To skąd się bierze pojęcie częstotliwość próbkowania, częstotliwość Nyquist'a?Zamieszczone przez KuchateK
Zapoczątkowałem wątek na grupie dyskusyjnej:
http://groups.google.pl/group/pl.rec...a8d6a54416a5db
Przyznam, że coraz bardziej zaczynam mieć mętlik w głowie
Kuchatek, z całym szacunkiem dla Twojej wiedzy, ale tutaj totalnie zamieszałeś.Wlasnie z takiego "analogowego" sygnalu z matrycy biora sie bzdury o elektrycznych czy programowych filtrach AA w dslr'ach
Ale to taka pulapka dla nieuwaznych
Tam nie ma probkowania. Jest dokladnosc wagi napiecia z pixeli wyrazona owymi 12 bitami, ale nie ma probkowania ani w czasie ani w przestrzeni... Gdyby bylo probkowanie bylo by owe 12 bitow na sekunde czy metr.
1. Sygnał z samej matrycy jest ANALOGOWY. Trafia on następnie na przetwornik A/D. Przetwornik(i) może być umieszczony na strukturze matrycy lub w chipsecie aparatu.
2. Filtr AA w postaci programowej występuje w DSLrach Kodaka.
3. Próbkowanie w przestrzeni występuje - wymuszone jest przez samą budowę matrycy (piksele).
4. 12 bitów nie dotyczy próbkowania tylko kwantyzacji próbek.
5. 12bit/próbkę można też przeliczyć na kategorię przestrzeną ("na metr" jak napisałeś) - otrzymujemy precyzje zapisu albo na czas ("na sekundę") - otrzymujemy wielkość strumienia danych które przetwarza DIGIC.
@Cyborg:
Zdaję sobie sprawę, że masz niezłą wiedzę na ten tamat. Wyjaśnij mi tak na chłopski rozum działanie filtra AA i efekt mory zniwelowany tym filtrem na przykładzie rozdzielczości matrycy 350D.
Z góry dziękuję i proszę o cierpliowość
E tam wiedzę. Zastanawiałem się kiedyś jak to wszystko musi działać i doszedłem do następujących wniosków:@Cyborg:
Zdaję sobie sprawę, że masz niezłą wiedzę na ten tamat. Wyjaśnij mi tak na chłopski rozum działanie filtra AA i efekt mory zniwelowany tym filtrem na przykładzie rozdzielczości matrycy 350D.
Z góry dziękuję i proszę o cierpliowość
Jak nie ma filtra AA to są następujące problemy:
1. Mora. Jak w obrazie trafimy na coś, co ma wyraźną, równomierną częstotliwość przestrzenną (np. ogrodzenie, wzór tkaniny, itp.) i ta częstotliwość jest zbliżona do częstotliwości próbkowania (lub jej całkowitej wielokrotności / podziałowi) następuje interferencja. Jak działa interferencja opisano w wielu miejscach. W każdym razie co któryś piksel następuje wzmocnienie sygnału i są widoczne prążki - mora.
2. Zafarb na krawędziach (dotyczy tylko matryc z filtrem Bayera). Jak w obrazie występuje wyraźna granica między jasnym a ciemnym, to jasne piksele na tej granicy trafiają np. na linię pikseli niebieskich, a sąsiednia linia pikseli czerwonych tonie już w ciemnościach. W takiej sytuacji, po interpolacji danych z matrycy w wynikowej bitmapie uzyskujemy krawędź w kolorze niebieskim. Jest to szczególnie widoczne, gdy krawędź jest dokładnie pozioma/pionowa.
Takie wady były widoczne w pierwszych aparatach cyfrowych i pamiętam jak dziennikarze się nad tym pastwili.
Rozwiązaniem jest odpowiednie uśrednienie obrazu tak, aby obraz z jednego punktu trafiał też na sąsiednie (grupy) pikseli. Wtedy częstotliwość próbkowania jakby się rozmywa i zjawisko interferencji występuje w dużo mniejszym stopniu. Jakby co, mogę porobić jakieś poglądowe rysunki / tabelki w wolnej chwili (kiedy to będzie?).
Wydawało by się, że takie uśrednianie można wykonać w postprocesingu poprzez odpowiednią modyfikację algorytmu uśredniania kolorów (brać średnią z większego otoczenia). I tym tropem poszedł Kodak. Niestety efekt końcowy jest daleki od ideału. Przykłady można zobaczyć w sieci. Zaletą takiego rozwiązania jest jednak to, że cały filtr AA można by w takim przypadku wyłączyć nie tracąc ostrości obrazu, bo efekt mory występuje tylko na niewielkiej ilości zdjęć (musi się trafić odpowiedni temat).
Inną drogą jest zastosowanie optycznego filtra, który trochę rozmywa obraz przed samą matrycą. Tą drogą poszła reszta producentów. W różnych markach, a nawet w różnych modelach aparatów próg działania filtra jest różnie ustawiony. Stad mówi się o słabszych lub mocniejszych filtrach AA. Efekt końcowy przy typowych zdjęciach jest niezły (co widać), ale wada tego rozwiązania jest taka, że nie da się tego wyłączyć, a jak pisałem, filtr AA przydaje się tylko w niektórych miejscach niektórych kadrów.
Rozpatrujac pixele pojedynczo tak, mozna to uznac za analogowy i teoretycznie to jest przetwornik A/D.
Ale bedac dokladniejszym niestety tak nie jest. Wyjdz z definicji sygnalu czy przetwornika i zobaczysz
Do pelnowartosciowego przetwornika oprocz rozdzielczosci w bitach powinien miec tez rozdzielczosc wyrazona czasem albo przestrzenia. Ten przetwornik tego drugiego parametru nie posiada i sygnal ktory mierzy nie jest uzalezniony od czasu ani przestrzeni.
Tak naprawde prawdziwym przetwornikiem analogowo cyfrowym zamieniajacym sygnal analogowy na cyfrowy moze byc dopiero zespol zlozony z matrycy i tego przetwornika a/d.
Ale druga czesc w sumie jest zbedna. Nadal podciagajac to pod definicje sygnalu cyfrowego nie ma znaczenia, ze nasz obraz cyfrowy zapisany jest w postaci elektronow zlapanych przez komorki na matrycy, w postaci szerego cyfr na kartce czy nieco dalej w pamieci.
Sam mi przyznajesz racje. To matryca dokonuje probkowania i to ona jest przetwornikiem.3. Próbkowanie w przestrzeni występuje - wymuszone jest przez samą budowę matrycy (piksele).
To ze ona nie zapisuje sygnalu bezposrednio do pamieci a korzysta z dodatkowego duperela liczacego elektrony aby zapisac je jako liczby do pamieci dla digica nie ma znaczenia. Sygnal poza pixelami z matrycy jest juz cyfrowy, choc zapisany analogowo elektronami.
Czy jak zapisze na wielkiej karce szereg wartosci rgb w kratkach to zrobi to mi z obrazu obraz analogowy i ciagly? Niestety nie.
Tak samo wysylajac te liczby komus swiatlowodem nie zmienia tych danych na postac analogowa i nie niweluje cyfrowosci, mimo ze po drodze moze byc wiele przetwornikow zamieniajacych to na analogowe swiatlo, napiecie i znow na liczby gdzies w pamieci.
Ja wiem ze elektrykom i elektronikom to ciezko zrozumiec, bo dla nich napiecie to analog, ale niestety w tym przypadku to nie jest do konca prawda. Nie operujemy tu na napieciach a na obrazie.
5. 12bit/próbkę można też przeliczyć na kategorię przestrzeną ("na metr" jak napisałeś) - otrzymujemy precyzje zapisu albo na czas ("na sekundę") - otrzymujemy wielkość strumienia danych które przetwarza DIGIC.[/QUOTE]4. 12 bitów nie dotyczy próbkowania tylko kwantyzacji próbek.
Zgoda, ale do pelnego zapisu na metr (skoro o obrazie) oprocz kwantyzacji dokonanej przez "to cos a/d" potrzeba tez drugiej czesci okreslajacej rozdzielczosc (probkowanie), czyli matrycy.
Calosc wyglada tak ze matryca dokonuje probkowania a przetwornik a/d kwantyzacji.
Ale mowiac ogolnie o samym obrazie jako calosci to matryca jest przetwornikiem. Choc zapisuje wartosc analogowo elektronami to jednak mimo wszystko ona dokonuje digitalizacji. Wszystko dalej to juz pixele. Choc mamy to bez dokonanej kwantyzacji zapisane analogowo to jednak sa to cyfrowe pixele.
Aliasing jesli mogl to juz wystapil i nic z tym nie da sie obecnie za bardzo zrobic.
To byla biedna namiastka i ratowanie badziewia czym sie dalo (podobnie jak szumy latane odszumiarkami w puszkach nikona). W praktyce nie dzialal wogole a ilosc artefaktow byla masakryczna.2. Filtr AA w postaci programowej występuje w DSLrach Kodaka.
Aliasing na obrazie wystapi przy podziale go na pixele. To co potem bedziesz dlubac z elektronami czy cyferkami w pamieci juz niestety wiele nie pomoze. Jeszcze nie bylo takiego magika ktoremu sie udalo.
Kodak sprzedawal do tych matryc prawdziwy optyczny filtr AA za jakies 1000 dolcow
...
Bayery maja pixele ulozone w kratke, wiec jak niby chcesz trafic na linie pixeli niebieskich? To o czym piszesz moglo by byc problemem przy najgorszym mozliwym algorytmie interpolacji. Przy czyms nieco bardziej zaawansowanym jak "nearest neighbor" ma minimalne szanse wystapic.
...
NO właśnie. Zostałem zmylony przez słowo częstotliwość. Częstotliwość jest to wielkość w stosunku do czasu. Kwantyzacja nie zależy od częstotliwości ale od ustalonych progów kwantyzacji. Zastanawia mnie fakt użycia słowa częstotliwość próbkowania - w kwantyzacji takiego tworu nie ma. Podobnie jak czestotliwość Nyquista - co to za częstotliwość?
Czestotliwosc przy sygnalach moze byc tez polozeniem w przestrzeni, nie tylko czasem. Obrabiajac obraz obrabiamy "cos gdzies", pixele na dwuwymiarowej plaszczyznie. Nasza czestotliwosc to rozdzielczosc umieszczenia tych pixeli.
Dalsza kwantyzacja tymi 12 bitami to juz lepszy albo gorszy sygnal cyfrowy
...
No więc dobrze. Jeżeli chcesz przejść na formalny język definicji OK.Rozpatrujac pixele pojedynczo tak, mozna to uznac za analogowy i teoretycznie to jest przetwornik A/D.
Ale bedac dokladniejszym niestety tak nie jest. Wyjdz z definicji sygnalu czy przetwornika i zobaczysz...
1. Matryca dokonuje dyskretyzacji przestrzennej obrazu.
2. Następnie następuje zmiana dziedziny dyskretyzacji z przestrzeni na czas, bo przetworników A/D jest (znacząco :-) ) mniej niż pikseli.
3. Następuje kwantyzacja sygnału w przetworniku A/D.
Etapy 1 i 3 są niezbędne w procesie zamiany obrazu na dyskretną postać cyfrową. Etap 2 jest potrzebny ze względów technicznych.
Sygnał po procesie 1 ma postać analogową zdyskretyzowaną, po procesie 3 cyfrową zdyskretyzowaną.
A co do Twojej interesującej tezy, że "druga część jest w sumie zbędna" to przypomnij sobie zasadę działania telewizora CRT albo analogowej kamery wideo. Tam też był sygnał zdyskretyzowany (w 1 kierunku) i nikt nie mówił o cyfrowości.
Nie wiem tylko po co ten przytyk do "elektroników"? Zawodowo jestem bardziej zbliżony do przetwarzania obrazów niż do elektroniki :-)
@Kuchatek:
Encyklopedia podaje:
Częstotliwość określa liczbę cykli zjawiska okresowego występujących w jednostce czasu.
A to o czym piszesz, to najbliżej pasuje do rozdzielczości niż częstotliwości.
Uprawnienia umieszczania postów
Odpowiedz z cytatem