ทำไมรูปนี้ไม่ถ่ายที่ความคมชัด f / 29?

ฉันสับสนว่าทำไมภาพนี้ไม่คมชัด นี่คือภาพถ่ายบุคคลที่ F / 29 ISO100 1/250 พร้อมเลนส์ 17-85 มม. โฟกัสที่ 38 มม. ระยะห่างของวัตถุคือ 1.2M แอพพลิเคชั่น DOF ของฉันบอกฉันว่าควรจะเป็นอานนท์ของฉัน ~ 82.98 ซม. หรือประมาณ 1 ล้านนาที

ฉันสับสนว่าทำไมภาพนี้จึงไม่คมชัดเท่าที่ควร สำหรับภาพหน้าจอนี้ฉันได้ซูมภาพไว้ที่ 200% มันเบลอมากแค่ไหนที่ปกติ 200%?

แก้ไข:บางคนมีคำถามเกี่ยวกับ DOF ในภาพนี้ดังนั้นนี่คือข้อมูลบางส่วนที่สามารถรวบรวมได้จากเครื่องคิดเลข DOF ออนไลน์ การประเมิน 82.8 ซม. ของฉันมาจากแอพและ 1.2M มาจากข้อมูล EXIF ​​โดยใช้เครื่องมือออนไลน์นี้DOF ที่ F28 จะเป็น:

 Subject distance   1.2 m

 **Depth of field** 
 Near limit     0.84 m
 Far limit      2.13 m
 Total          1.29 m

 In front of subject        0.36 m  (28%)
 Behind subject             0.93 m  (72%)

 Hyperfocal distance         2.7 m
 Circle of confusion       0.019 mm

นอกจากนี้ยังถูกต้องเพราะนั่นคือสิ่งที่ฉันห่างไกลจากกล้อง - 1.2M ดังนั้นสำหรับภาพนี้ที่ไม่ได้โฟกัสฉันจะต้องอยู่ห่างจากกล้องประมาณครึ่งเมตรซึ่งไม่ใช่สิ่งที่ฉันจำได้ อาจทำให้ภาพที่เบลอในภาพนี้ไม่ใช่เพราะวัตถุอยู่นอกโฟกัส

ดังที่ได้กล่าวไว้ในคำตอบอื่น ๆ การเลี้ยวเบนทำให้เกิดความไม่ลงรอยกัน ในการทดสอบสิ่งนี้สามารถพยายามเพิ่มความคมชัดของภาพโดยใช้ deconvolution โดยใช้ฟังก์ชั่นกระจายจุดที่สอดคล้องกับ F / 29 สำหรับการเลี้ยวเบนเรามี (สูงสุดถึงการทำให้เป็นมาตรฐานโดยรวม)

P (s) = {J ₁ [π rs / ( λF )] / [π rs / ( λF )]} ²

เมื่อ J ₁เป็นฟังก์ชัน Bessel ของคำสั่งชนิดแรก 1 ,
sคือระยะทางในภาพที่วัดเป็นพิกเซล,
rคือขนาดของหนึ่งพิกเซล (โดยทั่วไปประมาณ 4.2 * 10 ^ (- 6) เมตรสำหรับเซนเซอร์ครอบตัด),
λคือความยาวคลื่นของแสงและ
Fหมายเลข F ในกรณีนี้ 29

นี่คือความจริงสำหรับแสงสีเดียวเพื่อประมาณฟังก์ชั่นการกระจายจุดสำหรับช่องสีที่เราสามารถเฉลี่ยในช่วงความยาวคลื่นที่เหมาะสม นอกจากนี้หนึ่งควรรวม P (s) กับพื้นที่ของพิกเซลที่ระบุโดย s

หากเรารวบรวมฟังก์ชั่นการกระจาย 3 จุดสำหรับช่อง 3 สีด้วยวิธีนี้เราสามารถทำให้ภาพคมชัดขึ้นโดยแปลงให้เป็นพื้นที่สีเชิงเส้นและใช้อัลกอริทึมการถอดรหัสจากนั้นเปลี่ยนกลับเป็น sRGB ฉันได้ผลลัพธ์ดังต่อไปนี้:

ดังนั้นใบหน้าจึงคมชัดขึ้นอย่างมากโดยใช้เฉพาะข้อมูลเกี่ยวกับหมายเลข F และสมมติฐานเกี่ยวกับขนาดของพิกเซล แถบวัตถุสามารถมองเห็นได้ในส่วนที่มืดของภาพนี่เป็นเพราะการโพสต์หลังจากเปลี่ยนกลับเป็น sRGB

ตามที่ร้องขอฉันจะเพิ่มรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับโปรแกรมที่ใช้ ฉันใช้ImageJและImageMagickฉันยังใช้ Mathematica เพื่อคำนวณฟังก์ชันการกระจายจุด แต่ก็สามารถทำได้ภายใน ImageJ ฉันจะเริ่มต้นด้วยการอธิบายว่าฉันจะ deconvolution ด้วย ImageJ อย่างไรเมื่อฉันมีฟังก์ชั่นกระจายคะแนน หากต้องการ deconvolution คุณต้องติดตั้งปลั๊กอินสำหรับ ImageJ ฉันใช้ปลั๊กอินนี้สำหรับกรณีนี้ แต่ยังมีปลั๊กอินอื่นที่สามารถใช้งานได้เช่นปลั๊กอินDeconvolutionLab

ก่อนอื่นคุณต้องทำการแปลงเป็น linear colourspace ฉันใช้ ImageMagick เพื่อแปลงภาพ unsharp (input.jpg) ไปเป็น colorpace แบบเส้นตรงโดยใช้คำสั่ง:

convert input.jpg -colorspace RGB output.tif

จากนั้นด้วย ImageJ คุณจะเปิดไฟล์ output.tif จากนั้นจากตัวเลือกเมนูคุณเลือก "ภาพ" จากนั้น "สี" และ "ช่องทางคาย" จากนั้นเลือกเมนู "ปลั๊กอิน" จากนั้นเลือก "deconvolution วนซ้ำแบบวนซ้ำ" จากนั้นเลือก deconvolution interative 2d "

จากนั้นคุณจะได้หน้าต่าง deconvolution จากนั้นคุณเลือกรูปภาพและ "PSF" หมายถึงจุดฟุ้งกระจายที่นั่นคุณเลือกไฟล์ภาพที่มีฟังก์ชั่นการกระจายจุด สำหรับวิธีนี้ฉันเลือก "WPL" ซึ่งเป็นพื้นฐานของตัวกรอง Wiener ซึ่งมักจะทำงานได้ดีพอสำหรับภาพที่มีสัญญาณรบกวนต่ำ ในตัวเลือกสำหรับ WPL ให้ตรวจสอบ "normalize PSF" และสำหรับตัวกรองสัญญาณความถี่ต่ำเปลี่ยนค่าเป็น 0.2 โดยค่าเริ่มต้นคือ 1 แต่ค่าที่ต่ำกว่าจะดีกว่าสำหรับภาพที่มีสัญญาณรบกวนต่ำ (ถ้าคุณเลือกให้มีขนาดใหญ่ขึ้น จะได้ภาพที่คมชัดน้อยลง) ตัวเลือกอื่น ๆ ขอบเขตสามารถเลือกที่จะสะท้อนการปรับขนาดสามารถตั้งค่าเป็น "กำลังต่อไปของ 2" เอาท์พุทสามารถตั้งค่าเป็น 32 บิตความแม่นยำสามารถตั้งค่าเป็นสองเท่า ฉันเลือกจำนวนซ้ำสูงสุดเป็น 15

จากนั้นคุณรันโปรแกรมโดยคลิกที่ "deconvolve" จากนั้นคุณจะได้ไฟล์ภาพขนาด 32 บิตเป็นเอาต์พุต โดยทั่วไปค่าพิกเซลจะค่อนข้างคล้ายกับที่อยู่ในภาพต้นฉบับ แต่คุณสามารถมีพิกเซลบางส่วนที่เกินจำนวนสูงสุดสำหรับรูปแบบภาพต้นฉบับ ดังนั้นในกรณีนี้เราเริ่มด้วยภาพ 8 บิต แต่ในภาพ deconvolved คุณสามารถมีค่าสีเทาที่เกิน 255 ซึ่งทำให้ภาพทั้งหมดมืดเกินไป สิ่งนี้จะต้องได้รับการแก้ไขโดยการตัดพิกเซลเหล่านี้เป็น 255 ซึ่งคุณสามารถทำได้โดยเลือกในเมนู "กระบวนการ" จากนั้น "คณิตศาสตร์" และ "สูงสุด" ค่าสูงสุดจะถูกใช้เพื่อตัดค่าสีเทาที่เกินค่านั้น โปรดทราบว่าสิ่งนี้จะทำกับภาพที่คุณคลิกครั้งสุดท้าย คุณสามารถดูว่าไฟล์ใดเป็น "ไฟล์ปัจจุบัน" โดยเลือก "

จากนั้นเมื่อคุณแยกองค์ประกอบสี 3 ส่วนออกแล้วคุณสามารถรวมองค์ประกอบเหล่านั้นได้โดยเลือกในเมนู "รูปภาพ" จากนั้น "สี" จากนั้น "รวมช่อง" จากนั้นคุณจะได้ภาพคอมโพสิตที่คุณสามารถแปลงเป็น 8 บิต RGB ได้โดยใช้คำสั่ง "Stack to RGB" ที่คุณพบที่นั่น

จากนั้นคุณบันทึกภาพนั้นเรียกมันว่า im.tif ในที่สุดคุณต้องแปลงเป็น sRGB คุณสามารถทำได้ด้วย ImageMagick โดยใช้คำสั่ง:

convert im.tif -set colorspace RGB -colorspace sRGB output.tif

คำถามที่เหลือคือวิธีการรับฟังก์ชั่นการกระจายจุด ในทางปฏิบัติหากคุณถ่ายภาพเหมือนที่อยู่ภายใต้การสนทนาที่นี่คุณสามารถถ่ายภาพจุดกำเนิดได้เช่นดาวที่ F / 29 และใช้มันเป็นจุดกระจายของฟังก์ชั่น หรือคุณสามารถดูขอบเขตความคมชัดสูงและแยกฟังก์ชันการกระจายจุดจากวิธีที่ค่าสีเทาเปลี่ยนจากค่าหนึ่งไปเป็นค่าอื่นข้ามขอบเขต แต่คุณพยายามทำให้ภาพคมชัดที่สุดเท่าที่จะทำได้

ในกรณีนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อรวบรวมฟังก์ชั่นการกระจายจุดสำหรับช่องสีตามสิ่งที่คุณคาดหวังว่าจะเป็นสำหรับ F / 29, deconvolve ภาพกับสิ่งนั้นและดูว่าผลลัพธ์ดูดีขึ้นหรือไม่ ฉันใช้ Mathematica ทำการคำนวณบางอย่างและโปรแกรมพีชคณิตขั้นสูงเช่นนั้นมันง่ายมากที่จะทำกิจวัตรทุกประเภทรวมถึงค่าเฉลี่ยในช่วงความยาวคลื่นและรวมพื้นที่พิกเซลเพื่อทำให้ PSF สมจริงยิ่งขึ้น

แต่ ImageJ ยังอนุญาตให้คุณสร้างรูปภาพใหม่ที่คุณสามารถใช้เป็นฟังก์ชันกระจายจุด หากคุณคลิกที่ "ไฟล์" และจากนั้น "ใหม่" คุณสามารถสร้างภาพขนาด 32 บิตกล่าวคือ 64 คูณ 64 เต็มไปด้วยสีดำ จากนั้นคุณสามารถโปรแกรมสูตรสำหรับค่าสีเทาโดยเลือก "กระบวนการ" จากนั้นเลือก "คณิตศาสตร์" และ "มาโคร" ในการรับฟังก์ชั่นการกระจายจุดสำหรับกรณีนี้ซึ่งเกี่ยวข้องกับฟังก์ชัน Bessel ในที่นี้คุณสามารถใช้ความจริงที่ว่ามันถูกอธิบายอย่างดีโดยคำศัพท์สองสามคำแรกของการขยายอนุกรม หน้า MathWorld ที่ฉันเชื่อมโยงเพื่อให้การขยายชุดนี้แก่คุณดังนั้น J ₁ (x) ² / x ² ด้วย x = π rs / ( λF ) สามารถแทนที่ด้วยฟังก์ชันของฟอร์ม A + B s ² + C s ⁴. การประมาณนี้จะไม่ถูกต้องหาก s มีขนาดใหญ่เกินไป ตอนนี้เรารู้ว่า PSF มีแนวโน้มที่จะเป็นศูนย์เช่นที่ระยะทางประมาณ 5 หรือ 6 พิกเซลมันสามารถตั้งค่าเป็นศูนย์ สมมติว่าพหุนามยังมีขนาดเล็กที่ค่าเหล่านี้คุณสามารถเขียนแมโครเป็น:

if(d<7) v = A + B  * pow(d,2) +  B * pow(d,4)

จากนั้นคุณสร้างภาพ 3 ภาพสำหรับแลมบ์ดา = 650 นาโนเมตร, 500 นาโนเมตรและ 400 นาโนเมตรหรือค่าอื่น ๆ ที่คุณคิดว่าเหมาะสมที่จะนำเสนอการเลี้ยวเบนในช่องสี 3 ช่อง จากนั้นคุณสามารถทำการหาค่าเฉลี่ยของความยาวคลื่นที่แตกต่างกันสองสามตัวโดยสร้างรูปภาพสำหรับแลมบ์ดาที่แตกต่างกันจากนั้นเลือก "กระบวนการ" จากนั้นเลือก "เครื่องคิดเลขภาพ" แล้วเลือก "เพิ่ม" จากนั้นคุณสามารถเพิ่มรูปภาพอื่นลงในผลลัพธ์นี้และเมื่อคุณเพิ่มเสร็จแล้วคุณสามารถหารเพื่อรับค่าเฉลี่ยโดยเลือก "กระบวนการ" จากนั้นเลือก "คณิตศาสตร์" และ "หาร"

คุณใช้งานเกินขีด จำกัด การเลี้ยวเบนแล้ว รังสีของแสงที่ลอดผ่านรูเล็ก ๆ จะเบี่ยงเบนและรบกวนซึ่งกันและกันและมีลวดลายเกิดขึ้น - แถบชนิดหนึ่งซึ่งความถี่ / การจัดวางที่แตกต่างกันอาจทำให้รังสีแยกออกจากกันเพื่อเพิ่มหรือคัดค้านซึ่งกันและกัน ช่องเปิดที่เล็กลงจะทำให้เกิดความแตกต่าง / การแทรกสอดที่ใหญ่ขึ้น รูปแบบนี้เรียกว่าดิสก์ Airy เมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางของจุดสูงสุดของดิสก์ Airy มีขนาดใหญ่กว่าขนาดของพิกเซลและดิสก์ Airy สำหรับแต่ละพิกเซลเริ่มผสานคุณจะมีความนุ่มนวล - ดังนั้นยิ่งจำนวนพิกเซลของเซ็นเซอร์ของคุณและเซ็นเซอร์ของคุณยิ่งเล็กลง คุณจะเห็นมันในขณะที่คุณหยุด

โดยทั่วไปคุณจะคมกว่าใน "สื่อกลางที่มีความสุข" ตำแหน่งที่ "สื่อความสุข" ของอุปกรณ์ของคุณสามารถเปลี่ยนแปลงได้ขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของพิกเซล / ขนาดและการออกแบบเลนส์ ด้วยเซ็นเซอร์ขนาด APS-C ซึ่งฉันตรวจพบอย่างชาญฉลาดว่าคุณกำลังใช้จากการอ้างอิงเลนส์ 17-85 คุณอาจไม่ต้องการไปที่ f / 11 โดยไม่มีเหตุผลที่ดีและมีความตั้งใจที่จะยอมแพ้ ข้อ จำกัด การเลี้ยวเบนเชิงทฤษฎีอาจอยู่ในช่วง f / 5.6-f / 8 นอกจากนี้คุณยังต้องการทราบว่าจุด "จุดหวาน" ของเลนส์ของคุณคืออะไร - เลนส์หลายตัวทำงานได้ดีกว่าหยุดลง 1-2 สต็อปจากการเปิดมุมกว้าง ตัวอย่างเช่น "Sweet Spot" ของ EF 50mm f / 1.8 II อยู่ในช่วง f / 4-5.6

ฉันก็จะบอกว่าการตัดสินความคมชัดที่กำลังขยาย 200% เป็นเพียงการขอให้เลนส์ทั้งหมดของคุณมีลักษณะเหมือนด็อกเกต นั่นไม่ใช่การขยายที่เหมือนจริงในแง่ของการดูระยะทางที่คุณมีจากการพิมพ์แบบทั่วไปและเป็นเลนส์ที่หายากที่จะทดสอบการแบบนั้นแม้ว่าจะใช้ในจุดที่น่าสนใจ หยุดการแอบพิกเซล เริ่มดูที่การพิมพ์

ดูเพิ่มเติมที่: http://www.cambridgeincolour.com/tutorials/diffraction-photography.htm

เนื่องจากการเลี้ยวเบน f / 29 นั้นมากเกินไปสำหรับคุณที่จะคาดหวังภาพที่คมชัด ลองถ่ายภาพสิ่งเดียวกันที่ f / 8 แล้วคุณจะเห็นความแตกต่าง