Ćw. 8. funkcja przenoszenia modulacji i własno ści …cw8_opis.pdf · (ilość i barwa...
TRANSCRIPT
1
Ćw. 8. Funkcja przenoszenia modulacji i własności kolorymetryczne
ekranów wizyjnych
8.1. Podstawowe wielkości i jednostki fizyczne charakteryzujące światło
ŚWIATŁO, OBRAZ, WIDZENIE Optoelektronika obrazowa: dyscyplina zajmująca się analizą, syntezą i przetwarzaniem obrazów. Obraz jest przestrzennym rozkładem informacji, której nośnikiem mogą być: promieniowanie elektromagnetyczne, ładunki elektryczne, potencjały chemiczne, miara kształtu powierzchni, i.t.p. wielkości fizyczne. Człon opto- sugeruje tu, że nośnikiem informacji jest promieniowanie e.m. w zakresie optycznym, w klasycznym podejściu (tj. w zakr. widzialnym) zwane światłem. Obecnie, optyka (i optoelektronika obrazowa) zajmuje się promieniowaniem w znacznie szerszym zakresie dł. fali: od 10nm (UV) do 1mm (IR).
400nm
760 nm
Rys. 8.1. Zakres widzialny i zakres optyczny na tle widma promieniowania elektromagnetycznego
OKO CZŁOWIEKA jest naturalnym przetwornikiem, przetwarzającym światło na potencjały czynnościowe komórek nerwowych, niosących informacje o obserwowanym obiekcie. Informacje wzrokowe to 80% wszystkich informacji o otaczającym świecie, stąd ich kluczowa rola dla przekazywania i utrwalania informacji.
LABORATORIUM OPTOELEKTRONIKI OBRAZOWEJ
µm
µm
2
Budowa: analogiczna do kamery foto- , Tęczówka: - przesłona, 5x zmiana D. Siatkówka: sensor obrazu – 120 mln pręcików (widz. nocne) i 6 mln czopków (widz. barwne), reakcja na zmiany ośw. 10 8 x od kilku fotonów/s począwszy. Dołek środkowy: 2 0 , max. rozdzielczości, czopki co 2µm, dalej gęstość stopniowo maleje. Pręciki pojawiają się poza dołkiem, czułość kilka rzędów większa.
Światło – promieniowanie elektromagnetyczne o długości fali w przedziale 380 – 760 nm, w którym wywołuje wrażenia wzrokowe. Opis fizyczny światła – podaje zależność mocy promienistej (strumienia energetycznego) od długości fali, np. w formie charakterystyki spektralnej, tj. Φe = f(λ) ,
Promieniowanie: monochromatycze, o widmie prążkowym, ciągłe, o widmie mieszanym. Źródła światła: pierwotne (generacja) i wtórne (rozpraszanie).
Rys. 8.3. Rozdział strumienia świetlnego padającego na płytkę częściowo przepuszczającą światło.
3
Opis światła:- fizyczny – energia i długość fali, psychofizjologiczny – cechy wrażenia wzrokowego: intensywność oraz barwa i nasycenie (np. blado żółta) jest trudny do przedstawienia ilościowego. Kompromisem jest: opis psychofizyczny światła, zapewniający jednoznaczność i możliwość obliczeń, obejmuje fotometrię i kolorymetrię. Opiera się na umownym, ściśle opisanym modelu percepcji światła, ustalonym przez Międzynarodową Komisję Oświetleniową (CIE) w 1931r. Fotometria – miary i sposoby pomiaru ilości światła. Kolorymetria – miary i sposoby wyznaczenia barwy światła. Opiera się na 3-ch prawach Grassmana: 1.- Dowolne światło może być określone za pomocą trzech zmiennych niezależnych, np.. świateł o trzech barwach podstawowych, których suma da takie samo wrażenie jak światło opisywane (zasada addytywności). 2.- Ciągła zmiana jednego ze składników mieszaniny dwóch świateł powoduje ciągłą zmianę barwy mieszaniny. 3.- Barwa mieszaniny świateł zależy tylko od barw jej składników, a nie ich składu widmowego (wiele rozkładów w. może dawać tę samą barwę). *.- Dodatkowo - strumień świetlny mieszaniny świateł jest równy sumie strumieni świetlnych składników, choć wrażenie psychofizjologiczne nie jest do niego proporcjonalne (podane przez Grassmana, dotyczy fotometrii).
Parametry promieniowania świetlnego (energetyczne i fotometryczne)
Wiązkę promieniowania o przekroju dA, niosącą w określonym kierunku energię W, można
scharakteryzować obiektywnie za pomocą podstawowych parametrów energetycznych. W
przypadku promieniowania świetlnego w zakresie widzialnym (dł. fal 380-760 nm) ocenie
podlega jego oddziaływanie na oko obserwatora. Cechy tego oddziaływania (tj. chromatyczną
skuteczność oka ludzkiego) uwzględniają parametry fotometryczne. Oba rodzaje parametrów
zebrano w tabeli, gdzie: V(λ) – znormalizowana skuteczność świetlna oka ludzkiego,
Rys. 8.4. Charakterystyka
znormalizowanej skuteczności
świetlnej oka ludzkiego przy
widzeniu fotopowym
(dziennym).
4
Km = 680 lm/W – fotometryczny równoważnik energii.
Trójchromatyczny opis światła opiera się na prawach Grassmana i traktuje dowolne światło jako addytywną mieszaninę świateł o trzech liniowo niezależnych barwach podstawowych. W telewizji są to nominalne barwy świecenia luminoforów R G B. Układ kolorymetryczny, w którym dokonuje się trójchromatycznego opisu światła (ilość i barwa światła) jest określony przez cztery barwy światła: trzy podstawowe i barwa odniesienia, zwykle biel. Oprócz układu RGB (TV), jako podstawowy przyjęto układ XYZE (CIE 1931). Jest to układ o fikcyjnych barwach podstawowych, obejmujący w swym wnętrzu wszystkie barwy rzeczywiste, a strumienie jednostkowe X i Z są tu zerowe. Wtedy składowa Y stanowi bezpośrednią informację o luminancji światła. Jeśli znany jest rozkład widmowy światła S (λ), można je opisać przez podanie współrzędnych trójchromatycznych xyz (określają barwę – wystarczą dwie bo są wzajemnie powiązane) i modułu światła m (określa jaskrawość):
składowe trójchromatyczne składowe trójchromatyczne widmowe, normalne CIE,
współrzędne trójchromatyczne
X = 380 ∫760 S(ë)x’(ë)d ë Y = 380 ∫760 S(ë)y’(ë)d ë Z = 380 ∫760 S(ë)z’(ë)d ë
m = X + Y + Z
x’(ë), y’(ë), z’(ë) podawane w
formie tabel
x = X/m,
y = Y/m,
z = Z/m,
x + y + z = 1
‘
5
Jeśli odnieść wartości składowych trójchromatycznych do strumienia sumarycznego i przyjąć, że biel odniesienia E uzyskuje się przez równy udział składowych, udział trzeciej składowej w każdej mieszaninie staje się zależny od dwóch pozostałych. Umożliwia to przejście do wykresów dwuwymiarowych, zwykle x,y w układzie kolorymetrycznym XYZE (lub r,g w ukł. RGBE)
Rys. 8.5. Wykres chromatyczności x,y w układzie kolorymetr. XYZE: 1- krzywa barw widmowych, 2- barwy ciała czarnego, 3- prosta purpur, współrzędne RGB – R(0.63, 0.34),
G(0.315, 0.6), B(0.15, 0.065)
Barwy czyste (nasycone) to barwy widmowe i nasycone purpury (linia w kształcie podkowy na wykresie x,y), definiowane przez dł. fali λd , lub fali św. dopełniającego
(do bieli E) λc , dla purpur. Pozostałe barwy we wnętrzu podkowy to barwy
nienasycone, wytwarzalne z bieli E i barwy nasyconej, np. D. Światło P na prostej ED ma odcień barwy widmowej D, definiowany długością fali dominującej λd , o nasyceniu
określonym przez czystość pobudzania pe równą stosunkowi odcinków EP/ED.
Rys. 8.6. Wyznaczanie długości fali dominującej i czystości pobudzania: pe = (yP - yE)/(yD – yE), pe = (xP - xE)/(xD – xE)
G
6
Zaletą przedstawionego sposobu psychofizycznego opisu światła jest odpowiedniość między
cechami psychofizycznymi i psychofizjologicznymi
Cecha: V
intensywność światła
Wielkości fizyczne:
luminancja energetyczna Le
Wielkości psychofizyczne:
- luminancja L
Wielkości
psychofizjologiczne
jaskrawość
barwa światła charakterystyka spektralna S (ë), lub
długość fali ë
długość fali dominującej λd lub
dopełniającej λc , czystość pobudzenia (kolorymetryczna) pe
odcień nasycenie
Rys. 8.7.Pojęcie kąta bryłowego
Ω = A/ R2 ≈ πα
2 Rys. 8.8. Mieszanie subtraktywne
Mieszanie subtraktywne (lub też substraktywne) - wiąże się, nie z dodawaniem świateł, a ich pochłanianiem, np. przy mieszaniu farb obserwowanym w świetle padającym (co nie pochłonięte zostaje odbite dając odpowiednie wrażenie barwne). Strumień odbity: Φ(λ) = S(λ)1-[α(λ) + τ(λ)], gdzie: S(λ) - strumień padający, α(λ) - współczynnik pochłaniania, τ(λ) - współczynnik przepuszczania.
7
8.2. Pojęcie temperatury barwowej.
Każdy opis barwy wymaga podania dwóch parametrów, co nie pozwala na tworzenie
jednowymiarowej skali barw dla dowolnych barw. Jednak jeśli parametry jednoznacznie
opisujące barwę są ze sobą związane zależnością funkcyjną, wtedy możliwe jest zastosowanie
jednowymiarowej skali.
Sytuacja taka występuje gdy rozważymy barwy promieniowania temperaturowego
wysyłanego przez ciało doskonale czarne. Przez promieniowanie temperaturowe rozumie się
promieniowanie elektromagnetyczne powstające w wyniku nagrzania jakiegoś ciała. Poprzez
ciało doskonale czarne rozumie się z kolei promiennik temperaturowy, którego
promieniowanie jest zależne wyłącznie od temperatury. Nazwa ciała doskonale czarnego
wywodzi się stąd, że pochłania ono całkowicie padające na nie promieniowanie.
Spektrum promieniowania ciała doskonale czarnego określa prawo Plancka, wynikające z
termodynamiki statystycznej:
dR (λ, T) / dλ = 2phc2λ-5 / [exp (hc/λkT) - 1] [W/m3] (8.1)
gdzie: dR (λ, T) / dλ - spektralna gęstość powierzchniowa strumienia promieniowania,
h = 6,6256 10-34
J s- stała Plancka, k = 1,38054 10-23
J/K - stała Boltzmanna, c - prędkość
światła, T - temperatura.
Z kolei prawo Wiena określa długość fali, przy której występuje maksimum gęstości
powierzchniowej strumienia promieniowania dla danej temperatury powierzchni. Wyrażenie
na λmax uzyskuje się drogą różniczkowania i przyrównania do zera wzoru Planka:
λmax
= 2898 / T [µm] (8.2)
dR (λmax
, T) / dλ = 1,286 10 -5 T 5 [W/m3] (8.3)
Rys. 8.9. Rozkład spektralny
powierzchniowej gęstości
strumienia promieniowania z
różnych źródeł: 1 - słońce,
T = 6000 K; 2 - promieniowanie
ciała doskonale czarnego w
temperaturze pokojowej
T = 290 K; 3 - promieniowanie
ciała d. cz. w temperaturze 77 K.
Rozkład widmowy jest
różny, dla różnych wartości
8
temperatury Tc, co odpowiada różnym wrażeniom barwowym. Barwę taką można więc
scharakteryzować podając jedynie wartość Tc zwaną temperaturą barwową. Dla niskich
temperatur barwowych wrażenie barwy jest zbliżone do barwy pomarańczowej, światło o
takiej temperaturze nazywamy światłem ciepłym. Dla wysokich temperatur barwowych
wrażenie barwy zawiera dominantę niebieską, a światło o takiej temperaturze barwowej
nazywany jest światłem zimnym.
Rys.8.10. Temperatura barwowa wybranych źródeł świateł.
Temperatura barwowa wykorzystywana jest do opisu achromatycznych źródeł
światła, czyli takich które umownie uważane są za białe. W przypadku monitorów
komputerowych zwykle możliwa jest regulacja tej temperatury w zakresie 5000 K do 10000
K.
8.3. Jakość obrazu
8.3.1. Kształt i rozmiary obrazu
Jakość obrazu bardzo trudno jest zdefiniować, jest ona bowiem silnie związana z
subiektywną oceną człowieka. Jednym z najważniejszych kryteriów otrzymania obrazu o
9
dobrej jakości jest to, aby wypełniał możliwie jak największą powierzchnię pola widzenia
człowieka. Dzięki temu człowiek ma większe wrażenie realności wyświetlanego obrazu.
Rys.8.11 Dwuoczne pole widzenia człowieka
Na rysunku 8.11 przedstawiono pole widzenia człowieka, które zostało podzielone na
cztery obszary opisane kolejnymi literami alfabetu. W obszarze A, znajdującym się w samym
centrum pola widzenia, zdolność rozróżniania barw oraz ostrość widzenia są najlepsze.
Niebieskim kolorem zaznaczony jest obszar w którym człowiek widzi dobrze. Poza tym
obszarem percepcja odbioru obrazu znacznie spada. Rozróżnialne są jedynie nagłe zmiany
rozkładu świateł. Jak widać na rysunku, pole widzenia człowieka ma kształt elipsoidalny i jest
bardziej rozległe w poziomie niż w pionie.
Rozmiar ekranu jest ściśle związany z odległością z jakiej go obserwujemy. Wraz ze
wzrostem odległości rozmiar ekranu powinien również wzrastać tak, aby wypełnić jak
największy obszar pola widzenia. Rozmiar ekranu powinien zależeć od tego, jakiego rodzaju
obrazy są na nim wyświetlane. Jeśli chcemy zwrócić uwagę na szczegóły obrazu powinien on
być jak największy, aby móc skierować wzrok na jego fragmenty. Przy dłuższej obserwacji
powoduje to jednak zmęczenie wzroku. Zmęczenie następuje jeszcze szybciej gdy obraz jest
ruchomy. W takim przypadku preferowany jest mniejszy rozmiar ekranu tak aby w zasięgu
obszaru dobrego widzenia znalazł się cały obraz. Badania pokazują, że dla obrazów
10
ruchomych optymalna wysokość ekranu powinna być około trzykrotnie mniejsza niż
odległość z jakiej obserwujemy ten ekran.
Analizując kształt pola widzenia człowieka oczywistym jest, że obraz powinien być
szerszy niż wyższy. Stosunek szerokości do wysokości nazywany jest formatem obrazu.
(8.4)
gdzie:
H – wyskość obrazu
V – szerokość obrazu
αH – kąt widzenia obrazu w poziomie
αV – kąt widzenia obrazu w poziomie
W dzisiejszych czasach wciąż najpopularniejszym formatem jest 4:3, czyli w
zaokrągleniu F=1,33 który, według przeprowadzanych badań subiektywnej oceny jakości
obrazu, jest zbyt mały. Z tego powodu coraz popularniejsze stają się ekrany panoramiczne,
wyświetlające obraz w formacie 16:9, czyli w zaokrągleniu F=1,78, dla którego wrażenie
realności jest najlepsze.
8.3.2. Odtwarzanie szczegółów.
Odpowiedni rozmiar ekranu nie wystarczy do uzyskania wrażenia realności obrazu.
Niezbędne jest także to, żeby wzrok ludzki oceniał obraz jako wyrazisty. Oryginalny obraz
posiada strukturę ciągłą, jednak aby mógł być wyświetlony na ekranie monitora musi zostać
skwantowany. Wyświetlany obraz składa się więc z pojedynczych fragmentów, których
rozmiary definiuje poziom rozróżnialnych szczegółów. Taki pojedynczy fragment to piksel,
co jest skrótem od angielskiego picture element, czyli element obrazu.
Piksele ułożone są obok siebie w poziomie tworząc linie obrazu. To jaka jest liczba
czynnych linii analizy i syntezy Zef określa graniczny pionowy rozmiar odtwarzanych
elementów. Badania pokazują, że wraz ze wzrostem liczby czynnych linii subiektywna ocena
jakości obrazu najpierw szybko rośnie, a później dąży do asymptoty (rys.8.12). Dla liczby
linii Zef przekraczającej 1500 jakość obrazu nie ulega dalszej poprawie.
11
Rys.8.12. Wpływ liczby czynnych linii na subiektywną ocenę jakości obrazu w siedmiostopniowej
skali porównawczej (1-ze względu na ostrość obrazu; 2 –ze względu na dokuczliwość liniowej
struktury)
Szczegóły obrazu muszą być lepiej rozróżnialne jeśli obraz jest nieruchomy.
Natomiast dla obrazów ruchomych ilość szczegółów które może zauważyć oko ludzkie jest
zależna od prędkości poruszania się obiektów, więc ilość szczegółów wyświetlanego obrazu
może być mniejsza niż w przypadku obrazów nieruchomych.
8.3.3. Bezwładność
Rzeczywiste obrazy ruchome charakteryzują się ciągłością w czasie. Nie jest możliwe
natomiast stworzenie sztucznego obrazu ruchomego który będzie ciągły w sensie czasowym.
Sztuczne obrazy ruchome składają się z serii nieruchomych obrazów wyświetlanych kolejno
w odpowiednio krótkich odstępach czasu. Aby były one odczytywane przez człowieka jako
ciągłe w czasie należy spełnić niżej wymienione warunki.
Obrazy następujące po sobie muszą niewiele się od siebie różnić, tak aby nie były
dostrzegalne przeskoki. Kolejnym warunkiem jest unikanie migotania obrazu. Aby migotanie
nie wystąpiło wyświetlanie kolejnych obrazów musi odbywać się z częstotliwością większą
od częstotliwości zanikowej migotania, czyli takiej powyżej której oko nie jest w stanie
wychwycić zmian barwy i jaskrawości. System percepcji człowieka dokonuje wtedy
addytywnego zmieszania świateł, którymi jest kolejno pobudzany.
W przypadku przetworników syntezujących kineskopowych bezwładność związana
jest głównie z czasem poświaty luminoforu. Definiuje się go jako czas po którym luminancja
świecenia luminoforu spada do 10% wartości początkowej. Gdy czas poświaty jest zbyt długi
może ograniczać odtwarzanie ruchu (nakładanie się obrazów), jeśli będzie zbyt krótki wtedy
pojawi się migotanie i obniżone zostanie wrażenie jasności.
12
8.3.4. Rozdzielczość i funkcja przenoszenia modulacji
Rozdzielczość w przypadku przetworników
syntezujących określa zdolność do odtwarzania
szczegółów. Wyrażana jest w różny sposób w
zależności od obszaru zastosowania, - R. obrazu
– minimalna odległość δ dwóch jeszcze
rozróżnialnych punktów (R. punktowa), lub linii
(R. liniowa).
Rozdzielczość ekranu (lub zdolność rozdzielcza):
definiowana jest zazwyczaj jako liczba
rozróżnialnych szczegółów na jedn. odległości lub na kadr (kwadratowy, tj. na szerokości H =
wysokości V) zwykle przy kontraście 50%.
Rozdzielczość (zdolność rozdzielczą) obrazów i urządzeń obrazujących można wyrazić w
formie:
- dpi (dots per inch)- liczba punktów na cal,
- lpi (lines per inch) liczba (par) linii na cal,
- liczba par linii na kadr (tzw. linii TV na kadr o szerokości równej wysokości),
- rozmiar matrycy przetwornika (liczba pixeli),
- MTF – funkcja przenoszenia modulacji.
Rozdzielczość jest wprost związana z kontrastem. Jeśli sygnał wejściowy będzie wymuszał
generację przez przetwornik par linii białych i czarnych jak na rysunku poniżej, to wraz ze
zmniejszaniem się ich szerokości kontrast pomiędzy liniami białą, a czarną będzie malał.
Innymi słowy, dla wyższych częstotliwości przestrzennych zdolność wyświetlania
szczegółów będzie mniejsza. Charakterystyka rozdzielczości jest wykresem
przedstawiającym zależność częstotliwości przestrzennej od współczynnika modulacji
luminancji wyrażonego wzorem:
(8.5)
gdzie: Lmax – maksymalna luminancja syntezowanego obrazu,
Lmin – minimalna luminancja syntezowanego obrazu
20%
13
Rys.8.13 Sposób pomiaru zdolności rozdzielczej (a – sygnał wejściowy; b – syntezowany obraz; c –
wykres luminancji syntezowanego obrazu; d – charakterystyka rozdzielczości).
Jednostką częstotliwości przestrzennej jest odwrotność jednostki długości. Zwykle
przyjmuje się że jest to liczba par linii na wysokość/szerokość kadru [lp], lub na milimetr
[lp/mm].
Przestrzenną rozdzielczość układów optycznych można obiektywnie ocenić za
pomocą funkcji przenoszenia modulacji (Modulation Transfer Function – MTF). Przedstawia
ona zależność częstotliwości przestrzennej od współczynnika przenoszenia modulacji.
Współczynnik przenoszenia modulacji jest stosunkiem współczynnika modulacji luminancji
sygnału wyjściowego do współczynnika modulacji luminancji sygnału wejściowego
(Mout/Min). W sytuacji przedstawionej na rys. 8.13, Min = 1, czyli wykres przedstawiony w
części „d” tego rysunku pokazuje funkcję przenoszenia modulacji. Zwykle przyjmuje się, że
maksymalną rozdzielczością jest liczba par linii (ew. na milimetr) dla której funkcja
przenoszenia modulacji spada do 50% wartości maksymalnej.
Jeśli przetwornik syntezujący wyświetla obraz barwny rzeczywista rozdzielczość nie
zależy tylko od rozdzielczości samego przetwornika, ale też od dokładności przestrzennego
sumowania obrazów tworzących pojedynczy punkt na ekranie (piksel). W przypadku
monitorów barwnych pojedynczy piksel tworzą trzy pola w kształcie kół, lub pasków i to jak
blisko siebie się one znajdują ogranicza rozdzielczość wypadkową.
14
Rozdzielczość (zdolność rozdzielcza) syntezującego przetwornika obrazu wynika w
pierwszej kolejności z rozmiarów siatki obrazowej.
Standardy dla komputerów. Rozdzielczość (proporcje):
QVGA 320×240 (4:3), VGA 640×480 (4:3), WVGA 854×480 (18:10), SVGA 800×600
(4:3), XGA 1024×768 (4:3), WXGA 1280×800 (16:10), SXGA 1280×1024 (5:4),
WSXGA 1600×1024 (16:10), SXGA+ 1400×1050 (4:3), WSXGA+ 1680×1050 (16:10),
UXGA 1600×1200 (4:3), WUXGA 1920×1200 (16:10), QXGA 2048×1536 (4:3)
Standardy telewizji analogowej. Rozdzielczość:
PAL 720×576, PAL VHS 320×576 (przybliżona), NTSC 640×482 NTSC VHS 320×482
(przybliżona).
Standardy telewizji cyfrowej. Rozdzielczość:
NTSC (preferowany format) 648×486, D-1 NTSC 720×486, D-1 NTSC (piksele
kwadratowe) 720×540, PAL 720×486, D-1 PAL 720×576, D-1 PAL (piksele kwadratowe)
768×576, HDTV 1280×720 i 1920×1080.
Standardy dla filmu cyfrowego. Rozdzielczość:
Standard Akademii Filmowej 2048×1536, DVD 720×576 i 720×480, Laserdisc 560×360
15
8.4. Pomiary parametrów ekranów
8.4.1. Budowa stanowiska pomiarowego i zasady pomiarów
Stanowisko do pomiarów parametrów ekranów wizyjnych można przedstawić w
formie poniższego schematu blokowego.
Rys.8.14 Schemat stanowiska pomiarowego
Monitor CRT – Monitor marki NEC 15”
Monitor LCD – monitor marki Dell 15”
Komputer PC – Komputer klasy PC służący do uruchamiania aplikacji niezbędnych do
przeprowadzenia pomiarów: „ConquerCam”, „Prążki”, „Ekran”, „Zdjęcie”; oraz
monitorowania wyników. Do komputera podłączone są dwa monitory: CRT i LCD.
Urządzenie do wyznaczanie MTF – Podstawowym elementem urządzenia jest kamera
Media Tech Pixer LED z matrycą CMOS o rozdzielczości 1024x768 podłączona poprzez port
USB z komputerem PC; szerszy opis w punkcie 8.4.3.1.
Kolorymetr – Kolorymetr Gretag Macbeth EyeOne podłączony poprzez port USB z
komputerem PC; szerszy opis w punkcie 8.4.2
8.4.2. Budowa i zasada działania kolorymetru Eye-One
Do pomiarów kolorymetrycznych monitora został użyty kolorymetr firmy
GretagMacbeth o nazwie Eye-One Display 2. Głowica pomiarowa tego urządzenia zawiera
Komputer PC
Monitor LCD
Monitor CRT
Urządzenie do
wyznaczania MTF
Kolorymetr
16
cztery detektory światła zaopatrzone w filtry barwne: jeden o charakterystyce oka ludzkiego
do pomiaru luminancji oraz kontrastu i trzy do pomiaru składowych RGB. Oprogramowanie
wprowadzone do komputera połączonego z badanym monitorem zapewnia wygenerowanie
sygnałów sterujących które nominalnie powinny doprowadzić do uzyskania ściśle określonej
palety barw. Detektory głowicy pomiarowej mierzą faktyczny poziom składowych RGB i
porównują z wartościami niezbędnymi do uzyskania oczekiwanej barwy. Odczytane różnice
pozwalają na wprowadzenie matrycy korygującej sygnały sterujące wyświetlaniem w celu
uzyskania poprawnych kolorów.
Rys.8.15. Głowica pomiarowa Eye-One Display 2
Eye-One pozwala mierzyć takie wielkości jak:
- luminancja w przedziale od 0,05 cd/m2 do 1000 cd/m
2
- temperatura barwowa w przedziale od 4000 K do 12000 K
Dzięki tym pomiarom użytkownik otrzymuje informacje na temat maksymalnej i
minimalnej luminancji, współczynnika gamma i temperatury barwowej. Możliwy jest pomiar
różnych urządzeń: drukarki, skanery, aparaty fotograficzne, projektory i monitory, a także
pomiar oświetlenia zewnętrznego. W przypadku monitorów możliwy jest pomiar zarówno
monitorów kineskopowych, jak i ciekłokrystalicznych.
Do kolorymetru dołączane jest oprogramowanie i1Match 3.6. Pozwala ono na pracę w
trybie Easy i Advanced. W trybie Easy dokonywane zostają pomiary a następnie wyświetlane
ich wyniki. Możliwy jest też zapis skorygowanego profilu barw monitora. Natomiast w trybie
Advanced program oferuje możliwość ustawienia takich parametrów jak luminancja, kontrast,
oraz temperatura barwowa.
17
Rys.8.16. Pomiar parametrów monitora LCD i CRT za pomocą Eye-One
Po rozpoczęciu pomiaru z wykorzystaniem kolorymetru Eye-One, program Match
wyświetla plansze mające na celu lokalizacje położenie urządzenia na ekranie. Następnie
rozpoczyna się właściwy pomiar. Kolorowe plansze zostają wyświetlone we fragmencie
ekranu na którym znajduje się kolorymetr. Kolejno pojawia się cała tablica barw opracowana
przez Gratagmacbeth. Liczy ona 24 barwy, z czego 6 to odcienie szarości. Cykl wyświetlania
barw z tablicy kolorów jest następnie powtarzany, co zapewnia eliminacje błędów
wynikających z nagłej zmiany warunków, np. chwilowego oświetlenia ekranu intensywnym
światłem. Po dokonanym pomiarze zostaje wyświetlony ekran z wynikami.
Rys. 8.17.
Gretag Macbeth Chart
18
8.4.3. Badanie zdolności rozdzielczej metodą funkcji przenoszenia modulacji
8.4.3.1. Budowa urządzenia do wyznaczania funkcji przenoszenia modulacji
Wyznaczenie funkcji przenoszenia modulacji (MTF) polega na odwzorowaniu w
formie mapy bitowej, wzoru paskowego o zmienianej gęstości, wytworzonego na badanym
ekranie. Komputerowa analiza amplitud obserwowanych na obrazie cyfrowym dla rosnących
gęstości pasków, prowadzi do wyznaczenia MTF ekranu i jego maksymalnej rozdzielczości.
Głównym elementem urządzenia do wyznaczania funkcji przenoszenia modulacji jest
kamera internetowa Media-Tech Pixer LED. W kamerze zmieniono odległość soczewki od
matrycy CMOS. Odległość ta została zwiększona o niecałe 5mm, dzięki czemu możliwe jest
uzyskanie ostrego obrazu dla obiektów znajdujących się w odległości około 3cm od soczewki.
Przy tych ustawieniach kamera jest w stanie zarejestrować obraz pojedynczego piksela
ekranu, który na obszarze matrycy CMOS zostaje powiększony do rozmiaru 10x10 punktów.
Takie powiększenie jest wystarczające do wyznaczenia funkcji przenoszenia modulacji drogą
analizy zarejestrowanego obrazu.
Kamera została zamocowana na teleskopowym wysięgniku umożliwiającym jej
rejestrowanie obrazu na ekranie w dowolnym miejscu testowanego monitora. Widok
zewnętrzny zestawu do wyznaczania funkcji przenoszenia modulacji pokazano na rys. 8.18.
Rys. 8.18. Zestaw do wyznaczania funkcji przenoszenia modulacji
Aby wyeliminować wpływ oświetlenia zewnętrznego na rejestrowany obraz ekranu
wykonana została specjalna osłona o wymiarach: 17cm na 24cm. Od strony monitora osłona
19
została pomalowana czarnym matowym lakierem który zapobiega odbijaniu się światła
emitowanego przez ekran.
Kamera została odpowiednio skonfigurowana za pomocą oprogramowania, tak aby
rejestrowany obraz nie podlegał korekcjom takim jak zmiana nasycenia barw, korekta
gamma, czy balans bieli. Tryb pracy został ustawiony na monochromatyczny gdyż w
przeprowadzanych testach ważne są jedynie wartości jaskrawości.
Rys.8.19. Rejestrowanie obrazu ekranu
Obraz z kamery jest przechwytywany przez program ConquerCam, który umożliwia
podgląd obrazu z kamery w czasie rzeczywistym i łatwe zapisanie obrazu do pliku
graficznego w formacie „JPG”. Plik zapisywany jest z minimalną kompresją, tak aby nie
wpłynęło to na wyniki pomiaru.
8.4.3.2. Wyznaczanie funkcji przenoszenia modulacji
Funkcja przenoszenia modulacji zostaje wyznaczona na podstawie analizy pliku
graficznego w formacie „JPG”. W tym celu została napisana seria programów
komputerowych. Zostały one stworzone w języku C# w technologii .NET za pomocą
narzędzia Microsoft Visual Studio 2005.
Najprostszym programem jest generator prążków. Pozwala on wygenerować na
ekranie monitora naprzemienne linie białe i czarne. Umożliwia zmianę szerokości
20
generowanych par linii oraz zmianę ich orientacji na poziomą, bądź pionową. Wygenerowane
przez program na ekranie prążki są następnie rejestrowane przez urządzenie pomiarowe.
Niezbędne jest wygenerowanie i zarejestrowanie prążków o różnych szerokościach, aby
możliwe było wyznaczenie współczynnika modulacji luminancji dla różnych częstotliwości
przestrzennych.
Program do analizy zapisanych plików graficznych z obrazami prążków nazywa się
„Ekran”. Pozwala on otworzyć plik graficzny w formacie „JPG” oraz przeanalizować jego
luminancję i wyznaczyć współczynnik modulacji luminancji dla dowolnego fragmentu
obrazu. Umożliwia zaznaczenie obszaru do analizy w postaci linii zwanej linią analizującą.
Położenie linii analizującej można regulować za pomocą myszki, lub za pomocą pól i
przycisków znajdujących się na pasku zadań programu. Po włączeniu analizy wybranego
fragmentu obrazu przyciskiem „Luminancja” generowany jest w osobnym oknie wykres
luminancji. Obraz graficzny zapisany w formacie „JPG” nie zawiera wprost informacji o
luminancji każdego punktu. Dla systemu PAL, aby ją otrzymać należy przeliczyć wartości
RGB dla każdego punktu na model YUI. Dla danych składowych R, G, B opisujących barwny
obiekt, można utworzyć jego monochromatyczny obraz posługując się zależnością :
Y = 0,229*R + 0,587*G + 0,114*B (8.6)
Gdzie Y określa poziom luminancji.
Przed rozpoczęciem rzeczywistych pomiarów niezbędne jest skalibrowanie
urządzenia. Kalibracja polega na analizie obrazu zarejestrowanego dla prążków o bardzo
małej częstotliwości przestrzennej, których granica przebiega przez środek rejestrowanego
przez kamerę obszaru. Tu zgodnie z założeniami, MTF powinien wynosić 100% lecz
modulacja wyjściowa jest zniekształcona przez kamerę więc powinna zostać skorygowana. Z
tabeli znajdującej się nad wykresem luminancji odczytana zostaje jej najmniejsza i największa
wartość odczytywana przez kamerę i wpisana w odpowiednie pola. Dzięki temu wykres
zostaje przeskalowany według poniższego wzoru:
L = ( Lm – xmin) / (xmax – xmin) (8.7)
gdzie:
L – unormowany poziom luminancji
Lm – poziom luminancji odczytany z pliku graficznego
xmin – dolna wartość luminancji,
xmax – górna wartość luminancji (rys. 8.20).
21
Rys. 8.20. Górna i dolna wartość luminancji
Po skalibrowaniu możliwe jest analizowanie kolejnych plików graficznych dla
różnych szerokości prążków. Po określeniu w programie okresu prążków możliwe jest
odczytanie współczynnika modulacji luminancji zarówno osobno dla każdego obszaru jak i
wartości średniej. Współczynnik modulacji luminancji liczony jest według wzoru:
(8.7)
gdzie:
Lmax – maksymalny poziom luminancji odczytany w danym obszarze
Lmin – minimalny poziom luminancji odczytany w danym obszarze
Po odczytaniu średnich współczynników modulacji luminancji dla różnych szerokości
prążków możliwe jest sporządzenie wykresu funkcji przenoszenia modulacji.
W zestawie znajduje się także jeszcze jeden program: „Zdjęcie”. Służy on do
automatycznego generowania funkcji przenoszenia modulacji zdjęcia wykonanego aparatem
cyfrowym. Zdjęcie testu rozdzielczości jest otwierane w programie, a następnie zaznaczany
jest odpowiedni fragment do analizy. Możliwe jest zaznaczenie prostokątnego obszaru
zawierającego test rozdzielczości zarówno w kierunku pionowym jak i poziomym. Podobnie
22
jak w przypadku programu „Ekran” można tego dokonać za pomocą myszy, lub za pomocą
odpowiednich pól i przycisków w pasku zadań. Po naciśnięciu przycisku „MTF” funkcja
przenoszenia modulacji jest automatycznie generowana w nowym oknie. Wykres MTF może
zostać zapisany do pliku graficznego, a jego współrzędne do pliku tekstowego. Wszelkie
obliczenia potrzebne do wyznaczenia funkcji przenoszenia modulacji są wyliczane według
tych samych wzorów co w przypadku programu „Ekran”. Funkcja MTF zostaje wyznaczona
na podstawie współczynników modulacji luminancji wyliczonych dla każdej linii tworzącej
prostokątne pole pomiaru.
Poza wyżej wymienionymi programami istnieje jeszcze program „Całość”. Łączy on
w sobie działanie wszystkich omówionych powyżej programów. Ze względu na połączenie
wszystkich funkcji nie jest jednak możliwe zastosowanie ograniczeń występujących w
osobnych programach. Użytkownik sam musi wiedzieć co powinien zrobić, a czego nie, żeby
poprawnie przeprowadzić pomiar. W związku z tym, program ten nie został udostępniony
studentom, a jest jedynie wykorzystywany przez autora tej pracy. W oparciu program
„Całość” został przygotowany poniższy opis wszystkich pól i przycisków występujących w
programach składowych.
Okno główne programu
Rys. 8.21. Pasek pól i przycisków wykorzystywanych w programach do wyznaczania funkcji
przenoszenia modulacji.
1 – Otwiera plik do analizy. Dostępny w programie „Ekran” i „Zdjęcie”
2 – Zmniejsza szerokość generowanych prążków o jeden piksel. Dostępny w programie
„Prążki”
3 – Pole umożliwiające wpisanie szerokości generowanych prążków w pikselach. Wartość nie
może być mniejsza niż 1. Dostępne w programie „Prążki”
4 – Zwiększa szerokość generowanych prążków o jeden piksel. Dostępny w programie
„Prążki”
5 – Zmniejsza długość linii analizującej o jeden piksel. Dostępny w programie „Ekran” i
„Zdjęcie”
6 – Pole umożliwiające wpisanie długości linii analizującej. Linia analizująca zaznaczona jest
kolorem czerwonym. Wartość nie może być mniejsza niż 2, ani większa niż odległość od
23
punktu określającego początek linii analizującej do końca otwartego obrazu. Jeśli odległość ta
jest większa program sam ustawi szerokość na maksymalną możliwą. Pole dostępne w
programie „Ekran” i „Zdjęcie”
7 – Zwiększa długość linii analizującej o jeden piksel. Dostępny w programie „Ekran” i
„Zdjęcie”
8 – Przesuwa punkt określający początek linii analizującej o jeden piksel w lewo. Dostępny w
programie „Ekran” i „Zdjęcie”
9 – Pole umożliwiające wpisanie położenia początku linii analizującej w poziomie.
Przesunięcie punktu określającego początek linii analizującej powoduje przesunięcie całej
linii. Wartość nie może być mniejsza niż 0, ani większa niż szerokość otwartego obrazu. Pole
dostępne w programie „Ekran” i „Zdjęcie”
10 – Przesuwa punkt określający początek linii analizującej o jeden piksel w prawo. Dostępny
w programie „Ekran” i „Zdjęcie”
11 – Przesuwa punkt określający początek linii analizującej o jeden piksel w dół. Dostępny w
programie „Ekran” i „Zdjęcie”
12 – Pole umożliwiające wpisanie położenia początku linii analizującej w pionie.
Przesunięcie punktu określającego początek linii analizującej powoduje przesunięcie całej
linii. Wartość nie może być mniejsza niż 0, ani większa niż wysokość otwartego obrazu. Pole
dostępne w programie „Ekran” i „Zdjęcie”
13 – Przesuwa punkt określający początek linii analizującej o jeden piksel w górę. Dostępny
w programie „Ekran” i „Zdjęcie”
14 – Uruchamia analizę luminancji obszaru zaznaczonego przez linię analizującą. Dostępny w
programie „Ekran” i „Zdjęcie”
15 – Zmniejsza zakres wyznaczanie funkcji przenoszenia modulacji o jeden piksel. Dostępny
w programie „Zdjęcie”
16 – Pole umożliwiające wpisanie zakresu wyznaczanie funkcji przenoszenia modulacji.
Mówi o tym ile linii równoległych do linii analizującej zostanie przeskanowanych. Wartość
nie może być mniejsza od 0 i większa od odległości pomiędzy linią analizującą a końcem
otwartego obrazu. Pole dostępne w programie „Zdjęcie”. Koniec zakresu jest symbolizowany
przez czerwoną linię (rys.8.22.). Funkcja MTF zostanie wyznaczona dla linii znajdujących się
w obszarze ograniczonym czerwonymi i niebieskimi liniami. Niebieskie linie nie występują w
programie.
24
Rys.8.22. Zakres wyznaczania funkcji przenoszenia modulacji.
17 – Zwiększa zakres wyznaczanie funkcji przenoszenia modulacji o jeden piksel. Dostępny
w programie „Zdjęcie”.
18 – Uruchamia proces automatycznego wyznaczania funkcji przenoszenia modulacji we
wcześniej określonym zakresie. Dostępny w programie „Zdjęcie”.
19 – Zmienia orientację z poziomej na pionową. Dostępny w programie „Prążki”, „Ekran” i
„Zdjęcie”.
Okno „Luminancja”
Rys. 8.23. Pola i przyciski w oknie „Luminancja”
1 – Zmniejsza okres o jeden piksel.
2 – Pole umożliwiające wpisanie wartości okresu w pikselach. Co ten okres będzie liczona
nowa minimalna i maksymalna luminancja, oraz współczynnik kontrastu.
3 – Zwiększa okres o jeden piksel.
4 – Powoduje automatyczne wyznaczenie odpowiedniego okresu. Pole niedostępne w wersji
programu dla studentów ze względu na szereg kryteriów jakie muszą być spełnione aby
automatycznie wyznaczyć okres.
25
5 – Umożliwia wpisanie dolnego zakresu. Program traktuję tę wartość jako wartość
minimalną (zero). Edycja pola została wyłączona w wersji programu dla studentów.
Wprowadzono automatyczne wyznaczanie dolnego zakresu.
6 – Umożliwia wpisanie górnego zakresu. Program traktuję tę wartość jako wartość
maksymalną (jeden). Edycja pola została wyłączona w wersji programu dla studentów.
Wprowadzono automatyczne wyznaczanie dolnego zakresu.
Okno „MTF”
Rys.8.24. Przyciski w oknie „MTF”
1 – Zapisuje wartości wykresu funkcji przenoszenia modulacji do pliku tekstowego.
2 – Zmienia zakres na osi x z 200-700, na 750-1300 par linii na milimetr.
3 – Zmienia tryb wyświetlania wykresu z linii ciągłej na punkty.
4 – Zapisuje obraz wykresu do schowka. Obraz ten może być wklejony do dowolnego
programu graficznego i zapisany w formie pliku graficznego.
26
8.5. Procedury pomiarowe
8.5.1. Pomiar zdolności rozdzielczej ekranu metodą funkcji przenoszenia modulacji
Pomiar funkcji przenoszenia modulacji ekranu składa się z dwóch części. W pierwszej
części zostaną zapisane na dysku pliki graficzne w formacie „jpg” dla różnej szerokości
prążków pomiarowych, oraz plik graficzny służący do kalibracji urządzenia. W celu
zrealizowania pierwszej części pomiaru należy wykonać poniższe czynności:
Uwaga: Wszystkie kroki należy wykonać kolejno dla monitora CRT i monitora LCD
1) Włączyć komputer PC.
2) Ustawić luminancję testowanego monitora na maksimum.
Rys.8.25. Widok stanowiska pomiarowego
3) Uruchomić program „Conquer Cam” – skrót znajduje się na pulpicie.
4) Przesunąć okno programu „Conquer Cam” na monitor który nie będzie testowany.
5) Uruchomić program „Prążki” – skrót znajduje się na pulpicie.
6) Przesunąć okno programu „Prążki” na monitor który będzie testowany.
7) W programie „Prążki” wygenerować prążki o szerokości 50 pikseli (rys. 8.26.).
27
8) Przysunąć kamerę do ekranu testowanego monitora tak, aby uzyskać ostry obraz
(rozróżnialne piksele).
9) Ustawić okno programu „Prążki” w ten sposób, aby na środku rejestrowanego przez
kamerę fragmentu obrazu znalazła się granica pomiędzy prążkiem białym a czarnym
(rys.8.28).
10) W programie „Conquer Cam” przechwycić obraz z urządzenia pomiarowego i zapisać
w postaci pliku graficznego w formacie „jpg” – nacisnąć prawy przycisk myszy w
oknie programu i wybrać „Save As”.
Uwaga: W folderze „Moje dokumenty” należy stworzyć katalog zawierający w
nazwie datę oraz godzinę odbywania laboratorium z optoelektroniki (np. 081015-15).
W katalogu należy utworzyć podkatalog „CRT” i podkatalog „LCD”. Pliki
zapisywać do odpowiedniego katalogu, zgodnie z typem testowanego monitora. Pliki
nazywać zgodnie z szerokością generowanych prążków.
Rys. 8.26. Przyciski generacji prążków.
11) W programie „Prążki” wygenerować prążki o szerokości 11 pikseli – w ten sam
sposób co w punkcie nr 7.
12) W programie „Conquer Cam” przechwycić obraz z kamery i zapisać w postaci pliku
graficznego – w ten sam sposób co w punkcie nr 10.
13) Punkt nr 11 i nr 12 wykonywać kolejno dla prążków o szerokości 9, 7, 5, 3, 1 pikseli.
14) Zamknąć program „Prążki” i program „Conquer Cam”
15) Odstawić kamerę
Uwaga: Po zamknięciu program „Conquer Cam” minimalizuje się, aby go wyłączyć należy nacisnąć prawy przycisk myszy na jego ikonie i wybrać „Exit” (Rys.8.27.)
28
Rys.8.27. Zamykanie programu Conquer Cam.
• Drugą częścią pomiaru funkcji przenoszenia modulacji ekranu jest kalibracja oraz
analiza zapisanych plików graficznych. W celu zrealizowania tej części pomiaru
należy wykonać poniższe czynności:
16) Włączyć program „Ekran” – skrót znajduje się na pulpicie.
17) W oknie programu „Ekran” otworzyć plik graficzny zarejestrowany dla szerokości
prążków 50 pikseli – wcisnąć przycisk „Otwórz”, a następnie wybrać odpowiedni plik
graficzny.
18) Ustawić linię analizującą o długości około 400, na środek ekranu. Aby to zrobić
należy wcisnąć lewy przycisk myszki w punkcie gdzie ma zaczynać się linia
analizująca, a następnie przeciągając kursor i puścić lewy przycisk myszki w punkcie
gdzie linia analizująca ma się kończyć.
Uwaga: Linia analizująca nie może przebiegać wzdłuż granicy dwóch sąsiednich
rzędów pikseli.
Rys.8.28. Przykładowe ustawienie linii analizującej, oraz opis pól i przycisków w oknie
„Ekran”.
29
19) Nacisnąć przycisk „Pomiar” znajdujący się na pasku zadań w oknie „Ekran”.
20) Pojawi się nowe okno: „Luminancja” które należy przesunąć na ekran drugiego
monitora.
21) Nacisnąć przycisk „Luminancja” w oknie „Ekran”, wykres luminancji zostanie wtedy
przeskalowany (rys.8.30).
22) Otworzyć plik graficzny zarejestrowany dla szerokości prążków 11 pikseli.
23) W oknie „Luminancja” ustawić odpowiedni okres (rys.8.29)
Jeśli szerokość prążków jest większa niż 7 okres powinien być równy długości linii
analizującej, jeśli szerokość prążków jest mniejsza niż 7 wtedy:
Dla monitora LCD Dell okres obliczamy ze wzoru: szerokość prążków x 26, czyli
dla szerokości prążków równej 7, mamy okres równy 182.
Dla monitora CRT Nec okres oblicza się ze wzoru: szerokość prążków x 23, czyli
dla szerokości prążków równej 7, mamy okres równy 161.
.
Rys.8.29. Opis pól w oknie „Luminancja” oraz wykres luminancji przed przeskalowaniem.
30
Rys.8.30. Wykres luminancji po przeskalowaniu
prążków równej 7, mamy okres równy 154.
24) Nacisnąć przycisk „Luminancja” znajdujący się na pasku zadań w oknie „Ekran”.
25) W oknie „Luminancja” odczytać średni kontrast z górnego wiersza tabeli.
26) Punkty od 22 do 25 wykonywać kolejno dla plików graficznych zarejestrowanych dla
coraz mniejszej szerokości prążków, każdorazowo notując średni kontrast.
27) Zamknąć program „Ekran”.
28) Jeśli przetestowany był tylko monitor LCD, należy powtórzyć cały proces od punktu 1
dla monitora CRT
Uwaga: Po zakończeniu pomiarów katalog z plikami graficznymi należy skasować.
8.5.2. Pomiar równomierności podświetlenia ekranu, luminancji i temperatury
barwowej
1) Włączyć komputer PC.
2) Uruchomić program Eye-One Match 3 (skrót na pulpicie).
3) Ustawić luminancję i kontrast monitora CRT na 100%, zaś monitora LCD na 50%.
31
4) Wybrać profil „Easy” i nacisnąć strzałkę w prawo znajdującą się w prawym dolnym
rogu.
5) Wybrać właściwy typ testowanego monitora i nacisnąć strzałkę w prawo.
6) Ustawić kolorymetr na środku testowanego ekranu i nacisnąć strzałkę w prawo.
7) Po zakończonym pomiarze odczytać maksymalną i minimalną luminancję, a następnie
nacisnąć strzałkę w prawo.
8) Wykonać punkty od 4 do 7 ustawiając kolorymetr kolejno w dwóch przeciwległych
rogach ekranu.
9) Dla monitora LCD, ustawić temperaturę barwową kolejno na 9300K i 6500K i
wykonać punkty od 4 do 7, odczytując każdorazowo zmierzoną temperaturę barwową
Uwaga: Pomiarów należy dokonać zarówno dla monitora LCD, jak i CRT.
Pytania kontrolne 1. Opis światła: fizyczny psychofizyczny, psychofizjologiczny (tabela), prawa
Grassmana.
2. Układ kolorymetryczny: -składowe i współrzędne trójchromatyczne, wykres
chromatyczności x,y, wyznaczanie długości fali dominującej i czystości
pobudzania.
3. Pojęcie temperatury barwowej w powiązaniu z prawami Plancka i Wiena. Narysować
wykresy ilustrujące te dwa prawa.
4. Co to jest rozdzielczość (zdolność rozdzielcza) i w jaki sposób może być
definiowana? Zinterpretuj pojęcie Funkcji Przenoszenia Modulacji posługując się
odpowiednim wykresem.
5. Jak dokonywany jest pomiar MTF w ćwiczeniu? Na czym polega kalibracja i kiedy
jest przeprowadzana?
32
33
--------------------------------------------------------------------------------------------------
8.5.3. Pomiar zdolności rozdzielczej aparatu fotograficznego metodą funkcji
przenoszenia modulacji (nie wchodzi w zakres ćw. 8)
Aby przeprowadzić pomiar funkcji przenoszenia modulacji aparatu fotograficznego należy
wykonać poniższe czynności:
1) Włączyć komputer PC.
2) Uruchomić program „Zdjęcie”.
3) Za pomocą przycisku „Otwórz”, w oknie „Zdjęcie”, otworzyć plik graficzny z
zarejestrowanym obrazem testowym.
4) Aby przeprowadzić kalibrację należy ustawić linię analizującą tak, żeby przecinała
jasne, jak i ciemne obszary zdjęcia (rys.8.31). Można to wykonać wciskając lewy
przycisk myszki w punkcie gdzie ma zaczynać się linia analizująca, a następnie
przeciągając kursor i puścić lewy przycisk myszki w punkcie gdzie linia analizująca
ma się kończyć.
Rys.8.31. Opis pól i przycisków do ustawiania położenia linii analizującej, oraz przykładowe
położenie linii analizującej przed kalibracją
5) Nacisnąć przycisk „Pomiar” znajdujący się na pasku zadań w oknie „Zdjęcie”.
34
Rys.8.32.Wykres luminancji przed przeskalowaniem.
7) Nacisnąć przycisk „Luminancja” w oknie „Ekran”, wykres luminancji zostanie wtedy
przeskalowany (Rys.8.33).
Rys.8.33. Wykres luminancji po przeskalowaniu
35
8) Ustawiamy linię analizującą na początku testu rozdzielczości (tam gdzie rozdzielczość
jest równa 200), natomiast linię określającą zakres pomiaru MTF na końcu testu
rozdzielczości (tam gdzie rozdzielczość wynosi 700). Długość linii analizującej musi
być taka, żeby objąć wszystkie prążki na teście rozdzielczości w jego najwęższym
miejscu (Rys.8.34).
Rys.8.34. Pola i przyciski do zmiany zakresu pomiaru MTF, oraz poprawne ustawienie linii
analizującej i zakresu pomiaru MTF
Uwaga: Po wstępnym ustawieniu położenia linii analizującej, oraz zakresu
pomiaru MTF za pomocą myszki, należy przeprowadzić precyzyjne ustawienia
za pomocą pól i przycisków znajdujących się na pasku zadań.
9) Po ustawieniu zakresu pomiaru należy wcisnąć przycisk „MTF”, znajdujący się na
pasku zadań okna „Zdjęcie”.
10) Pojawi się nowe okno: „MTF” w którym zostanie przedstawiony wykres funkcji
przenoszenia modulacji. Wykres ten należy zapisać w postaci graficznej naciskając
przycisk „Print Screen” znajdujący się na pasku zadań okna „MTF”. Obraz wykresu
36
zostanie zapisany w schowku i może być wklejony do dowolnego programu
graficznego (Rys.8.35).
Rys.8.35. Opis przycisków w oknie „MTF”, oraz wykres funkcji przenoszenia modulacji.
11) Punkty nr 8 i nr 9 należy wykonać raz jeszcze, jednak dla testu rozdzielczości od
rozdzielczości 750 do 1300 (węższych pasków).
12) Po wygenerowaniu wykresu funkcji przenoszenia modulacji należy zmienić jego
zakres przyciskiem „Zakres” znajdującym się na pasku zadań okna „MTF” (Rys.8.36).
13) Następnie należy zrealizować punkt nr 9 i nr 10, czyli wygenerować wykres i zapisać
go do pliku graficznego.
37
Rys.8.36 Wykres funkcji przenoszenia modulacji dla rozdzielczości 750 – 1300.