像素位移

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像素位移

2023-09-12 21:02| 来源: 网络整理| 查看: 265

我的A7R4入手已有一段时间,不过一开始也没打算做循规蹈矩的测试,主要还是想就几个关键的问题点来进行测试和说明,所以这不是一篇传统的评测文,且稍有一点深度,阅前望知悉。

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第一部分:16帧像素偏移

这是A7R4的新功能,当然,奥林巴斯、哈苏等都用过类似的技术。简单来说,16帧的实现方式就是以3次0.5个像素位移为基础,再分别做4次传统的4帧像素偏移增强单个采用点的色度采样,因此总计有16帧图像。每个0.5像素位移的意义就是增加采样点,3次0.5像素位移就是增加了3个采样点,也就是1个像素变成了4个像素,使输出分辨率从6100万变成了2.44亿。

那么这个堆栈得到的高像素是否有意义?需要简单从成像的流程来说起。一个点光源通过一个无像差的理想镜头所形成的像的点扩散函数就是理想的衍射艾里斑,2个刚好可独立分辨的艾里斑之间的距离,等于中心波峰与第一暗环的距离,在非相干光源的情况下,这个距离等于1.22λF,也即1.22与波长、F制光圈的乘积,这就是经镜头传递后的最小可分辨距离,也即下图b,可理解图像函数的最高频率。

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在这里设波长为0.55微米、F值为1.4可得0.94微米,根据奈奎斯特采样定律,以超过函数最高频率2倍的采样率来获取样本,连续带限函数就可以从样本集得以恢复,也就是说,要完整采样2个间距0.94微米的艾里斑,就需要采样单位,也就是像素间距至少要0.94/2=0.47微米才能满足奈奎斯特采样定律的要求,若无法达到,图像采样就会出现混淆,表现形式就是摩尔纹、伪色、模糊等等(事实上很多时候奈奎斯特采样频率也并不够用)。

而且采样像素基本都是方形结构,对圆形艾里斑的采样也会造成影响,所以需要更进一步提高采样率,而这也是像素越多越好的理论根据,当然,如果将像差考虑进去,采样像素可以做得远比理想值更大。而传感器模拟电路的进步是相对缓慢的,达不到采样频率要求时怎么办?这时候就需要在传感器前方加入低通滤镜,它的作用就是把1个艾里斑横向、纵向各切一刀变成4个,变相增大了艾里斑的面积,从而降低对采样率的要求,所以,低像素密度时代的传感器往往都会带低通,它的目的是减少混淆,但相应的缺点就是降低分辨率。

这时候再回头看A7R4的16帧像素偏移,3.76微米小像素使得它有资格摘掉低通滤镜,并且通过摇摇乐让等效像素密度增大,也就是增加了对同一个空间的采样率。

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先看上图,以6100万100%缩放为基准,可以明显看到右侧的单帧图像无法准确还原规律排布的高频印刷底纹而出现了混淆,左侧2.4亿采样缩放后的图像则没有这个问题。

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而如果以2.4亿100%缩放为基础,右侧就是6100万强制放大,可以看到混淆图案也被放大(注意那不是真实的细节),解析力明显下降,而左图甚至可以清晰分辨印刷底纹并反馈细节(建议点开原图查看)。

所以总结:毫无疑问,16帧像素偏移会直接增强图像品质,哪怕是搭配一颗性能比较一般的镜头,2.4亿像素缩放回6100万相当于散粒信噪比提升了6dB,而且还是在不需要缩小像素࿰



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