie2sunny 发表于 2014-05-15 21:29
在我还没还给老师的工程光学知识里
衍射极限不是这么用的…和CMOS像素密度没关系。就好比人眼,瞳孔与晶状体确定后人眼衍射极限就定了,和视...



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美家湾 发表于 2014-05-15 21:51
无语,问SONY去,就你的像素高,为什么要提衍射,给自己下绊儿吗?...


自己去翻中学物理教科书看看衍射到底是光学系统里哪个部分产生的,还想不清楚就用刀片刻几条线做双缝衍射实验或者在浴缸里做水波衍射实验。
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rallyho 发表于 2014-5-15 21:58
和CMOS像素密度有关系的,同样画幅下像素越多、密度越高、衍射越早出现。
衍射与放大倍率也有关系,放大倍率越大,衍射越早出现。



知音难觅,也许明白人都飘过了,呵呵。
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美家湾 发表于 2014-05-15 21:51
无语,问SONY去,就你的像素高,为什么要提衍射,给自己下绊儿吗?...


因为就像lz的公式镜头光圈小了是会导致角分辨率变差,影响风光摄影,对所有机器都成立(不管它像素多少)sony有这技术就能减少影响,更好的大景深进行风光摄影,是在炫耀啊
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