1、Image sharpness 圖像銳度（解析度）銳度無疑是最重要的攝影圖像質(zhì)量的評價因素：它是關(guān)系到圖片中有多少細(xì)節(jié)可以被辨認(rèn)的最密切因素，但它不是唯一的重要因素。其他重要因素包括色差（與銳度密切相關(guān)），噪音，動態(tài)范圍（與噪聲密切相關(guān)）和色彩還原性等等。銳度被定義為擁有不同色調(diào)或顏色的兩個區(qū)域之間界限的清晰程度。它可以由空間頻率逐漸增加的條狀圖形的圖像質(zhì)量來說明。頂端部分是一個用來測試相機/鏡頭組合的測試標(biāo)版，標(biāo)版圖像是銳利的，其邊界變化是突然的，而不是漸進(jìn)的。底下部分是一個高質(zhì)量35mm透鏡對測試標(biāo)版成的一個0.5mm長的圖象(圖像成在膠片或圖像傳感器表面)。圖像變模糊了。所有鏡頭，包括最

2、好的鏡頭，對圖像都有某一程度的模糊效果。 比較差的鏡頭對圖像的模糊作用比好的鏡頭嚴(yán)重的多。 例如，一種測量銳度的方法是使用邊界上升距離(“距離”用像素、mm或圖象高度的幾分之一做單位) ，即邊界上，像素亮度由邊界后方像素亮度的10%上升到90%的距離。 這叫10-90%上升距離。 雖然上升距離是一種較好的圖象銳度表示方法，但它有一個限制它無法由一個圖像系統(tǒng)的各個組成部分的銳度來計算整個圖像系統(tǒng)的銳度。要避免這個問題，所有的測量就都要按頻域范圍來計算。頻率用周期或單位距離內(nèi)的線對數(shù)來表示，線對每毫米(lp/mm)是膠片上最常用的空間頻率單位，但是周期每像素（cycles/pixel）是更適合數(shù)字

3、圖像傳感器的。 下面的圖象是一個正弦波每從低到高的空間頻率變化，在0.5mm的距離上，正弦波的空間頻率從2變化到200 lp/mm。 頂面部分是原始的正弦標(biāo)版， 底下部分是同一個標(biāo)版被35mm鏡頭成的圖像，高空間頻部分的對比度明顯降低。一個特定空間頻率的相對對比度(輸出對比度/輸入對比)稱調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)或空間頻率反應(yīng)(SFR)。The upper plot 顯示正弦和條狀圖形：原圖和鏡頭成像以后。The middle plot 鏡頭成像以后顯示條狀圖形的亮度曲線(紅色曲線)。 在高空間頻率部分對比度減少。The lower plot顯示對應(yīng)的MTF (SFR)曲線(藍(lán)色曲線)。根據(jù)定義

4、，低頻率MTF極限值是1 (100%)。 對于這個鏡頭， MTF=50%在61 lp/mm，MTF=10%在183 lp/mm。使用MTF的好處(空間頻率反應(yīng))是一個完整的攝像系統(tǒng)的MTF可以由系統(tǒng)各個組成部分MTF得到（乘積）。MTF由邊界圖像進(jìn)行傅立葉變換得到。傳統(tǒng)解析度測試（resolution）是測量一個條狀測試標(biāo)版(USAF 1951 chart)的圖象中，人眼可以辨識的最高空間頻率(lp/mm)。 這個可以辨識的圖像對應(yīng)于MTF大約為2-5%。 由于這個空間頻率是圖象信息消失的地方的空間頻率，它不能顯示出圖象可見部分的銳度好壞。經(jīng)驗表明，圖象銳度最好用MTF=50%(MTF50)或

5、它的MTF最大值50%(MTF50P)的空間頻率來表示。MTF50或MTF50P由于以下幾個原因成為比較不同照相機的銳度的理想?yún)?shù)： (1)圖象對比度為一半或它最大值的一半時，圖像細(xì)節(jié)仍然有相當(dāng)?shù)目煽葱浴?2)眼睛對MTF小于等于10%的空間頻率相對不敏感。(3)實際上所有照相機的銳度在MTF50和MTF50P附近都迅速下降。 MTF50P也許對邊緣強化過度的照相機更有利，在那里出現(xiàn)其MTF的峰值。The equation for MTF is derived from the sine pattern contrast C(f) at spatial frequency f, whereC(

6、f ) = (Vmax Vmin) / (Vmax + Vmin) for luminance (“modulation”) V.MTF(f) = 100% C(f) / C(0) This normalizes MTF to 100% at low spatial frequencies粗略的MTF可以直接從正弦標(biāo)版的圖像得到，新的測試技術(shù)基于ISO 12233標(biāo)準(zhǔn)（Photography - Electronic still picture cameras - Resolution measurements），可以提供更精確和可重復(fù)的測試結(jié)果。對一個傾斜的邊界圖像標(biāo)版拍照，然后用Imate

7、st SFR就可以進(jìn)行分析。Imatest SFR ：計算MTF/SFR的算法基于Matlab平臺。sfrmat程序，由Peter Burns參考ISO 12233標(biāo)準(zhǔn)編寫。Imatest SFR合并了許多改善的功能，包括改進(jìn)的邊緣檢測算法，更好透鏡畸變處理程序，更好的操作界面和更加詳細(xì)的結(jié)果說明。 sfrmat 2.0和Imatest的差異在于，如果OECF (灰階響應(yīng)曲線)文件沒有被輸入sfrmat，sfrmat 2.0假設(shè)沒有灰階響應(yīng)曲線，即gamma= 1。 在Imatest中，gamma缺省值被設(shè)置為0.5，是按照數(shù)字照相機的特點設(shè)置的.要獲得與sfrmat 2.0相同的結(jié)果，必須將

8、Imatest的gamma設(shè)置到1。The slanted-edge test for Spatial Frequency Response 利用圖像斜邊測試SFR（刃口法）傾斜邊緣測試標(biāo)版可以用“Imatest Test Charts”模塊制作，特別是建議使用SVG chart。 bitmap chart 有最佳印刷質(zhì)量的水平和垂直的邊緣,在用它拍攝之前,應(yīng)該扭轉(zhuǎn)大約2-8度。Imatest SFR也可以利用ISO 12233 chart進(jìn)行測試。一個典型的測試圖像如右邊顯示： 一個垂直的邊緣的圖像(傾斜大約5.6度)，被用于計算水平的MTF。采用傾斜邊緣圖像測試的好處是照相機到標(biāo)版的距離變

9、得不再重要，它沒有進(jìn)入MTF的圖像轉(zhuǎn)換方程。. Imatest Master 可以計算實際上所有傾斜角度邊緣圖像的MTF，雖然準(zhǔn)確的垂直、水平和45可能有一些數(shù)值問題。 Slanted edge algorithm (calculation details) 斜邊測試的算法MTF計算方法來自ISO 12233標(biāo)準(zhǔn) 。一些詳細(xì)情況載于彼得伯恩斯 SFRMAT 2.0 用戶指南。在Imatest計算包含了一些改進(jìn)和增強，包括更精確的邊緣檢測和鏡頭畸變補償（這可能影響到的MTF測量）。當(dāng)SFR input dialog box 中的ISO standard SFR復(fù)選框被選擇時，Imatest按原始

10、的ISO演算執(zhí)行。測試圖象的線性化，即調(diào)整像素亮度水平，去除照相機自帶的gamma調(diào)整功能。(gamma是可調(diào)整的，缺省值是0.5)。紅色，綠色，藍(lán)色和亮度通道(Y = 0.3*Red + 0.59*Green + 0.11*Blue)的邊界位置由每條掃描線決定(在上述圖象中是水平線)。對邊界的二次擬合是對每個通道使用多項式還原計算出來的。 二次擬合消除了鏡頭畸變的影響。在上述圖象，采用下面公式，x = a0 + a1 y + a2 y2。 二次擬合的每條掃描線，根據(jù)分?jǐn)?shù)部分的價值fp = XI - int (XI)，被轉(zhuǎn)移的邊緣增加到四個容器(容器1，如果0 fp 0.25; 容器2，如果0

11、.25 fp 0.5; 容器3，如果0.5 fp 0.75; 容器4，如果0.75 fp 0.3cycles/pixel)都能夠印刷優(yōu)秀的8.5x11英寸(A4紙大小)印刷品。 在這個尺寸大小，一臺好的DSLR相機顯示不出其MTF上的巨大好處。 優(yōu)秀的鏡頭和仔細(xì)的修正技術(shù)，我的6百萬像素佳能EOS-10D (MTF50 = 1340 LW/PH)做出了非常好的12x18英寸印刷品。印刷品從正常觀看距離是銳利的，但是像素在放大鏡之下是可見的; 圖像并不象Epson 2200打印機打印出來的那樣鋒利。圖像在擴(kuò)大到16x24英寸時像素點是可看見的。 EOS-20D在12x18英寸的圖像上有我期望的銳

12、利程度; 如果你沒有打算打印更大尺寸的圖像的話，沒有必要追求1200萬像素的EOS 5D相機 。Subjective Quality Factor (SQF) 主觀質(zhì)量因素MTF代表設(shè)備或系統(tǒng)銳利程度，當(dāng)觀看印刷品時，MTF只是與感覺到的圖像銳利程度相關(guān)。一個更嚴(yán)格的描述印刷品被人感覺的銳利程度的方法，必須考慮觀差距離和人的視覺系統(tǒng)(人眼的對比敏感特性（CSF Contrast Sensitivity Function)的特性。 這樣的描述被稱為主觀質(zhì)量因素(SQF Subjective Quality Factor )，1972年由柯達(dá)公司科學(xué)家開發(fā)。 這種方法已經(jīng)被核實并且在Kodak和P

13、olaroid內(nèi)部得到使用，因為計算困難，直到現(xiàn)在它仍然沒有廣為人知。 Imatest SFR SQF測試EOS-10D的結(jié)果如右邊圖像。 SQF顯示為與印刷品大小相關(guān)的曲線。 觀看距離(淡藍(lán)的曲線，標(biāo)注在右邊)假設(shè)是與圖片高度的方根成比例。 SQF顯示有和沒有標(biāo)準(zhǔn)邊緣強化的曲線。 (他們是非常接近的，是有些異常的) SQF對邊緣強化是極端敏感的，因為您會期望邊緣強化可以用來改進(jìn)感知銳度。這里給出SQF的解釋。通常， 90-100被認(rèn)為優(yōu)秀， 80-90是非常好， 70-80是好，并且60-70是可以接受的。 的這些數(shù)據(jù)是觀看印刷品的觀察員在正常距離上得到的(即30-34 cm (12-13英寸)/ 10cm (4英寸)。Some observations on sharpn