当输出为低分辨率时,高分辨率相机有什么关系?


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这个问题的灵感来自显示这些图片的问题。 接受的答案表明这些照片是由8x10全景相机拍摄的,并在评论中确认了8x10相机的使用。

我的问题是:你怎么知道?


在网页上查看时,这些图像为496x620 = 0.37兆像素(如果单击“全屏”,则为720x900 = 0.65兆像素)。
因此,任何分辨率高于0.37 Mpx的相机都应该能够捕获这些图片,这意味着市场上几乎所有智能手机和网络摄像头。

我知道拜耳传感器。但是,拜耳传感器的最坏情况是应将分辨率降低四倍:如果在每个方向上将图片按比例缩小两倍,则每个输出像素将包含来自至少一个输入传感器的数据。 R / G / B通道。
按比例缩小4倍仍然意味着,分辨率高于1.5Mpx(而不是输出的0.37Mpx)的任何摄像机都应该能够捕获这些图片。我们仍在谈论市场上几乎所有的智能手机和大多数网络摄像头。

我了解色深。但是我们用来查看这些图片的JPG格式是8x3 = 24位。根据DxOMark分数,有几台相机可以捕获24位彩色,包括Sony NEX 7和Nikon D3200。
因此,即使10美元的摄像头不能完全捕捉这些图片中的细微差别,NEX 7或D3200也应该能够做到。

我知道大多数镜头的分辨率都比大多数传感器的分辨率低。例如,根据DxOMark,尼康85mm f / 1.4G是尼康最清晰的镜头,在24Mpx相机(全画幅尼康D3X)上,最佳情况下的等效分辨率为19Mpx,而清晰度最低的镜头具有在同一台相机上,相当于8Mpx的最佳情况。
但是他们数据库中最糟糕的镜头仍然比这些示例的输出格式提供了一个数量级的分辨率。

我知道动态范围。但是这些图像控制了照明,因此它们既不会突出亮点也不会丢失阴影。只要您能够做到这一点,动态范围就无关紧要。它将以任何方式映射到JPG的0-255输出范围。
在这两种情况下,DxOMark都说,与全画幅相机中最好的相比,几台具有全画幅或较小传感器的相机具有更好的动态范围


这就是我所知道的,并且这些理论片段中没有什么可以告诉我,当您将结果显示为0.37 Mpx JPG时,如何用Sony NEX 7分辨8x10观察相机。

从本质上讲,据我了解,传感器可以捕获多少个百万像素和多少色深应该无关紧要,只要它至少与输出格式可以表示的大小相同即可。

尽管如此,我对Stan Rogers的答案的判断没有怀疑。而且从感知到的清晰度来看,我从未见过类似的传感器。

我是否误解了分辨率的含义?

我想我主要是在问理论:在分辨率低于任何一个原始显示格式的显示格式中,两种分辨率(以像素,lp / mm,色深或其他度量)之间的差异如何可见?

或者用不同的措辞来表达:原则上,有什么能阻止我使用Sony NEX 7和价值10,000美元的照明设备将这些照片复制到像素的吗?


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只要您能完美拍摄所有照片,使用JPEG拍摄RAW的优势也不大。分辨率,位深度和RAW数据都是为了充分利用照片!今天的小型网络照片,4倍的视网膜显示屏或明天的高质量打印。
Henrik 2013年

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不幸的是,我只能接受一个答案。马特·格鲁姆(Matt Grum)提出了一个可靠的论据,即一个小型传感器加上照明和一些后期处理,可以在Web尺寸(不包括DoF效果)下复制我们在Martin Schoeller图片中看到的95%的图像。我认为Michael Nielsen提出了一个可靠的论据,即您可能需要比典型的APS-C系统更好的分辨率才能达到100%。斯坦·罗杰斯(Stan Rogers)解释说,即使在Web尺寸的照片中,我们也能识别大型相机。我建议您阅读所有内容:)
jg-faustus 2013年

Answers:


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一切都与微观对比有关。查看有关aps-c与全画幅的文章,然后将其区别扩展到中大型传感器。

APS-C和全画幅传感器之间的区别什么时候重要,为什么?

遵循有关过采样的理论,与从一开始就以nyquist极限进行采样相比,以更高的速率进行采样然后再进行下采样是更好的选择。如果您的最终目标是640x480,那么使用1280x960的传感器还是比使用640x480的传感器更好。

无论如何,当相邻像素彼此依赖时,您拥有多少MPixel无关紧要,这是因为混乱圈大于传感器平面上的像素。镜片的分辨能力也有限。此外,您必须考虑镜头的“锐度”与其光圈的关系,更大的传感器可以使您靠近并缩小DOF范围,这意味着您可以捕获更多细节-混淆圈更大,镜头可以工作扩散少等

然后,您可以通过镜头的焦距对镜头进行“深度压缩”,这对于那些远摄镜头来说非常具有侵略性,指向远摄。小型传感器上的FOV要求您大步后退,并大开孔才能获得狭窄的景深。但是,使用全画幅相机拍摄数字时,您可以达到210mm,2米的距离,F8可以提供4 cm的景深和FOV,可以像拍摄那些人的面部那样进行拍摄。

换句话说,传感器相对于被摄体而言越大,镜头对光线进行压缩以将其压缩成一个狭窄点所需要的工作就越少。这样可以提高拍摄的清晰度,并且无论观看距离如何(无论是通过将图像调整为较低的分辨率进行模拟),都可以显示出来。

以下是有关通过调整大小来增强细节和保留细节的讨论,如果是类似主题的大幅面与全画幅以及大幅面与apsc,则进行以下比较:

上图:带有胡须的男性面孔。在您链接到的网站上的分辨率中,胡须用像素级的头发渲染,但是所有丢失的大小与Matt的示例相同。现在胡须弥漫。如果我们看到Matt的图像与站点中8x10照片的尺寸相同,那么如果头部没有对准焦点,我们可能会看到很大的不同。即使是aps-c系统和较小的传感器也可以产生此结果(有关细节)。

底部:是我们将与您在网页上显示的相似大小的女性面部睫毛与aps-c相机的聚焦眼睛进行比较,而锐化不会使皮肤的毛孔恢复。我们可能以周围明亮的光环为代价来增强对睫毛的感知。

现在,我们看到了巨大的“整体系统”分辨率差异,并且apsc摄像机+使用的镜头+在给定的低分辨率下看到的图像无法呈现与8x10摄像机+镜头+所看到的分辨率相同的细节。希望我的观点现在明白了。

细节

锐化后与aps-c的另一个比较,胡须存根。即使stackexchange调整了它们的大小,我们仍然可以感觉到清晰度方面的差异。

APSC

总之,除了像素分辨率之外,您要询问的其他因素还有:

  • 系统总分辨率lp / mm
  • 信噪比
  • 从人到传感器到屏幕的放大倍率,以您在距视网膜分辨率的眼睛投影到给定距离的距离上观看时,系统任何部分的放大倍率越小(低于1:1),要求越高对于上述两个因素,它们又受到较小投影面积的不利影响。

与不首先拍摄微距镜头相比,在缩小的微距镜头中您将获得更多细节。

最终证明缩小之前的分辨率很重要。顶部:21MP FF底部:15MP Aps-c,具有相同的镜头/光圈焦距。

两个差异传感器分辨率/尺寸

现在重新调整为相等的分辨率:

小

较小的

最小的

小

并应用了一些锐化以恢复一些细节。你看到了什么?以相同的大小/分辨率观看21mp FF摄像机的更多细节,相当于3Mp摄像机。您无法计算重新缩放后的图像中的线条,但是对它们是线条的看法是正确的。无论您是否想要,都是您的创造性选择,但从更高的分辨率(由整个系统提供)开始,您将获得选择。如果您不想要它们,则可以在重新缩放之前使图像模糊。

一项最终实验表明了小尺寸,低分辨率与较大传感器之间的差异,更高的分辨率,但重新缩放并锐化至相同的分辨率,最终显示为“ SAME SIZE”-使用ALL ELSE EQUAL。酷吧?我是怎么做到的?我拍摄的APS-C相机通过从图像中裁剪出图像来模拟“裁剪传感器”(比我的apc-c小)。然后,我靠近被摄对象,以将相同的被摄对象填充到4倍大的传感器中。-像大幅面传感器上的肖像基本上是微距拍摄-比使用aps-c相机要近得多。相同的电子质量,相同的镜头,相同的设置,相同的光线。

这就是小型传感器的外观,我们称其为“ mini aps-cc”:

小传感器

在这里,我们看到了“大幅面格式”(large full aps-c):

装甲

在这里,我们看到了很多细节,对吗?但这在我们将其缩放到0.016MP图像并为整体相同的对比度进行锐化之后没关系吗?

比较相等大小

但是确实做到了!如果您仍然不相信我,我会放弃:)


有关这些农作物显示的迷宫图案的注释:这是AHD拜耳去马赛克的常见拜耳插值伪像。
Michael Nielsen

但是,与看到灰色框相比,对原始线条的感觉更真实。就像在皮肤上看到毛孔一样,也许不像实际生活中那样精确,但它们会存在。
Michael Nielsen

谢谢,有趣的比较。看起来清晰度/细节(或至少是细节上的错觉)比我想象的还要幸免。您给了我一些考虑因素。
jg-faustus

请记住,收敛线是插值算法的噩梦,我们知道它的外观,我们对漂亮的皮肤纹理中的细节没有相同的假设,因此即使斑点在脸上仍然移动了半像素太棒了 在上面的最小示例中,我们仍然可以看到它的线一直向下到第二垂直线。
Michael Nielsen

迈克尔,一个相关的问题-如果传感器尺寸相同怎么办?我是否会从具有16 MP原始分辨率的APS-C传感器获得更好的结果,但是将其采样降低到8MP,而不是购买带有8MP ASP-C传感器的(假设)相机?
Vaddadi Kartick

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几乎所有东西都没有,取景器提供的是非常浅的景深,与胶片平面不平行。如果没有倾斜,就不可能使主体的姿势和非常浅的自由度(在很多情况下,眼线下方的下颌前额柔软)使嘴唇和眼睛聚焦在几幅图像中。

失焦范围也有其本质。比起专注于远景,它更接近于真实尺寸的再现。相机的DoF扩展几乎等于背景的扩展,这就是您接近1:1再现时的期望值。在更正常的工作距离下,您会期望在锐利聚焦平面周围出现明显锐度的三分之一/三分之二的分布(DoF在聚焦平面前的三分之一;后三分之二)。因此,这表示“传感器”比APS-C,全帧甚至中等格式大得多。使用4x5和8x10格式的经验告诉我,它更可能是8x10(尽管即使是稀有的大画幅相机也不会出现问题),我认为210mm镜头比说,

正如迈克尔·尼尔森(Michael Nielsen)所指出的,图像中有很多“微对比度”,但在某种程度上您可以在后期处理中伪造这一点,尤其是当目标是渲染Webby尺寸时。而且我想,如果您努力创建深度图,并使用渐变焦平面来应对主体的3D模型,并理解8x10的焦点动态,那么您甚至可以伪造DoF和焦平面。大约有50-60%的真人大小的繁殖,但这将是很多工作的绝大部分。对于摄影师和任何分析图像的人来说,经济的解决方案都是使用实际的8x10全景相机。


不过,增加后期的微对比度会引入伪像,并且算法会“猜测”细节,因此不会完全相同。
Michael Nielsen 2013年

@Michael,但在调整大小的复制品中,这些用途可能不明显吗?或不?
Francesco

“在一定程度上”是模棱两可的吗?

您是不是要先锐化然后在消除增强的地方重新调整大小,除非高通滤波器窗口太大而导致整个帧都出现振铃?这些肖像中的细节是如此令人难以置信,以至于如果您检查1x50像素的皮肤区域,它看起来就像是二进制图像,可以轻松地产生带有锐化滤镜的光环。
Michael Nielsen 2013年

3
@MichaelNielsen在进行大量下采样时,可以在完全柔和的图像(没有任何微对比度)中引入锯齿,并获得外观极为清晰的图像,没有光晕或其他锐化伪像。如果不是针对倾斜的焦平面,那么您将无法通过查看明显的“细节”来分辨出这些图像是大幅面的格式
Matt Grum,2013年

4

不,当输出为低分辨率时,高分辨率相机实际上并不重要,至少当您从两位数的百万像素下降到四分之一的百万像素时,至少没有关系。拍摄以下图片:

调整大小以适合网络,尽管该对象的脸甚至没有清晰对焦,看起来还是不错的!以100%观看时很明显,在打印时也很明显,但是您绝对无法确定将其调整为原始像素的2%并在网络上锐化的时间。

这是另一个示例,请拍摄大约8兆像素的柔软原始图像:

大幅降低采样率以达到网络友好的分辨率并锐化,然后突然查看所有微对比度!

2倍的过采样肯定会有助于Bayer图像的分辨率和色彩保真度。但是,从2003年发布的原始佳能Digital Rebel(300D)调整为600x400尺寸的图像是5倍过采样,在每个方向上意味着调整尺寸后的图像中的每个像素都代替了25个原始像素。这25个像素的质量中,几乎没有什么会影响调整大小后的图像。

较大格式的系统所提供的增加的微对比度根本就不可见,而您确实看到的宏对比度可以通过后处理来弥补,而当您拥有足够大的分辨率来丢弃锐化的伪像时,您就不会看到它。

如果您匹配景深,那么将尺寸调整为小于1兆像素时,很难分辨10x8取景相机和紧凑型相机之间的区别。


我可以看到他的脸和画像一样大吗?
Michael Nielsen 2013年

是的,当我回到家并挖出原稿时!
马特·格鲁姆

我必须不同意直截了当的说法:“当输出为低分辨率时,高分辨率的相机并不重要”。在最终结果中(一定限度内)过采样率和放大率确实很重要。
Michael Nielsen 2013年

1
正是因为您多次采样,您才能在小图像中获得漂亮的细节。如果仅使用2倍过采样而具有相同的模糊量,则不会获得任何外观细节。而且你用锐化过度了,他的头发看起来很奇怪。此外,该镜头看起来像是典型的低端图像。没有什么比我们正在谈论的图像更能保留更多细节了,而拥有像样的镜头的APS-C系统所能产生的细节却更多。
Michael Nielsen 2013年

感谢使用最新的示例,这似乎使使用APS-C传感器创建类似问题中链接的图片的想法变得可信。@MichaelNielsen但这是关于问题的过度采样,例如将16Mpx APS-C镜头缩小到<1Mpx的网络尺寸。因此,就过采样而言,例如7倍(从49像素输入到1像素输出)的过采样是否明显优于5倍的过采样?我倾向于“可能不会”,在您的示例中,除了4倍过采样外,我看不到太多/任何不同。
jg-faustus

1

将具有精细细节的场景渲染到低分辨率图像中时,有必要应用空间过滤来删除频率高于奈奎斯特极限的任何内容。应用空间过滤时,有两个相互矛盾的目标:

  1. 空间频率低到足以显示的内容应尽可能少地衰减。

  2. 空间频率相似的内容应衰减大致相等的数量。

要查看目标冲突的地方,请想象一个场景,该场景具有会聚线条的图案。如果间距稍微接近目标分辨率的奈奎斯特极限,但线条总是分开得足以清晰显示,则通常最好使线条清晰而不是使线条模糊。但是,如果场景中包含会聚线条的图案,这些线条太接近以致无法区分,则当线条间距逐渐接近时,让线条逐渐变得更加模糊,分辨率限制将比让线条清晰地直到它们看上去的点更分散注意力。急剧过渡为纯灰色。

在许多情况下,场景的最佳过滤类型将取决于其内容以及感兴趣的方面。捕捉分辨率的场景比其预期的输出格式高将确保所有的信息可能会在最终图像中被期望将被保留。在以较低的分辨率渲染图像之前,必须先过滤掉信息,但是高分辨率捕获将使得可以定制精确的过滤方法以最佳地满足场景的需求(并且可能针对不同的情况使用不同的方法)。场景的一部分)。如果打算以640x480渲染最终图像,则以6400x4800捕获最终图像的好处可能不会比1600x1200所提供的收益大很多,但是将其提高到大约2.5倍可能会有一些好处。

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