Разрешение в линиях на мм, пикселах на дюйм

Разрешающая способность в линиях на мм количественно равна максимальному числу штрихов (линий), приходящихся на 1 мм оптического изображения специальной испытательной таблицы (миры), получающихся в этом изображении раздельно.^[13]

Фотоматрица оцифровывает (разделяет на кусочки — «пикселы») то изображение, которое формируется объективом фотоаппарата. Но, если объектив в силу своей недостаточно высокой разрешающей способности передаёт ДВЕ светящиеся точки объекта, разделённые третьей чёрной, как одну светящуюся точку на ТРИ подряд расположенных пиксела, то говорить о точном разрешении изображения фотоаппаратом не приходится.

Маленькие матрицы с большой разрешающей способностью (более 10 эффективных Мп) требуют и от оптики большой разрешающей способности.

Возьмем для примера матрицу CCD 1/1,8" (7,18х5,32 мм) в кадре 4/3 (Total Pixels 3584х2688), разрешение 9633792 пикселов. 70 % площади матрицы занимают 28901376 фотодиодов.

Считаем эффективную площадь матрицы:

P = = 26,73 мм² (Где 0,7 — коэффициент Келла).

На 1 мм² приходится 28901376/26,73832 ≈ 1080897 фотодиодов ≈ 360299 пикселов. (Или 9633792 пикселов/26,73 мм² = 360299 пикселов/мм²) √360299 ≈ 600 линий на миллиметр.

Объектив этого компактного цифрового фотоаппарата должен иметь разрешающую способность более 600 lpm (lines per millimeter) (линий на миллиметр).

У современных цифровых фотоматриц разрешающая способность определяется количеством пикселов на дюйм — ppi (англ. pixels per inch), при этом размер пиксела варьируется у разных фотоматриц в пределах от 0,0025 мм до 0,0080 мм, а у большинства современных фотоматриц он равен 0,006 мм.

Некоторые разработчики видеокамер, ПЗС и КМОП-матриц, считают разрешение системы (в линиях) равным количеству считываемых с матрицы пикселов, разделенному на 1,5. Поскольку при оценке разрешающей способности объектива принято измерение в парах чёрной и белой линий миры Фуко на мм (определяющих не одиночный пик, а пространственную частоту), то коэффициент пересчета разрешения матрицы в пары линий требует поправочного коэффициента 3,0.^[19][14]

Необходимо учитывать, что критерий Найквиста-Котельникова действует только в том случае, если спектр входного сигнала ограничен максимальной синусоидальной частотой, равной или большей удвоенной верхней частоты спектра. Кроме того, функция финитна, для восстановления сигнала требуется использовать идеальный фильтр низких частот^[20] При оцифровке же изображений не соблюдается ни одно из условий. Таким образом, имеется возможность вычислять максимальные значения разрешения ПЗС- или КМОП-матрицы, в случае отсутствия дополнительных фильтров при обработке изображения при помощи формул:

, ,

где Ys — динамически устойчивое разрешение, Yns — динамически неустойчивое разрешение, Nw — количество пикселов матрицы по длинной стороне кадра, Lw — размер матрицы по длинной стороне кадра.