Popolonic Superresolution

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Re: Popolonic Superresolution

Messaggioda emmefanatico » gio mar 08, 2018 12:48 pm

Per come l'ho capita io, la logica è questa: supponiamo di avere spostamenti della fotocamera inferiori ad un pixel, diciamo di mezzo pixel alla volta: un punto nero su sfondo bianco che occupa esattamente un pixel nell'originale diverrà due punti grigi nel caso di uno spostamento di mezzo pixel.

Ingrandendo l'immagine, consento al software di allineamento di realizzare spostamenti inferiori al pixel (nell'immagine originale).
Supponiamo che io raddoppi le dimensioni dell'immagine: con uno spostamento di un pixel (= mezzo pixel nella foto originale) avrò il pixel nero della prima foto centrato nel mezzo dei due pixel grigi della seconda.

In pratica sfrutto il fatto che un pixel raccoglie le informazioni di tutti gli oggetti o porzioni di essi che lo impressionano, e spostandolo di pochissimo ad esempio su un bordo ottengo volta in volta informazioni diverse sulla percentuale di un lato piuttosto che di un altro, cioè in ultima analisi sulla posizione e forma esatta del bordo/contorno etc.

Come se campionassi una scacchiera in blocchi 4*4, annotando il peso dei pezzi su ciascun blocco.
Quando ho più blocchi che comprendono una singola casella, posso stimare il peso dei pezzi su quella casella (e di conseguenza capire che pezzo c'è sopra).
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Re: Popolonic Superresolution

Messaggioda unoqualsiasi » gio mar 08, 2018 2:27 pm

Non credo di aver capito ma mi fido.
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Re: Popolonic Superresolution

Messaggioda ntx » gio mar 08, 2018 2:34 pm

unoqualsiasi ha scritto:Dovete spiegarmi come fa la fotocamera a risolvere qualcosa che è più piccolo del suo singolo elemento di immagine.


E' vero, in realtà non ce la fa... ma quello che ottieni in questo caso è ridurre l'effetto "sfocato" dato dalla matrice Bayer caratterizzando maggiormente le componenti cromatiche che vengono inventate dalla demosaicizzazione.
E con "caratterizzando maggiormente" intendo dire che non si sta aumentando la risolvenza ma che di fanno scelte sostanzialmente casuali sui vari pixel che hanno come effetto finale il far sembrare l'immagine più nitida.

Ciao
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Re: Popolonic Superresolution

Messaggioda ant-duppy88 » gio mar 08, 2018 4:05 pm

ntx ha scritto:
L_Eretico ha scritto:Altro che camion di ghiaia in mezzo al cortile! Avrei voluto conoscere questo "trucco" dieci anni fa, quando era la mia reflex di punta.


Diamo a Cesare quel che è di Cesare: la riduzione del rumore tramite sovrapposizione di scatti mediati si fa in astrofotografia digitale praticamente da quando è nata l'astrofotografia digitale.
Ridurre il rumore non penso sia qualcosa che posso chiamare "Superresolution".
Da quando Hoya introdusse la ripresa intervallata con "metodo di fusione" media sulla... K-5? Si, mi pare sulla K-5... e faceva proprio questo. Su PentaxForums c'è un breve tutorial a riguardo dove viene mostrato come e quanto viene ridotto il rumore... e se non ricordo male c'è un tutorial simile anche qui.

Bene.

Stiamo riducendo il rumore. La risoluzione? O addirittura la superrisoluzione?

Io, onestamente, lo vedo come un sistema molto critico (in piena analogia - operativa - con il Pixel Shifting). Richiede treppiedi e scene ferme.
Immagina ad usarlo dove hai una superfice liquida o, di notte, dove hai un cielo stellato... ma anche nel caso in cui vi sia una scena naturale con brezza leggera o, in quota, dove la copertura nuvolosa cambia velocemente.

Insomma, secondo me, se si è sempre privilegiata la strada di migliorare il sensore non è per inchiappettare il cliente (come piace pensare ad alcuni) ma perchè è l'unica strada che offre una soluzione flessibile e comoda.
Io preferisco avere 25600 ISO con bassissimo rumore di fondo anzichè averceli pessimi ma che posso migliorare facendo 32 scatti da allineare e sovrapporre in post.

Ciao
Jenner

Scena ferma ok, ma perchè continui a dire che richiede treppiede? L'immagine che ha linkato RatInACage non é fatta con un 400mm a mano libera?... O ho capito male io? :confuso:
emmefanatico ha scritto:Per come l'ho capita io, la logica è questa: supponiamo di avere spostamenti della fotocamera inferiori ad un pixel, diciamo di mezzo pixel alla volta: un punto nero su sfondo bianco che occupa esattamente un pixel nell'originale diverrà due punti grigi nel caso di uno spostamento di mezzo pixel.

Ingrandendo l'immagine, consento al software di allineamento di realizzare spostamenti inferiori al pixel (nell'immagine originale).
Supponiamo che io raddoppi le dimensioni dell'immagine: con uno spostamento di un pixel (= mezzo pixel nella foto originale) avrò il pixel nero della prima foto centrato nel mezzo dei due pixel grigi della seconda.

In pratica sfrutto il fatto che un pixel raccoglie le informazioni di tutti gli oggetti o porzioni di essi che lo impressionano, e spostandolo di pochissimo ad esempio su un bordo ottengo volta in volta informazioni diverse sulla percentuale di un lato piuttosto che di un altro, cioè in ultima analisi sulla posizione e forma esatta del bordo/contorno etc.

Come se campionassi una scacchiera in blocchi 4*4, annotando il peso dei pezzi su ciascun blocco.
Quando ho più blocchi che comprendono una singola casella, posso stimare il peso dei pezzi su quella casella (e di conseguenza capire che pezzo c'è sopra).

Mmmhh non sono sicuro... Anche io stavo ragionando come Unoqualsiasi. Scusa invece non si potrebbe più semplicemente applicare lo stesso ragionamento che fai tu a gruppi di pixel piú che ad uno solo? Cioé se le parti poco definite appaiono con bordi leggermente ondulati o sfocati, ma queste "ondulazioni" e "sfocature" sono random, chiaramente aumentando la statistica si ha un bordo più definito. Non so se sono stato spiegato :sdent:
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Re: Popolonic Superresolution

Messaggioda Gerardo » gio mar 08, 2018 6:44 pm

ntx ha scritto:Diamo a Cesare quel che è di Cesare: la riduzione del rumore tramite sovrapposizione di scatti mediati si fa in astrofotografia digitale praticamente da quando è nata l'astrofotografia digitale.


Siccome mi dispiacerebbe che qualcuno che si trovasse a leggere questo 3D non dall'inizio possa pensare che io abbia millantato di aver inventato questa tecnica, sottolineo che io avevo dato il suo a Cesare già nel primo post in cui raccontavo la tecnica in questione e poi l'ho ribadito ancora una volta in una risposta a L_Eretico. Mi autocito:
Gerardo ha scritto:Per le immagini di oggetti lontani ripresi con teleobiettivi potenti già sapevo che avrei ottenuto buoni risultati con questa tecnica perché avevo fatto prove in passato e perché è una tecnica comunemente usata da molti anni per le immagini astronomiche: riduce il rumore e gli effetti della turbolenza atmosferica, mi sono quindi chiesto come avrebbe funzionato a distanze ridotte.


Gerardo ha scritto:[...] Questa tecnica (che ovviamente non ho inventato io) è usata da sempre per le immagini astronomiche (soprattutto) in alta risoluzione per le quali si mediano migliaia di fotogrammi, per congelare il seeing e per ridurre il rumore, in modo da poter poi applicare tecniche di contrasto belle "forti" per tirar fuori i dettagli.[....]


Giusto per evitare figuracce. :happy2:

emmefanatico ha scritto:Avevo capito che uno dei modi per ottenere maggiore informazione è il movimento da un frame all'altro, per cui un dettaglio capita una volta su un pixel, una volta un po' a cavallo di due, una volta su un altro... e l'allineamento si occupa di centrare tutto... tanto quello di PS non è su due dimensioni sole, no? deforma anche.


Esatto, l'idea di base è quella che hai detto: scatti un numero statisticamente rilevante di foto a mano libera, i dettagli della foto cadono di volta in volta su un pixel diverso, allinei, fai la media e voilà! Però come al solito il diavoletto ci mette la coda e nella realtà operativa ho notato che:
1. a mano libera ad una distanza di 100/200 metri il sistema funziona benino, ma ad una distanza di 5/10 metri funziona assai meno bene
2. bisogna stare attenti che il tempo di sicurezza sia MOLTO di sicurezza perché il micromosso danneggia parecchio la nitidezza del risultato
3. altro che +/- 1 pixel, a mano libera lo spostamento è di qualche decina di pixel, quindi anche il crop aumenta
4. nelle mie prove a mano libera,migliora solo il rumore mentre nelle prove con il cavalletto migliora anche la nitidezza (la mia ipotesi di spiegazione più avanti)
5. ovviamente, come pure il PS, funziona solo con soggetti ASSOLUTAMENTE fermi

ntx ha scritto:Insomma, secondo me, se si è sempre privilegiata la strada di migliorare il sensore non è per inchiappettare il cliente (come piace pensare ad alcuni) ma perchè è l'unica strada che offre una soluzione flessibile e comoda.
Io preferisco avere 25600 ISO con bassissimo rumore di fondo anzichè averceli pessimi ma che posso migliorare facendo 32 scatti da allineare e sovrapporre in post.


Non c'è dubbio che questo tipo di tecniche non sotituiscono un sensore migliore (non mi pare che io o qualcun altro lo abbia sostenuto) e che il loro campo di applicazione è limitato e non servono per fotografare corse di moto nè esibizioni di danza né i cornutoni di Unoqualsiasi, ma in alcuni casi possono aiutare a migliorare moltissimo il risultato.

ntx ha scritto:Da quando Hoya introdusse la ripresa intervallata con "metodo di fusione" media sulla... K-5? Si, mi pare sulla K-5... e faceva proprio questo. Su PentaxForums c'è un breve tutorial a riguardo dove viene mostrato come e quanto viene ridotto il rumore... e se non ricordo male c'è un tutorial simile anche qui.

Sì, ce l'ha pure la prima quaglietta! Ma ribadisco che il risultato finale mi pare migliore con photoshop che "in camera".

ntx ha scritto:
unoqualsiasi ha scritto:Dovete spiegarmi come fa la fotocamera a risolvere qualcosa che è più piccolo del suo singolo elemento di immagine.


E' vero, in realtà non ce la fa... ma quello che ottieni in questo caso è ridurre l'effetto "sfocato" dato dalla matrice Bayer caratterizzando maggiormente le componenti cromatiche che vengono inventate dalla demosaicizzazione.
E con "caratterizzando maggiormente" intendo dire che non si sta aumentando la risolvenza ma che di fanno scelte sostanzialmente casuali sui vari pixel che hanno come effetto finale il far sembrare l'immagine più nitida.

Ciao
Jenner


Non posso che confermare che avete ragione entrambi: in realtà la "superresolution" non può esistere nel senso stretto che dice Unoqualsiasi (infatti il titolo è "Popolonic Superresolution") :prrt:

Non ci sono santi: se due punti distinti sono così vicini che le loro immagini ricadono su un solo pixel o su pixels adiacenti non saranno mai "risolti" (nel senso di "visti come punti separati").
Ma a mio parere il giochetto funziona perché la realtà è più complicata di così.
Suppongo che ciò che ntx descrive con l'espressione "caratterizzare maggiormente" possa essere esplicitato come segue. :teach:
Come tutti sapete, un punto non viene proiettato sul sensore della macchina fotografica come un punto, ma come un disco "sfocato" (detto di Airy, fatevi una googlata per approfondire) il cui diametro è funzione del diaframma e che per di più è circondato da anelli di diffrazione.
Ad esempio una K3 ha pixel da 3,9 micron, ma un obiettivo ideale ("diffraction limited") produce un disco di Airy con di 5,33 micron di diametro già ad f/4, quindi un ideale punto geometrico occuperà una superficie quasi pari a 2x2 pixel; nel caso in cui scattiamo a f/8 il disco di Airy avrà un diametro di 10,65 micron e occuperà una superficie di oltre 3x3 pixel.
Ora immaginiamo una linea colorata fotografata a f/8: essa sarà rappresentata da griglia di questi dischi sfocati da 3x3 pixel. Se si fa una serie di foto con una delle nostre reflex dotate di specchietto e otturatore a lamelle anche con la macchina su cavalletto, a causa delle vibrazioni indotte dalle masse mobili, le immagini saranno tutte leggermente spostate tra loro, quindi il picco del disco di Airy sarà di volta in volta leggermente spostato sia rispetto alla griglia dei pixel sia rispetto alla matrice di Bayer*. Facendo poi l'allineamento e la media si otterrà come risultato un'integrazione delle informazioni contenute nella serie di immagini che migliora sia le componenti cromatiche sia l'effetto della diffrazione e produrrà una linea sottile dall'aspetto più uniforme e una miglior qualità del colore, ma questo può accadere solo perché in realtà i recettori sono sovrabbondanti rispetto all'informazione trasferita, altrimenti ciccia!

*Tanto è vero che le macchine che hanno il PS usano l'otturatore elettronico per farlo e non l'otturatore a lamelle proprio per evitare gli spostamenti che essi provocano.
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Re: Popolonic Superresolution

Messaggioda emmefanatico » gio mar 08, 2018 7:53 pm

1. il palco reale del teatro che ho postato sarà stato a 20m, massimo. Ho già detto di aver fatto esperimenti a distanza molto ravvicinata, ma visto che ti vedo così convinto, non persevero più di tanto e anzi mi riservo verifica :prrt:
2. Vero. però dipende dal numero di immagini. Nel mio stack una era visibilmente mossa, ma nel risultato finale non mi pare avesse impatto.
3. Ovvio. ho scritto mezzo pixel per indicare un disallineamento. Poi se sono 0.5, 2.5 o 10.5 non cambia niente: il sw che allinea, se ha le immagini a dimensione originale allineerà in step da 1 pixel; raddoppiando le dimensioni allineerà in step da mezzo pixel.
4.
5. sacrosanto

C'ho una mezza idea di una prova teoria da fare... se riesce la posto.
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Re: Popolonic Superresolution

Messaggioda Gerardo » gio mar 08, 2018 8:25 pm

emmefanatico ha scritto:1. il palco reale del teatro che ho postato sarà stato a 20m, massimo. Ho già detto di aver fatto esperimenti a distanza molto ravvicinata, ma visto che ti vedo così convinto, non persevero più di tanto e anzi mi riservo verifica :prrt:
2. Vero. però dipende dal numero di immagini. Nel mio stack una era visibilmente mossa, ma nel risultato finale non mi pare avesse impatto.
3. Ovvio. ho scritto mezzo pixel per indicare un disallineamento. Poi se sono 0.5, 2.5 o 10.5 non cambia niente: il sw che allinea, se ha le immagini a dimensione originale allineerà in step da 1 pixel; raddoppiando le dimensioni allineerà in step da mezzo pixel.
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C'ho una mezza idea di una prova teoria da fare... se riesce la posto.


1. Hai fatto prove con il cellulare, una reflex ha un'altra precisione e poi io non ho detto che non funziona, ho detto che funziona meno bene. In particolare migliora il rumore, ma non la nitidezza, che anzi tende a peggiorare, non so perchè... forse a causa del fatto che più sei vicino più aumenta l'errore di parallasse al muoversi della macchina fotografica tra una foto e l'altra.
2. Ovviamente se su 20 immagini ne hai una visibilmente mossa, incide per un ventesimo a rovinare il risultato finale. Alla fine si nota poco e niente, ma se la togli fai meglio. Se invece le foto hanno più o meno tutte un poco di micromosso la nitidezza ho visto che ne soffre, quindi a mio parere conviene aumentare gli iso in modo da scattare con tempi brevi e fare qualche scatto in più.
3. il mio riferimento al crop era solo per dire che se devi croppare 50 pixel per parte alla fine invece di 24 megapizze ne hai 23, quindi un po' di risoluzione la perdi. Poca, ma la perdi.

Mi hai incuriosito, spero che posterai il risultato della tua mezza idea. :cincin:
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Re: Popolonic Superresolution

Messaggioda emmefanatico » gio mar 08, 2018 10:08 pm

Gerardo ha scritto:1. Hai fatto prove con il cellulare, una reflex ha un'altra precisione e poi io non ho detto che non funziona, ho detto che funziona meno bene. In particolare migliora il rumore, ma non la nitidezza, che anzi tende a peggiorare, non so perchè... forse a causa del fatto che più sei vicino più aumenta l'errore di parallasse al muoversi della macchina fotografica tra una foto e l'altra.
2. Ovviamente se su 20 immagini ne hai una visibilmente mossa, incide per un ventesimo a rovinare il risultato finale. Alla fine si nota poco e niente, ma se la togli fai meglio. Se invece le foto hanno più o meno tutte un poco di micromosso la nitidezza ho visto che ne soffre, quindi a mio parere conviene aumentare gli iso in modo da scattare con tempi brevi e fare qualche scatto in più.
3. il mio riferimento al crop era solo per dire che se devi croppare 50 pixel per parte alla fine invece di 24 megapizze ne hai 23, quindi un po' di risoluzione la perdi. Poca, ma la perdi.

Mi hai incuriosito, spero che posterai il risultato della tua mezza idea. :cincin:


1. :ook:
2. :ook:
3. sì sì avevo letto di fretta e sul cell... mi ero perso metà frase :ook:

Secondo me un buon fulcro della questione della ricostruzione del dettaglio a livello sub-pixel, almeno in linea teorica, è la capacità di allineare i pixel con precisione inferiore al singolo pixel. Questo però vuol dire ingrandire le immagini per consentire ai software (che operano a livello di pixel) di allineare con maggior precisione, e ingrandirle anche diverse volte.

L'idea è solo una prova teorica/grafica con PocoShop, vedo di mettermici appena posso...
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Re: Popolonic Superresolution

Messaggioda emmefanatico » gio mar 08, 2018 11:07 pm

Allora... ecco l'esperimento.

Siccome io sono convinto che si possa, almeno in teoria, scendere al disotto del singolo pixel, mentre Jenner dice di no, per confutare la sua affermazione non ho altra via che quella sperimentale. Colla vinilica, forbici con la punta arrotondata e via andare.

Esempio 1.png

Questo disegno assolutamente scemo consiste in una griglia di 6 quadrettoni per lato. Ciascun quadrettone - che corrisponde alla dimensione dei "pixel" di una macchina fotografica ideale - ha il lato di 10 pixel. Al suo interno ho disegnato delle figure geometriche basandomi su quadrati di lato 5 pixel: in pratica qualcosa di più piccolo dei "pixel" della macchina fotografica.

Esempio 2.png

Qui ho ritagliato una porzione di 50*50 pixel partendo da un punto arbitrario. Ho ripetuto il procedimento sei volte, cambiando di volta in volta punto di selezione.

Esempio 3.png

Ora siccome il nostro "pixel" della nostra ipotetica macchina fotografica ha lato 10 pixel del disegno, ho ridotto il ritaglio a 5 pixel, ridimensionato nuovamente a 50 (sempre "vicino più prossimo" chiaramente) e l'ho riposizionato dov'era.

Esempio 4.png

Ed ecco la magia: la media delle sei (poche) immagini consente già di intravedere una struttura che dai singoli "scatti" non traspare.
Non è un raddoppio della risoluzione, ma qualcosa di intermedio, di sicuro al di sotto del singolo pixel dell'immagine originale.

Il grossissimo problema di questo esperimento è che lo sfasamento di queste immagini è inferiore al "pixel", per l'esattezza la precisione dello spostamento è di un decimo di "pixel"... ciò significa che per ottenere lo stesso risultato (e il problema è l'allineamento software degli scatti, sempre supponendo che il software sia perfetto) dovrei ingrandire i lati delle foto di dieci volte, cosa che non è praticabile se non per piccoli crop per ovvie ragioni pratiche.

Edit: ingrandito 5x e salvato come .PNG altrimenti non ci si vedeva niente ed era tutto sporcato dagli artefatti.

Edit2: visto che è tardi e sono stanco ho fatto la cavolata... non dovevo usare "vicino più prossimo" per ridurre (i sensori non funzionano così)... domani ritento, tanto ho già il file, dovrei fare veloce.

Edit3: riprovato, la cosa non cambia in modo sostanziale, per cui ok così.
Non hai i permessi necessari per visualizzare i file allegati in questo messaggio.
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Re: Popolonic Superresolution

Messaggioda unoqualsiasi » ven mar 09, 2018 7:59 am

Non ho capito niente.
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Re: Popolonic Superresolution

Messaggioda emmefanatico » ven mar 09, 2018 8:06 am

unoqualsiasi ha scritto:Non ho capito niente.


Non ti preoccupare... vaneggiavo! :happy2:
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Re: Popolonic Superresolution

Messaggioda laki85 » ven mar 09, 2018 9:45 am

Popoloni sarebbe fiero di voi!
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Re: Popolonic Superresolution

Messaggioda bel-ami » ven mar 09, 2018 9:52 am

laki85 ha scritto:Popoloni sarebbe fiero di voi!

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Re: Popolonic Superresolution

Messaggioda ntx » ven mar 09, 2018 9:56 am

Gerardo ha scritto:Giusto per evitare figuracce. :happy2:


Infatti rispondevo a L_Eretico non a te. :D

Gerardo ha scritto:Sì, ce l'ha pure la prima quaglietta! Ma ribadisco che il risultato finale mi pare migliore con photoshop che "in camera".


...si... eh... qua è evidente che sono sfigato io che ho, come problema principale delle mie foto, la ricerca dell'accoppiata soggetto + luce. :D

Gerardo ha scritto:Suppongo che ciò che ntx descrive con l'espressione "caratterizzare maggiormente" possa essere esplicitato come segue. :teach:
Come tutti sapete, un punto non viene proiettato sul sensore della macchina fotografica come un punto, ma come un disco "sfocato" (detto di Airy, fatevi una googlata per approfondire) il cui diametro è funzione del diaframma e che per di più è circondato da anelli di diffrazione.
Ad esempio una K3 ha pixel da 3,9 micron, ma un obiettivo ideale ("diffraction limited") produce un disco di Airy con di 5,33 micron di diametro già ad f/4, quindi un ideale punto geometrico occuperà una superficie quasi pari a 2x2 pixel; nel caso in cui scattiamo a f/8 il disco di Airy avrà un diametro di 10,65 micron e occuperà una superficie di oltre 3x3 pixel.


Volendo essere puntigliosi bisognerebbe considerare anche che - primo - il disco di Airy ha diametri diversi a seconda della lunghezza d'onda della luce (quindi è più grande per il rosso e più piccolo per il blu); secondo - che a causa della matrice Bayer non ha senso mettere in relazione diretta di il disco di Airy con la dimensione del fotodiodo poichè la risoluzione spaziale delle componenti cromatiche è sempre più bassa di quella fisica dei fotodiodi (che è la metà per il blu e il rosso, e 1/radice di 2 per il verde).
Poi si ragiona sulla dimensione del fotodiodo per semplificare i discorsi sulla diffrazione... ma poi risulta subito evidente che il discorso semplificato non ha riscontro pratico mostrando una resistenza alla diffrazione ben più alta di quella calcolata.
Ed oggi il discorso può fermarsi qui poichè hanno tolto anche il filtro antialias... ma quando era presente il filtro antialias le risoluzioni spaziali delle componenti venivano ulteriormente ridotte e così la sensibilità alla diffrazione.

La ripresa che abbiamo oggi più sensibile alla diffrazione è la ripresa in Pixel Shifting che riprende tutte le componenti con frequenza spaziale pari a quella fisica dei fotodiodi.

emmefanatico ha scritto:Siccome io sono convinto che si possa, almeno in teoria, scendere al disotto del singolo pixel, mentre Jenner dice di no...


Non lo dico solo io, lo dice anche Nyquist.

Ciao
Jenner
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Re: Popolonic Superresolution

Messaggioda emmefanatico » ven mar 09, 2018 10:15 am

Ma il teorema del campionamento si riferisce a un campionamento (= una foto) sola... non alla ricostruzione di informazioni per interpolazione.
Su una foto singola siamo d'accordo che si possano risolvere dettagli solo dettagli di due pixel o più, ma con più foto, se lo spostamento è inferiore al pixel, qualcosa di più si riesce a ricostruire.

E ora la smetto perché non vorrei che il mio entusiasmo eccessivo e la passione per l'aggeggiare con le cose mi porti a monopolizzare questa discussione :happy2: :cincin:

bel-ami ha scritto:
laki85 ha scritto:Popoloni sarebbe fiero di voi!

Popoloni vive tra noi!


Felice di perpetuare nel mio piccolo lo spirito del forum! :prrt:
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