Granica jakości w 35mm - w poszukiwaniu Graala :-) (dłuuugie)

        Date: Sun, 07 Oct 2001 22:18:30 GMT  pl.rec.foto
Stanisław B.A. Stawowy

                                                                                                              Powrót 

W poszukiwaniu złotego Graala - granice fotografii 35mm

Granica pierwsza - rozdzielczość oka
===================================
Jakość powstałego obrazu jest ograniczona w pierwszym rzędzie przez wzrok oglądającego. Jeśli skala powiększenia jest odpowiednio mała, niska rozdzielczość systemu tworzącego obraz może zostać nie zauważona. Przykładem może być tu m.in. fotografia robiona przy pomocy aparatów subminiaturowych - np. Minoxa. Obiektywy tych aparatów maja krótką ogniskową i muszą dawać ostry obraz na niewielkiej powierzchni; najlepsze obiektywy Minoxów dają lepszy obraz niż najlepsze obiektywy aparatów 35mm, zbliżając się znacznie bardziej do bycia ograniczonymi jedynie przez dyfrakcje. W efekcie zdjęcie z Minoxa powiększone, załóżmy, 20 razy, będzie miało większa rozdzielczość niż zdjęcie 24x35 powiększone 20 razy. Jednak powiększenia tej samej wielkości (np. 13x18) z negatywu subminiaturowego, będą nie lepsze, a najprawdopodobniej znacznie gorsze, niż z negatywu małoobrazkowego. Powyższe stwierdzenie odnosi się do porównania małego obrazka ze średnim formatem i średniego formatu z dużym.

Powszechnie przyjmuje się założenie, że praktyczna granica dająca wszystko co możliwe z małego obrazka, jest 15 razy - oznacza to odbitkę o rozmiarach 36x54cm. Przyjmujemy tutaj, że patrzymy na zdjęcie z odległości 25 centymetrów. Ze względu na budowę siatkówki, przeciętne oko nie jest w stanie zobaczyć większej liczby szczegółów z mniejszej odległości.
Granica rozdzielczości ludzkiego oka jest 1' - jedna minuta kątowa (jeden stopień kątowy zawiera 60', średnica Księżyca w pełni wynosi około 30'). Jedna minuta kątowa w odległości 25 centymetrów równa się około 8 par linii na milimetr na naszej odbitce. Przyjmijmy 10 lpmm dla łatwości obliczeń.
Na naszym zdjęciu musimy uzyskać 10 lpmm. Oznacza to, że na negatywie musielibyśmy mieć 150 lpmm.

Granica druga - rozdzielczość filmu
===================================
Filmy stosowane do wykonywania reprodukcji takie jak Kodak Technical Pan czy Agfa Copex Rapid (Gigabit film) mają podawaną przez producenta rozdzielczość 350 - 600 lpmm.
Jednakże wartości te odnoszą się do negatywów wywoływanych w specjalnych (laboratoryjnych) wywoływaczach, dających bardzo duży kontrast. Wartości te są mierzone przez naświetlanie negatywu poprzez płytkę szklana z naniesionymi bardzo drobnymi czarno-białymi liniami. Do pomiaru granic rozdzielczości używa się tez szklanych płyt z naniesiona warstwa chromu z wyrytymi liniami.

Niektórzy producenci podają też rozdzielczości filmow dla obiektów o ciągłych tonach. Przykłady (za E.Putsem):
Kodak Technical Pan: 250 lpmm
Agfa APX25: 179 lpmm
Kodak T-Max 100: 120 lpmm
Kodak Panatomic-X: 180 lpmm
Nie wszystkie rozdzielczości filmów podanych wyżej mogą  być porównane wprost z uwagi na różną metodę pomiarów rożnych producentów, można jednak przyjąć, ze granica 200 lpmm może być osiągnięta w warunkach laboratoryjnych. Wszyscy producenci zaznaczają jednak, ze wartości te są idealne i nie biorą pod
uwagę ograniczeń sprzętu używanego w fotografii.

Granica trzecia - dyfrakcja
============================
Opisywanie rozdzielczości powyżej 500 lpmm może brzmieć fantastycznie :-). Tak jednak nie jest.
Rozdzielczość obiektywu jest ograniczona przez dwie wartości: aberracje optyczne i dyfrakcje. Obiektyw ograniczany wyłącznie przez dyfrakcje jest to obiektyw skorygowany tak dobrze, ze jedynym czynnikiem ograniczającym jego rozdzielczość jest dyfrakcja (i długość fali światła używanego do robienia zdjęć). Oto wartości rozdzielczości dla kilku wartości przysłony (przyjęte założenia to długość fali światła 550nm i założenia teorii kontrastu Kuhlera):

Przysłona       Rozdzielczość
1,4            550 lpmm
2,0             385 lpmm
2,8             263 lpmm
4,0             185 lpmm
5,6             135 lpmm
8,0              94 lpmm
11               69 lpmm
16               48 lpmm
22               30 lpmm
32               21 lpmm

Przyjęte wartości odnoszą się (znów) do warunków idealnych. Zgodnie z wykładnia Zeissa, powyższe wartości rozdzielczości nie mogą być wprost użyte do określenia jakości obrazu dawanego przez obiektyw. Oko ludzkie może rozdzielić czarne i białe linie jeśli kontrast pomiędzy nimi wynosi około 2%. Tak mała różnica jest znacznie poniżej ograniczeń kombinacji obiektyw - film. Zeiss użył wartości kontrastu równej 30% przy ustalaniu rozdzielczości wysokorozdzielczych emulsji fotograficznych. Jeśli rozważymy teraz dane producentów dotyczące rozdzielczości ich filmów przy  kontraście 50% - przyjętym przez producentów dla
filmów ciagłotonowych, otrzymamy następujące wartości:

Widzimy tutaj o ile mniejsza jest praktyczna rozdzielczość podanych wysokorozdzielczych filmów dla zastosowań fotograficznych.

Granica czwarta - obiektyw
==========================
Najlepsze istniejące obiektywy Leici potrafią uzyskiwać rozdzielczość teoretyczna około 450 lpmm przy 5% kontraście.
Dla kontrastu 30% oznacza to około 250 - 300 lpmm. Canon New FD 1.4/50 ma odpowiednio 420 lpmm i 278 lpmm. Zeiss Planar 1.7/50 - odpowiednio 460 lpmm i 290 lpmm.
Musimy jednak wziąć pod uwagę, że wartości podane powyżej są znów wartościami idealnymi. Najlepsza wartość uzyskana praktycznie wynosi 120 lpmm na negatywie (za E.Putsem).
Kodak sugeruje, ze dla wyzyskania w pełni rozdzielczości filmu, obiektyw powinien mieć około 3 razy większa rozdzielczość od negatywu. Poniższa tabelka pokazuje wyniki:

    Rozdzielczość (lpmm)
filmu  obiektywu  całości
  50      100        33
  50      200        40
  50      400        44
  80      100        44
  80      200        57
  80      400        63
 100      100        71
 100      200        89
 100      400        97
 600      100        98
 600      600       425
 600     1800       569

Większość obiektywów dostępnych obecnie na rynku ma rozdzielczość znacznie niższa niż 100 lpmm dla
kontrastu 30%. Widzimy wiec, że maksymalna praktyczna rozdzielczość filmu, którą znaleźliśmy wyżej - 100 lpmm i rozdzielczość przeciętnego konsumenckiego obiektywu - 100 lpmm (zoomy maja z zasady znacznie mniejszy kontrast stąd i niższą rozdzielczość. Średnia statystyczna obiektywów typu zoom testowanych na Photodo daje około 50-60 lpmm) ogranicza nas do około 70 lpmm, pozwalając w wyjątkowych wypadkach (najlepszy obiektyw + ultradobnoziarnisty film) osiągnąć około 90 lpmm. Oznacza to około dziewięciokrotne powiększenie -- około 21x32 cm.

Dodatek: dowód empiryczny :-)
====================
(za Shermanem i Schneiderem, Modern Photography 1978).
Fotografowany był obiekt o wysokim kontraście, wiec wyniki dla 'zwykłej' fotografii będą gorsze o ok. 1/3:

         Obiektyw nastawiony na f/4, nieskończoność

Obiektyw       Pan X   Tech Pan  Kodachrome 25 #2483 Micro Ektachrome (PCF) 
Summicron
Leitz 2/50     88 lpmm 96 lpmm     86 lpmm        102 lpmm
Nikon 1.8/50   88      96          82             100
Canon 1.8/50   86      92          80             100
Minolta 1.7/50 86      92          82             100
Pentax  1.7/50 86      92          80             100
Olympus 1.8/50 86      92          80             100
 -----------------------------------------------------------------
Niniejszym ;) zezwalam na rozsyłanie, cytowanie na stronach WWW,
czytanie powyższego tekstu - pod warunkiem wszakże umieszczenia
autora w nagłówku i niezmieniania tekstu ;)

---
St.

    Powrót