Новая мира для определения разрешающей способности фотосистем Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

TECHNICAL SCIENCE

НОВАЯ МИРА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗРЕШАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ФОТОСИСТЕМ

Бояров П.

Межвузовская экспериментальная мастерская « Фотодизайн-студия», руководитель

A NEW ORIGINAL TEST CHART (MIRE) FOR OPTICAL RESOLUTION MEASUREMENT OF PHOTOSISTEMS

Boyarov P.,

Interuniversity experimental workshop "Photo-design-studio ", master

АННОТАЦИЯ

Применяемые долгое время в Советском Союзе и позже в России миры - малопригодны для испытаний современных цифровых фотокамер. В статье рассматриваются их недостатки, и предлагается новая мира, обладающая рядом преимуществ. ABSTRACT

Applied for a long time in the Soviet Union and then in Russia mires for calibration of the optical resolution is not suitable for testing of modern digital cameras. This article discusses these disadvantages and proposes new marsh, which has a number of advantages.

Ключевые слова: оптическое разрешение, цифровая фотография, качество изображения. Keywords: optical resolution, digital photography, image quality

Применявшиеся прежде миры Государственного Оптического института им. С.И. Вавилова, бывшего в СССР головным профильным предприятием, в условиях общей деградации советского фотоаппаратостроения, утратили свою авторитетность, несмотря на то, что они являлись стандартизованными [1, 2, 3]. К тому же эти миры обладают эксплуатационными недостатками, делающими их практическое использование проблематичным, особенно применительно к цифровой технике.

Штриховая мира ГОИ из 25 элементов (Ил. 1) слишком обширна, чтобы её можно было совместить с нужной точкой кадра. Поэтому существо-

вали 6 её типоразмеров, что создавало дополнительные эксплуатационные сложности. Она охватывала всего лишь 4-кратный диапазон пространственных частот, а потому изготовлялась шести типоразмеров. По причине совпадения штрихов, со структурой матриц цифровых камер, в изображении создаются глухие паузы (которые могут быть либо черными, либо белыми), и образуется «муар». При работе с фотоэмульсиями на участках недостаточного разрешения возникали нейтрально серые плотности. В силу того, что наклон штрихов тут меняется лишь через 45 градусов, информация об астигматизме, - очень приблизительна.

1 2

4

1

5

6 ^^III^jniii^^III^^IJI^ 0

21

20

25

21 22

24 25

мл. 1

Другая мира ГОИ «радиальная» (ил. 2), в которой штриховые пары повернуты через 10 градусов, лишена этих недостатков, и соблюдения масштаба тут не требуется. Ее можно поставить в любую точку кадра, хоть в самый угол. Однако ее использование ограничено необходимостью иметь специальный микроскоп, с механизмом тонкой подвижки. Пятно размытости измеряют, сдвигая

изображение миры от мерной риски через весь кружок нерезкости до другого края, где штрихи вновь становятся различимыми. Поэтому эксплуатация этой миры ограничена узким кругом владельцев такого прибора, что большинству пользователей - недоступно.

мл. 2

В последние десятилетия получила распрост-ронение «мира инженера Горлова» (ил. 3). Она замечательно работает с цифровыми матрицами, но тоже обладает малым (4-кратным) диапазоном, и тоже весьма обширна, в силу чего угодить ею в нужную точку кадра удается лишь случайно. Бла-

годаря непрерывно-круговой структуре тут в какой-то мере выявляются «направления» астигматизма, но они здесь отступают «в тень». Эта мира также нуждается в соблюдении масштаба. Рекомендация г. Горлова исходить из расстояния от миры до оправы объектива - достаточно точного результата дать не может.

ил. 3

В силу всего перечисленного выше проблема измерения разрешающей способности оставалась открытой, и поэтому мной была разработана новая мира, позволяющая обходиться «домашними» средствами [4] (Ил. 4). Эта мира обладает обширным диапазоном пространственных частот и обеспечивает простоту считывания результата, при том её можно разместить в любой точке кадра. Она представляет собой модификацию радиальной миры, но преобразованной таким образом, что она составлена из концентрических фрагментов. Границы между ними образованы за счет смещения этих колец поворотом на 5О (так, что черный штрих сменяется белым и наоборот). Пограничные частоты в ней пропорционируются по закону геометрической прогрессии со знаменателем 0,8. При выборе шага частот учитывалось, что дискретность частотной вариации от элемента к элементу штриховой миры ГОИ - чрезмерно подробна. Практика работы с ней убедила меня в том, что переход от различимого к размытому визуализируется не

столь отчетливо (даже если «скакать» при считывании через одно поле), - присмотревшись, начинаешь различать штрихи в том «квадрате», который только что воспринимался, как нерезкий. Опираясь на опыт сотрудничества с редакциями фотографических изданий, я пришел к выводу, что названное в стандартах требование резкости тоньше кружка размытости 0,03 мм уже можно считать избыточным. (Ведь это соответствует разрешению 382 лин/мм.) Между тем, пленки способны реализовать в лучшем случае около 300 линий на миллиметр. Если репортер приносит интересный кадр, в котором едва ли можно усмотреть даже 20 лин/мм, ни один редактор не «завернет» ему снимок по причине недостаточного технического качества (хотя тут надо говорить о кружке нерезкости на порядок большего диаметра). Поэтому верхний порог резкости ограничивается по факту сотней лин/мм. Но тем не менее, в новой мире обеспечен (в качестве референтного) кружок нерзкости - 0,03 мм. Частотные характеристики миры приведены в таблице 1.

ил. 4

Концентрические паузы-промежутки между каждыми четырьмя кольцами со штрихами помогает оператору не перепутать зоны. С этой же целью «более тонкий» промежуток оформлен в виде трех белых и двух черных колец (с разрешением 150 лин/мм), так что спутать их с более грубой паузой между кольцами (39 и 43 лин/мм) невозможно.

Следует, однако, заметить, что новая мира, как и штриховая мира ГОИ, нуждается при съемке в строгом выдерживании масштаба. Для соблюдения этого условия целесообразно фотографировать не отдельные миры, а их комплект в поле тестобъекта, форма которого пропорциональна формату кадра.

Таблица 1

разрешение (лин/мм) Кружок нерезкости (мм)

16 0,716

20 0,573...

25 0,4586...

31 0,37

39 0,29

— п а у з а —

43 0,2665

54 0,213.

67 0,17

84 0,1365

104 0,11

концентрические кольца 150 лин/мм

157 0,073.

196 0,06.

246 0,047.

307 0,0375

382 0,03.

В этом случае простое кадрирование неиз- масштабе. Так, например, для поверки малофор-бежно приведет к отображению миры в нужном матной камеры с кадром 24х36 мм целесообразным

представляется стенд размером, скажем, 96х144 см, что будет соответствовать 40-кратному увеличению. В принципе можно изготовить тестобъект 50-кратного масштаба, но в этом случае он будет иметь габариты 120х180 см, и его переноска будет сопряжена с физическими сложностями. Существенно уменьшать тестобъект тоже нерезонно, т.к. по мере приближения к макромасштабу оптический блок объектива отодвигается от кадрового окна, следовательно, растет закадровая часть поля зрения объектива, и оценить там разрешающую способность мы не сможем. Так при съемке масштабе 1:1, объектив должен выдвинуться на два фокусных расстояния (фотографы называют это «двойным растяжением меха»). В силу этого целесообразнее выбрать тестобъект с полем не меньше 60х90 см, (что соответствует масштабу изображения в кадре около 1:25).

Но, с другой стороны, при выборе формата те-стобъекта нельзя забывать, что в поверке нуждаются не только штатные объективы и широкоуголь-ники, но и длиннофокусная оптика, при работе с которой придется отходить на дистанцию, увеличивающуюся пропорционально фокусному расстоянию. Так испытание телеобъектива с 1=300 мм потребует отхода от тестобъекта 120х150 см на расстояние 12 м. Использования столь просторного стендового зала для многих проблематична. Значит, стенд-тестобъект придется куда-то выносить, следовательно, его размеры должны быть разумными. Правда, стенд может быть сворачиваемым в рулон.

Распределяя миры на поле стенда, следует помнить, что в ряде случаев в композиции важными бывают не только центральные участки, но также и края, и углы кадра. Однако, независимо от конструкции, при установке в рабочее положение необходимо обеспечить его перпендикулярность оптической оси исследуемого объектива, так как в результате перекоса изображения мир в кадровом окне получатся разномасштабными, и пострадает достоверность результатов.

Новую миру можно использована во всех случаях, когда необходимо измерить фактическую разрешающую способность любого регистрирующего прибора, используя обычные «подручные» средства и не прибегая к созданию дорогих стендовых площадок.

(Изготовление подобных тестобъектов может представлять и чисто коммерческий интерес.)

Вести тестовую съемку целесообразно со штатива, стараясь заполнить кадр предельно точно, поскольку наличие закадровых пространств ведет к уменьшению масштаба изображений мир в кадре, что ухудшит результат. При оперативной практической съемке фотограф нередко промахивается, и в кадр «попадает» не вполне то, что нужно, тем более что визируемое поле не у всех камер совпадает с истинным кадром [5, 6]. Кроме того, в процессе съемки с рук имеет место так называемая «спусковая шевеленка», то есть сдвиг, при котором изображение смазывается, при этом результат в иных слу-

чаях ухудшает многократно [7, 8, 9]. Запускать камеру лучше при помощи спускового тросика, либо через автоспуск. При этом предпочтительнее использовать длительные выдержки (около секунды), на которых «гаснут» незначительные колебания камеры, либо же наоборот, применять выдержки не длиннее 1/125. Хотя профессиональные навыки позволяют иногда обеспечить стабильность и на более длительных выдержках, что дает вполне достойные в эстетическом плане результаты, но тут нас интересуют сугубо технические аспекты. Опыт свидетельствует, что при выдержке 1/250 (и короче) подчас удается сохранить устойчивость камеры, сравнимую с достигаемой на жестком тяжелом штативе. Но обеспечить при съемке с рук одновременно и точность кадрирования, и стабильность - проблематично. Так что испытания лучше вести максимально аккуратно, чтобы не списывать худшие результаты на ошибку эксперимента.

И еще одна чисто техническая подробность: необходимо обеспечить грамотную равномерную подсветку всего рабочего поля с мирами, так как передержанный, «забитый светом», участок дает худшее разрешение.

По-видимому, созрел еще один практический вопрос о том, в какой части технологической цепочки пути от камеры до отпечатка надлежит измерять разрешение системы. Раньше под микроскопом исследовался негатив, но теперь, по-видимому, будет вернее обратиться к окончательному продукту, то есть - к отпечатку. Тут можно привести не вполне корректную параллель с понятием «макросъемка». В прежние времена, когда негатив измерялся в сантиметрах, макросюжетами называли то, что снималось при «двойном растяжении меха». Но постепенно это понятие стали применять в отношении масштаба конечного фотоизображения. То есть, почтовая марка или коробок спичек фотографировались в масштабе гораздо меньше 1:1, а сопоставимый масштаб достигался уж при печати снимка. Так и в вопросе о разрешающей способности фотосистемы, пора сделать шаги в сторону конечного отпечатка. (Потому что, если вся система не реализует того, на что способна камера, то какой прок от её достоинств?) А чтобы получить сведения о фактическом её качестве, не обязательно печатать весь кадр, так как можно ограничиться фрагментами с изображением миры.

Хотя такой подход может не получить всеобщего одобрения, но таким способом легче достигнуть верного представления о качестве исследуемой фотокамеры, и он доступен любому фотографу, владеющему компьютером и принтером. На что при этом следует обратить внимание, так это на качество записи «картинки»: её сжатия тут следует избегать.

Знание рисующего потенциала фотоаппарата представляет интерес не только в плане оценки проработки мелких деталей в изображении, но

также и при исследовании других эксплуатационных свойств, например, для замеров дестабилизации камеры при съемке с рук, что и было проделано автором еще в 1986-1989 годах [10, 11]. Так что предлагаемая разработка новой миры может рассматриваться в качестве заявки на решение комплексных проблем (как то создание целого полигона стендов для объективной количественной оценки эксплуатационного качества фотоаппаратуры, который можно использовать н в качестве тренажера для обучения оптимальным навыкам работы).

Литература

1. ОСТ 3 -4804-80 - Миры для определения разрешающей способности оптико-фотографических систем.

2. ОСТ 3-4400-80 - Миры штриховые для испытания фотографических материалов.

3. ОСТ 3-6509-89 Миры для контроля разрешающей способности оптических систем.

4. П. Бояров - Новая мира для оценки качества современной фотоаппаратуры // Труды ППС ИТМО 2007

5. П. Бояров - О критериях оценки качества фотоаппаратуры // Труды XVII Всероссийской научно-практической конференции «Телема-тика'2010» Санкт-Петербург 2010, стр. 351-354

6. П. Бояров Технический прогресс и эргономика // ж. «Советское фото» №1 1981

7. П.Бояров, В.Резников. «Фотоаппарат в ваших руках». // ж. «Советское фото» №3 1979

8. П. Бояров - Камера в руках // ж. «PHOTOmagazin» №9 2000

9. П. Бояров - Конструкция затвора и качество снимка // ж. «PHOTOmagazin» №7-8 1999,

10 Оптимизация эксплуатационных свойств фотоизделий // отчет о научных исследованиях ГОИ 145-06-85, Ленинград 1988,

11. Комплексное изучение технических решений зарубежных образцов фото-кино-техники // научный отчет ГОИ - НГ5 -648-89/140-01-89 часть 2-У.

КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА КАЧЕСТВА МУЧНОГО КОНДИТЕРСКОГО ИЗДЕЛИЯ «БУЛЬБАШКА»

Дзюба Н.А.

к.т.н., доцент

Одесская национальная академия пищевых технологий, г. Одесса,

Украина Валевская Л.А. к.т.н., ст. преподаватель Одесская национальная академия пищевых технологий, г. Одесса,

Украина Землякова Е.В. асистент

Одесская национальная академия пищевых технологий, г. Одесса,

Украина

COMPREHENSIVE QUALITY ASSESSMENT COMPOSITION FUNCTIONAL FLOUR PRODUCTS «BUBBLE»

Dzyuba N.,

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Technology Department of the restaurant and health

food, Odessa National Academy of Food Technologies, Ukraine

Valevskaya L.,

Candidate of Technical Sciences, Senior Lecturer, Major grain storage technology, Odessa National Academy of Food Technologies, Ukraine Zemlyakova E.,

Аssistant Lecturer, Technology Department of the restaurant and health food, Odessa National Academy of

Food Technologies, Ukraine

АННОТАЦИЯ

В статье на основе методов теоретической квалиметрии проведена комплексная оценка качества мучного кондитерского изделия с повышенным содержанием белка и выраженными биопротекторными свойствами. Представлена иерархическая структура свойств готовой продукции, включающая органолептиче-ские показатели и показатели пищевой и биологической ценности. Показано, что введение в состав композиции мафина глютина, грецкого ореха и цукатов значительно увеличило содержание витаминов-антиоксидантов, макро - и микроэлементов, пищевых волокон в готовом продукте, что является очень важным в детском и геродиетическом питании.