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La diffrazione, cdc e disco di Airy


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avatarsenior
inviato il 18 Aprile 2014 ore 18:39

@Kame
C'è parecchia confusione tra diffrazione e campionamento. Sebbene diano risultati simili, lo fanno per motivi diversi.


Se vuoi aiutarci a dissiparla sei il benvenuto. Se pensi che il nostro approccio sia esageratamente ingenuo spiegaci anche il perché: perdoniamo anche "la scienza della massaia" che magari potevi esprimere con meno sufficienza!

Auguri anche a te

Paolo

avatarsenior
inviato il 18 Aprile 2014 ore 18:51

Non so.. davvero, pare che parli cinese... aspetto che qualcuno più dotato di me in termini pedagogici riformuli il tutto.

Un ultimo tentativo... poi getto la spugna :

Il valore Maximum Circle of Confusion che il programma calcola è la chiave di tutto; se è minore del Diameter of Airy Disk allora siamo in diffrazione.
Il Maximum Circle of Confusion è calcolato secondo la stampa se la casella non è marcata, se invece e marcata allora è calcolato sulla visione a schermo 100%.

La questione quindi è come calcolare il cdc; la stampa è una misura fisica esatta (un metro è sempre un metro), mentre il monitor NO, i monitor hanno densità dei pixel differenti a seconda dei modelli; ne consegue che la visione al 100% su diversi schermi porta a ingrandimenti diversi. In più, ed è importantissimo, la visione al 100% di uno scatto della D700 e di uno della D800 per OVVIE ragioni sono di fatto ingrandimenti diversi.
Se parliamo di stampa invece la dimensione è fissa; quindi magari sto osservando la D800 al 100% mentre la D700 è al 170%.

Ora è più chiaro??? Il crop al 100% su schermo è un errore concettuale.

avatarsupporter
inviato il 18 Aprile 2014 ore 19:11

Raamiel la diffrazione non dipende dal CDC, e' registrata e basta, l'osservazione dipende dal CDC.
Ora se escludi quel parametro escludi la diffrazione indotta dal sensore, rilevi solo quella indotta dalla lente. Se non ci credi prova.

Schermo o stampa la zuppa e' la stessa, non cambia niente, la apprezzerai solo dopo un certo ingrandimento.

Per me la cosa e' talmente lapalissiana e francamente ci rinuncio! Tra parentesi il problema l'ho risolto da un pezzo e se proprio devo stampara grande (ma grande davvero) un'immagine statica con il massimo del dettaglio uso un bel banco ottico e o me lo stampo in camera oscura oppure scansiono a tamburo.

avatarsenior
inviato il 18 Aprile 2014 ore 19:18

Ciao Paolo, il termine conto della massaia lo si usa spesso in ottica.

È un'approssimazione quasi corretta come risultato raggiunta con metodi pratici non scientifici.

Non sentirti offeso perché nulla di quanto e come o scritto e riconducibile a nessuna delle parti in discussione...

Cmq basta dire diffrazione del sensore... perché è decisamente inappropriato.

avatarsenior
inviato il 18 Aprile 2014 ore 19:51

Nemo profeta in patria.... io ci ho provato, ognuno è libero di credere a quello che vuole; la fede è così.

La ragione è diversa, ma non si impone, la si accetta e la si persegue; se si nega allora non si raggiungerà mai.

avatarsenior
inviato il 18 Aprile 2014 ore 21:47

Posso dire la mia ? MrGreen
Se a parità di ottica utilizzata usiamo due sensori di differente densità registreranno lo stesso segnale solo finchè non interviene la diffrazione a limitare l'aumento di dettaglio percepito su un ipotetico ingrandimento che sarà a vantaggio del sensore più denso , sempre che l'ottica utilizzata abbia una risolvenza sufficientemente adeguata a stare dietro alla diffrazione sempre a parità di diaframma utilizzato , diversamente in alcuni casi subentrerà prima il limite di risolvenza dell'ottica anzichè la diffrazione e in quel caso il dettaglio acquisito sarà identico per entrambi i sensori con la differenza che sul sensore più denso sarà spalmato su più fotositi ......

avatarsenior
inviato il 18 Aprile 2014 ore 22:14

Ovvio che puoi dire la tua...

cmq i difetti dell'ottica, anche il limite di risolvenza ovviamente, intervengono sempre prima del limite di diffrazione.
Una lente ideale infatti è detta limitata alla diffrazione.

Per questo motivo le lenti reali migliorano il rendimento chiudendo di qualche stop, peggiorando poi quando la diffrazione inizia a essere rilevante. Una lente ideale invece ottiene il massimo alla massima apertura e degrada gradualmente chiudendo il diaframma.

avatarsupporter
inviato il 18 Aprile 2014 ore 22:31

Kame se e' per questo non esiste ne la diffrazione del sensore ne quella della lente, e' la luce che viene diffratta da un ostacolo. L'ostacolo puo' essere o un diaframma troppo chiuso oppure un un ricettore troppo piccolo.

avatarsenior
inviato il 18 Aprile 2014 ore 23:12

No marinaio...solo il diaframma crea diffrazione, il sensore no. La diffrazione che interessa l'ottica fotografica è nello specifico una diffrazione per singola fenditura di Fraunhofer.
I principi di analisi sono quelli di Huygens.

Inutile dire che esiste vasta letteratura in merito, tanto non ci credi.....

avatarsenior
inviato il 18 Aprile 2014 ore 23:19

Il sensore è solo il mezzo con il quale registrare l'eventuale diffrazione , che ci sarà comunque sempre a prescindere e che sarà via via più facilmente percepibile con un sensore denso e con fotodiodi piccoli semplicemente perchè questi ultimi avranno dimensioni via via sempre più vicine alla dimensione del disco di airy...
ed è per questo che un sensore meno denso sembra più nitido è perchè non riesce a registrare la diffrazione quando comunque questa è lo stesso presente .....
fatto stà che se si ricampionano le immagini ad esempio da 36mp e le si portano a 24 o 16mp la diffrazione sparisce magicamente MrGreen
ed è equivalente ad osservare una stampa o un monitor da una certa distanza o a stampare con dati dpi anzichè altri....

avatarsenior
inviato il 18 Aprile 2014 ore 23:23

Ecco... non è poi difficile, no?

avatarsenior
inviato il 18 Aprile 2014 ore 23:27

Raamiel Cool
è molto facile :-P
basterebbe domandarsi perchè ad esempio le radiografie si fanno con i raggi X....
semplicemente perchè la lunghezza d'onda che hanno gli permette di attraversare le pur minuscole cellule e non ad esempio le ossa ......
basta ragionare nei giusti ordini di grandezza e tutto diventa chiaro Eeeek!!!

avatarsenior
inviato il 18 Aprile 2014 ore 23:36

@Kame
Ok. Modi di dire. Da noi: "conto della serva".

Non sono offeso, ci mancherebbe. Non dalle frasi. L'unica cosa che offende, a mio giudizio, è percepire la volontà di offendere. Se non c'è questa, per me si può dire qualsiasi cosa: non c'è offesa.


PREMESSA
La diffrazione è una sola, ed è sempre presente. Semmai la questione nasce per definire quando essa comporta un degrado dell'immagine. Cioè quando può essere rilevata dall'occhio.

E può essere rilevata solo se il disco di diffrazione ha dimensione superiore a quella dei punti più piccoli che l'occhio medio riesce a distinguere.

Altrimenti la diffrazione esiste come fenomeno fisico ma non essendo rilevabile dall'occhio non esiste come fenomeno tout court (etimologicamente=che è manifesto). Quindi non produce degrado dell'immagine (che è essa stessa un fenomeno, non ha alcuna realtà fisica: se non ci fossero gli occhi a rilevarla ed un cervello ad interpretarla e a darcene il correlato sensoriale, essa NON esisterebbe come fenomeno. Allo stesso modo in cui parliamo di suoni solo se ci sono delle orecchie in grado di percepire la vibrazioni di un fluido: altrimenti parliamo di spostamenti di molecole dell'aria o fluido).

Il più piccolo punto che l'occhio distingue è la dimensione del CdC calcolata sulla "distanza di osservazione = diagonale del sensore", cioè 0,25mm ca. con le approssimazioni che sappiamo. Una dimensione simile permette all'occhio che osservi da ca. 25 cm di distanza un'immagine di dimensioni 20x25 di cogliere fino a 18 milioni di punti distinti (per seguire Cristian).

Se il nostro sensore registra 21MP il nostro occhio NON sarà in grado di cogliere tutti i dettagli più piccoli che il sensore ha catturato. A meno che non riusciamo a ridurre la dimensione del CdC. Come?

Riducendo la distanza di osservazione se possibile oppure->

aumentando le dimensioni dell'immagine fino a quando il campo di visuale dell'occhio non permetta di cogliere l'area (un po' più piccola) che contiene i 18MP di dettaglio. Così l'occhio percepirà ancora una visione perfettamente dettagliata, ma al prezzo di poterne cogliere simultaneamente solo una parte dell'immagine originale

Aumentando ulteriormente l'ingrandimento diminuiremo la dimensione del CdC in misura tale che al suo interno non saranno contenuti fotositi in quantità sufficiente per distinguere 2 punti. A questo punto l'immagine non avrà abbastanza dettagli quanti l'occhio potrebbe distinguerne. Alla visione quella parte dell'immagine che cogliamo simultaneamente conterrà anche meno dettaglio di quanto saremmo in grado di distinguere.

Disponendo di un sensore da 36MP un ingrandimendo che ci permettesse di cogliere da distanza ravvicinata un crop della metà dell'area (18MP) ci apparirebbe ugualmente dettagliato dell'immagine originaria "quando la cogliamo per intero". Un bel vantaggio.

DIFFRAZIONE
Fin quando la dimansione del disco di Airy è inferiore alla dimensione di un fotosito (quale che essa sia!) non si percepirà alcun degrado dell'immagine. (Non che non esista diffrazione: solo "non è possibile coglierne gli effetti")

Quando la dimensione del disco di Airy supera la dimensione del fotosito, bisogna considerare se supera anche la dimensione di quello che per il nostro occhio è "un punto" oppure no.Per verificarlo bisogna calcolare la dimensione del CdC.

Se il disco di Airy è più grande di un fotosito, ma più piccolo del CdC, e cioè per ingrandimenti fino ad una certa dimensione, il degrado dell'immagine dovuto alla diffrazione NON sarà percepibile. In questa condizione il degrado dell'immagine potrebbe tuttavia essere registrato dal sensore, MA non è percepibile dall'occhio a questo ingrandimento.

Se è più grande anche del CdC, naturalmente la diffrazione sarà percepita.

Fino a quando si può continuare a ingrandire mantenendo la distanza di osservazione e non percepire il degrado dell'immagine? Risposta: fino a quando la dimensione del disco di diffrazione è inferiore al CdC. Noi possiamo continuare ad ingrandire ad libitum l'immagine, solo che questo comporterà una progressiva diminuzione del CdC.

In condizioni ottimali possiamo ridurlo fino alla dimensione di un fotosito. E se il disco di diffrazione è più piccolo di un fotosito, non si percepirà degrado.

CONCLUSIONE
Ora però che stiamo parlando di ingrandimenti per cui vale CdC=fotosito proviamo a considerare l'effetto della dimensione del fotosito sulla possibilità di percepire il degrado dell'immagine a parità di disco di diffrazione.

È evidente che minore la dimensione del fotosito, minore sarà la tolleranza alla diffrazione. Il degrado sarà maggiore quanto più piccolo è il fotosito laddove, invece, fino a quando la dimensione del CdC era superiore a quella del fotosito, la dimensione del fotosito era ininfluente.

Quando si parla di diffrazione del sensore si intende allora questo insieme di condizioni all'interno delle quali la dimensione del fotosito sia influente ai fini del degrado dell'immagine. E naturalmente questo si verifica solo con sensori molto densi perché a nessuno verrebbe in mente di fare ingrandimenti spinti e di osservarli da vicino disponendo di risoluzioni basse.

Quando si parla di diffrazione dell'ottica si intende invece il comportamento della diffrazione quando il limite di percepibilità è costituito dal solo CdC, in quanto le condizioni di percepibilità del fenomeno sono raggiunte prima che la dimensione del CdC scenda oltre quella del fotosito, quindi prima che la dimensione del fotosito influenzi il fenomeno.

Evidentemente la distinzione ha senso solo per modalità di osservazione che esulano da quelle canoniche (distanza = diagonale immagine) e quindi forse non sono contenute nell'ortodossia in quanto l'osservazione dei dettagli (o al 100% a monitor), siccome influenzata dalla distanza di osservazione (che non è fissata convenzionalmente), non consente confronti semplici.

Paolo








avatarsenior
inviato il 18 Aprile 2014 ore 23:37

Di solito dovrebbe essere così...

La differenza tra una superstizione è una verità scientifica è che la seconda è dimostrabile sperimentalmente e codificabile in un formalismo matematico, oltre che essere ripetibile in condizioni controllate.

Nulla vieta di regolarsi con le credenze, sono scelte... ma non sono le credenze a costruire il progresso, o a fabbricare ottiche e sensori.

avatarsenior
inviato il 18 Aprile 2014 ore 23:43

eheheh
io non mi pongo il problema .....
fotografo con una compatta da 14mp
che lavora sempre in diffrazione MrGreen
difatti le mie immagini sono sempre impastateCool

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