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La diffrazione, cdc e disco di Airy


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avatarsenior
inviato il 17 Aprile 2014 ore 23:31

Verissimo, stiamo sostenendo lo stesso concetto eh Sorriso

avatarsupporter
inviato il 17 Aprile 2014 ore 23:35

E a parita' di risultato finale il sensore piu' grande lo ingrandisci meno, quindi in quel caso si che hai un vantaggio reale, peccato pero' che piu' il formato e' grande piu' e' scomodo scattare, te lo dice uno che ultimamente si porta spesso dietro sulle spalle un banco ottico. Considera pero' che con il 4x5 (pollici 10x12 cm) con una focale di 45mm copri un campo pari a una focale di 14mm su formato 135; aggiungi questo al controllo totale sul piano di fuoco grazie ai movimenti delle standarde e capisci bene i vantaggi nella qualita' finale.

avatarsupporter
inviato il 17 Aprile 2014 ore 23:38

Si si lo so che siamo d'accordo, l'unico punto su cui dissentivo era il calcolo iniziale della diffrazione, ma credo che ormai siamo d'accordo anche nel calcolarlo in base alla densita' del sensore.

avatarsenior
inviato il 17 Aprile 2014 ore 23:52

A essere precisi non va calcolato né dalla densità del sensore né dalla dimensione dello stesso.
Il calcolo che ho precedentemente esposto parte dalla stampa e va a ritroso, e non potrebbe essere che così.
Zeiss poi ha adottato la formula empirica diagonale sensore/1730 derivandola appunto da un calcolo su una stampa.

avatarsenior
inviato il 18 Aprile 2014 ore 0:03

A corredo di ciò è utile il link al calcolatore di cambridge in colour...

www.cambridgeincolour.com/tutorials/diffraction-photography.htm

Quando lo si usa in modalità avanzata si possono operare due scelte anche se non sembra abbastanza chiaro :

1) si setta la dimensione di stampa, la distanza di osservazione, la qualità dell'osservatore (Eyesight), risoluzione, tipo di fotocamera e apertura.

2) si può scegliere se smarcare la casella "Set circle of confusion* based on pixels"

Ora, se si fa attenzione l'abilitazione di quella casella implica che il calcolatore IGNORA i dati sulla stampa, assumendo che stiamo osservando la foto al 100% su uno schermo.
L'abilitazione di questo parametro è sconsigliabile perché oltremodo aleatoria, il programma non può desumere in alcun modo che tipo di monitor abbiamo; potrebbe essere un 24" fullHD un 30" fullHD... un Retina... un vecchio CRT.
In questo modo abbiamo un parametro non noto.

Quindi i valori di riferimento corretti del calcolatore sono quelli SENZA la casella "Set circle of confusion* based on pixels".

La pagina informa correttamente della cosa appena sotto
"Click "show advanced" to change the criteria for reaching this limit. The "set circle of confusion based on pixels" checkbox indicates when diffraction is likely to become visible on a computer at 100% scale."
ma non esplica in modo chiaro le implicazioni.

avatarjunior
inviato il 18 Aprile 2014 ore 3:03

Scusate, c'è qualcosa che non mi torna: la diffrazione è un fenomeno fisico, totalmente oggettivo, che si può sintetizzare in un'affermazione del tipo "in condizioni ideali esiste un limite oltre il quale un sistema ottico (obiettivo) dotato di diaframma non può risolvere un certo dettaglio minimo, dipendente dalla lunghezza d'onda e dall'apertura relativa del diaframma".

Ovviamente il pixel pitch non ha alcun impatto sulla diffrazione. Qualcuno afferma, esprimendosi in modo scorretto, che i pixel piccoli "aumentano" la diffrazione. In realtà la diffrazione pone un limite oltre il quale un sensore denso diventa inutile: oltre un certo valore di diaframma un obiettivo anche teoricamente perfetto non è in grado di separare dei dettagli di dimensioni minime pari o inferiori a quelle del pixel. Più la risolvenza di un sensore sarà elevata, maggiore dovrà essere l'apertura del diaframma necessaria a sfruttarla.

In tutto ciò, però, non vedo che ruolo ha il circolo di confusione, che è legato alla fisiologia del nostro apparato visivo, non alle grandezze fisiche in gioco nel fenomeno della diffrazione. Se per assurdo la nostra vista fosse in grado di distinguere cerchi del diametro di 0,0001 mm alla distanza di 10 metri, le relazioni matematiche che descrivono la diffrazione non cambierebbero minimamente.

avatarsupporter
inviato il 18 Aprile 2014 ore 7:08

Baronerosso non e' proprio cosi'; ovvero e' cosi' per le lenti e lo era sulla pellicola. Con i sensori esiste un fenomeno di diffrazione a livello di fotodiodo, se leggi gli articoli postati vedrai che e' spiegato molto bene. Di fatto in tutti i sensori oltre un certo diaframma e oltre un certo ingrandimento la diffrazione limita la risoluzione, questo fenomeno interviene ' direttamente proporzionale con la densita' del sensore.

Raamiel se usi la grandezza della stampa per punto di osservazione non fai altro che usare i parametri calcolati da Cristian, di fatto non vai mai oltre i 18 mpx.

Se vuoi vedere a che punto la diffrazione limita la registrazione su un sensore da devi usare il valore assoluto, e questo fa fatto per capire come agisce la registrazione massima teoricamente utilizzabile per ingrandimenti e crop.

avatarsupporter
inviato il 18 Aprile 2014 ore 7:18

E' un fenomeno fisico dal quale non si scappa, nella seconda immagine di questo test, nell'ultima colonna sono riportati i dati dei sensori Canon.
Non riesco a linkare solo la tabella perche' scrivo dal telefono.

www.the-digital-picture.com/Reviews/Canon-EOS-1D-X-Digital-SLR-Camera-

avatarsenior
inviato il 18 Aprile 2014 ore 11:11

Raamiel, abbi pazienza, ma hai fatto nuovamente un errore, stavolta strategico, a tua insaputa:

L'errore strategico l'hai fatto perché non hai considerato che la diffrazione, alla fine, VA VISTA in immagine finale.

NON BASTA fare solo il calcolo su quale valore di diaframma si genera la diffrazione su un certo formato di sensore, ci va inserito anche il calcolo addizionale che definisce IN QUALI CONDIZIONI si vede la diffrazione.

Il calcolo che hai fatti tu, basato sul CdC, alla fine ti dice, avendo considerato quel valore di CdC, che la diffrazione la vedi, su un formato FX stampato in 20 X30 cm ed osservato da un occhio medio alla distanza di 25 cm ( quella è la definizione del tuo CdC) solo se si chiude il diaframma ad F 18.

Il CdC in ottica NON esiste, non è un parametro ottico misurabile di un apparato, è solo un'attribuzione del fotografo e quella scelta va bene, come va bene qualsiasi altra scelta: se abbassi il CcD è come se usi una lente d'ingrandimento, a parità dio stampa, oppure se ti ci avvicinassi, mentre se lo alzi, lo usi più grande, equivale ad allontanarsi a guardare la stampa, sempre 20 X 30 cm.

Se stampi in formato francobollo da formato FX e guardi da 1 metro, in pratica attibuisci a quella stampa un CdC molto grande e vedi sempre tutto nitido.

Quello ti dice il calcolo che hai fatto tu: vedi la diffrazione ad un certo diaframma su un certo formato di stampa, prodotto da un certo formato di sensore.


E stop, quello hai fatto e nulla più.

Ma quel calcolo è troppo semplice, non basta,ed è soprattutto errato perchè NON CONSIDERA le caratteristiche del sensore, non ci dice se quella diffrazione è visibile o meno.

Se la diffrazione la genera l'ottica su un formato di sensore, la visibilità o meno e quanto è visibile è soggetto alle caratteristiche del sensore e NON solo al formato del sensore.

L'errore che hai fatto tu è quello che fanno tutti quando fanno considerazioni sulle ottiche per un certo formato di sensore e non tengono in considerazione le caratteristiche vere del sensore, fanno tutti lo stesso tuo errore: caso tipco è quello della gente che compra ottiche ad altissima risoluzione per montarle sulla D 700, che quella risoluzione non vede nemmeno col binocolo.

Nel calcolo del disco di diffrazione, disco di Airy, il sensore con il suo pixel pitch non c'entra chiaramente nulla, la diffrazione la crea l'ottica e c'entra solo il diaframma.

Ma la sola ottica NON ti fa vedere la diffrazione, la diffrazione VA VISTA, ci vuole che qualcosa te la registri, e qui entra il gioco il pixel pitch del sensore: se il disco di Airy è più piccolo della dimensione del fotodiodo, non vedi nulla, la diffrazione in immagine non c'è, quell'Airy disk piccolo non viene registrato perché è di dimensioni minori della risoluzione lineare del sensore.

Se l'Airy disk è grosso e supera abbondantemente le dimensioni del fotodiodo, ti spappola l'immagine nei particolari fini, ti vela l'immagine, perché quella immagine dell'Airy disk grosso va a coprire parte dei fotodiodi vicini, i vari Airy disks che si sovrappongono producono immagini spurie per interferenza e riducono la risoluzione globale dell'accoppiata ottica + sensore, l'immagine finita si vela.

Vediamo in partica, usiamo un esempio estremo:

- se su un formato FX ci metti 1 solo fotodiodo, la diffrazione non la puoi vedere mai, l'Airy disk della luce visibile è sempre minore delle dimensioni di quel gigantesco fotodiodo, resta al di sotto della sua risoluzione e dunque che ci sia diffrazione o meno, il segnale in uscita non cambia.

- se ci metti, sempre per esempio, 12 fotodiodi, ciascuno grosso come un chiodo, questo sensore ti produce sì una immagine con risoluzione bassissima ( ma in certi casi basta) ma in compenso non vai praticamente MAI in diffrazione, nemmeno ad F 164, perché non risentono di immagini spurie ricevute dagli Airy disk che restano sempre minori dell'Airy disk: puoi usare ottiche molto buie, diaframmate, ma eviti il velo, ed in certi casi si usano.

- Una point and Shot da 20Mpx con sensore grosso un'unghia, e dunque pixel pitch piccolissimo, lavora praticamente sempre in diffrazione, anche ad f 4, perché l'Airy disk è praticamente sempre assai maggiore della dimensione del fotodiodo e produce sempre interferenza.


Detta in altre parole, per un certo sensore attribuendogli un determinato CdC ( = dimensioni stampa, distanza di osservazione e tipo di occhio) la diffrazione la vedi più o meno a seconda di quanto è grosso il fotodiodo.


Nikon la guida pratica all'uso della D 800 non l'ha mica fatta per nulla: ti dice a quale diaframma ( F 11) la D 800 comincia a perdere dettagli.

La D 700, di risoluzione ne ha meno, ma non entra in diffrazione ad 11, perché ha il pixel pitch più grosso.

Sempre andando nella pratica, prova a prender una D 700, ed una D 800, poi fai due scatti a f 22 con un'ottica decente, che non sia un fondo di bottiglia tremendo, un'ottica qualsiasi, basta un 50 mm a caso, stesse condizioni, e poi dacci un'occhiata comparata.

Sono lontano assai da casa, parto tra due ore e resto in viaggio sino a sabato pomeriggio: non farò ulteriori interventi per un po'

Spero sia tutto chiaro e saluti cordiali

avatarsupporter
inviato il 18 Aprile 2014 ore 11:43

Alessandro condivido in pieno il tuo intervento come si legge dalle pagine precedenti. Puoi considerare un valore di CDC in base all'ingrandimento al 100% perche' in fondo anche il nostro occhio entra poi nel valore finale e limita alcuni fattori anche per la visione a video. Ma questo vale sia per la diffrazione che per la percezione di nitidezza.

user8319
avatar
inviato il 18 Aprile 2014 ore 11:57

Alessandro, sei stati chiarissimo.

avatarsenior
inviato il 18 Aprile 2014 ore 14:20

No.. ma perché si rifiuta un concetto semplice? Confuso

Allora.. primo, un disco di Airy considerato singolo e solo non ha senso, come non ha senso presupporre che sia collimato al centro esatto del pixel. Se fosse sul bordo? a tre quarti?

Si deve prendere in esame due fonti puntiformi vicine e considerare il criterio di Rayleigh.
Due fonti vicine potrebbero essere completamente risolte oppure :





o





Ricordando che :





dove d è la separazione spaziale, (lambda) la lunghezza d'onda e N il rapporto f stop

Si capisce che un sensore poco risoluto porterebbe al caso di due sorgenti non distinte; quindi il vero pericolo non sono i sensori più densi ma quelli poco risoluti.

Cito :
Diffraction thus sets a fundamental resolution limit that is independent of the number of megapixels
(Cambridge in colour)

Per riprova potete usare il calcolatore del sito, provate a settare una stampa di 35 cm vista da 25cm SENZA abilitare la casella "Set circle of confusion* based on pixels" e tipo di fotocamera FF
Vedrete che a prescindere dai megapixel il limite di diffrazione e appunto f/18; infatti per f/16 il calcolatore indica che non si è limitati alla diffrazione, passando a f/22 invece sì.

Di nuovo riporto la spiegazione che il sito stesso riporta riguardo a quella casella :
The "set circle of confusion based on pixels" checkbox indicates when diffraction is likely to become visible on a computer at 100% scale


Tradotto : Il "circolo set di confusione basato su pixel" checkbox indica quando la diffrazione è destinato a diventare visibile su un computer a scala di 100%

Come ho già spiegato, e mi sembrava chiaro, usare il monitor non è una buona idea perché ci sono una moltitudine di schermi diversi come formato e densità di pixel, che per forza di cose comportano una variabile aleatoria sul cdc.

Io non so più come spiegarlo, se poi si vuole credere a una favola rassicurante allora ok, non è il mio campo; i dogmi li lascio volentieri ad altri.

avatarsupporter
inviato il 18 Aprile 2014 ore 14:59

Raamiel perdonami ma sei tu a voler credere a una favola rassicurante.

Se stampi piccolo non vedrai diffrazione ma neanche un vantaggio di risoluzione. La D700 risolve tranquillamente una stampa di 35 cm di lato cosi' come lo fanno piu' o meno tutte le ottiche decenti e pure le pellicole e le lenti da ingrandimento.

I problemi sorgono quando si inizia a stampare grande o si parla del famoso miracolo del crop. E' qui dove dopo un certo limite il sensore non registra piu' dettaglio a causa della diffrazione oltre certi diaframmi e a causa di altri fenomeni gia' citati e ricitati.
I pixel su uno schermo di buona qualita' che visiona la foto al 100% sono sempre uguali, non c'e' variabilita'.

Poi la diffrazione non e' un fenomeno che fa passare la risoluzione dal 100% a 0%, interviene progressivamente; tra parentesi ci sono raggi luminosi piu' influenzati da questo fenomeno, cosa che sai bene visto che per i calcoli hai usato i valori relativi al blu che e' una di quelle meno colpite.

Se vuoi capire come agisce un sensore non puoi riportare i valori ad un output interpolato e ridimensionato; devi valutare il comportamento a valore assoluto ossia al 100% altrimenti si ti stai raccontando una storiella.

Il lavoro di Cristian per la stampa funziona, te lo assicuro, ho avuto modo di provarlo su stampe molto grandi fatte per lavoro.

avatarsupporter
inviato il 18 Aprile 2014 ore 15:22

Buona Pasqua a tutti, ci si risente piu' in la ;-)

avatarsenior
inviato il 18 Aprile 2014 ore 15:30

Se imposti un valore di grandezza diverso per la stampa varia anche il punto limite della diffrazione, ovviamente.

Per esempio su una stampa lato di 100cm vista sempre a 25cm il valore massimo del diaframma scende a f/5,6.
Possono provare tutti, e questo valore non cambia al variare dei megapixel; vale per una D800 e anche per una D700.

Il monitor al 100% non è un valore assoluto, come può esserlo se io e un altro tizio abbiamo monitor diversi? La stampa invece ha dimensioni fisiche precise.

Ora io non lo so perché non mi credi, e non mi interessa; ma se la linea deve essere questa allora possiamo anche cancellare tutto, tanto è inutile. Io perdo tempo, tu perdi tempo, e l'argomento non interessa a nessuno.

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