SFR 테스트 차트 설치 및 사진 촬영
Imatest SFR은 디지털 카메라의 공간 주파수 응답 (변조 전달 함수, MTF) 을 측정하는 방법으로, 선명도: 무엇이며 어떻게 측정하는가 에서 설명한 것처럼 경사진 가장자리 (밝은 곳에서 어두운 곳으로) 타겟을 사용합니다. 웨지 차트나 정현파 차트(예: 로그 주파수 )처럼 MTF를 시각적 으로 명확하게 보여주지는 않지만, 보다 정확한 정량적 측정값을 제공하며 공간 활용도도 훨씬 높습니다.
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| 이전 ISO 12233:2000 테스트 차트(왼쪽) 에서 빨간색 사각형은 Imatest SFR 크롭 부분을 나타냅니다. 새로운 ISO 12233:2014 테스트 차트 (오른쪽 - eSFR ISO 에서 높은 수준의 자동화 지원) | |
Imatest SFR은 색수차 와 노이즈 도 측정합니다. 표준화된 선명도 알고리즘을 사용하여 선명도 처리 정도가 다른 카메라들을 비교할 수 있습니다(카메라 개발이나 렌즈 테스트에는 권장 하지 않습니다 ).
이 지침은 보다 직관적인 인터페이스를 통해 동일한 계산을 수행하는 Rescharts 경사 모서리 SFR 모듈에도 적용됩니다.
SFRplus 및 eSFR ISO 모듈은 특수 테스트 차트를 사용하여 동일한 경사 모서리 계산을 수행하며, 자동 영역 선택 기능을 통해 다양한 이점 을 제공 합니다 . MTF 테스트를 처음 시작하는 경우, 사용 가능한 형상이 요구 사항에 부합한다면 이 두 가지 차트/모듈 조합 중 하나를 사용하는 것이 좋습니다.
Imatest SFR의 기원 MTF/SFR 계산 알고리즘은 Peter Burns가 작성한 Matlab 프로그램인 sfrmat에서 가져왔습니다.  ISO 12233 표준을 구현하기 위해 개발된 Imatest SFR은 향상된 에지 검출, 렌즈 왜곡 처리 개선, 훨씬 더 상세한 출력 등 다양한 개선 사항을 포함하고 있습니다. 자세한 설명은 여기에서 확인할 수 있습니다. 원본 MATLAB 코드는 Peter Burns의 웹사이트 에서 구할 수 있습니다. sfrmat 2.0 결과를 Imatest 와 비교할 때 다음 사항에 유의하십시오. sfrmat에 OECF(톤 응답 곡선) 파일을 입력하지 않으면 톤 응답 곡선이 없는 것으로 간주합니다. 즉, 감마(gamma ) 값이 1입니다. Imatest 의 기본 감마 값은 0.5이며, 이는 일반적인 디지털 카메라 값입니다. sfrmat와 좋은 결과를 얻으려면 감마 값을 1로 설정해야 합니다. |
Imatest Master는 거의 모든 각도의 모서리를 분석할 수 있습니다. 최상의 결과를 얻으려면 정확한 수직, 수평 및 45도 모서리는 피하십시오.
목표물을 획득하고, 조립하고, 사진을 촬영합니다.
요약
- 테스트 차트를 구하세요
- 차트를 인쇄 하거나 LCD 화면에 패턴을 표시하세요.
- 인쇄된 도표들을 모아서 목표물을 만드세요.
- 목표물을 촬영하세요.
- 팁: 조명 | 거리 | 노출 | 피사체 촬영
- 테스트 차트 인쇄 품질
깨끗하고 선명하며 직선적인 흑백 또는 어두운 부분과 밝은 부분의 경계면이라면 어떤 이미지든 Imatest SFR 검사를 실행할 수 있습니다. 단색 영역은 매끄럽고 균일해야 하며, 한쪽은 어둡고 다른 쪽은 밝아야 합니다. 최상의 결과를 얻으려면 명암비가 10:1을 넘지 않아야 하며, ISO 12233:2014 표준에서는 4:1을 권장합니다.
검사표를 구하세요.
시험 차트를 얻는 데에는 여러 가지 방법이 있습니다.
- Imatest 스토어 에서 차트를 구입하세요 . SFRplus 또는 eSFR ISO 차트를 강력히 권장합니다. ISO 12233(QA-72) 또는 QA-77 차트도 사용은 가능하지만 권장하지 않습니다(또한 더 이상 ISO 12233 표준에 포함되지 않습니다). 이 (2012년 이전) ISO 12233:2000 차트는 명암비가 매우 높아(>=40:1) 정확도가 떨어지는 경우가 많으며, 네 모서리와 같이 중요한 영역의 가장자리를 제대로 활용하지 못하는 등 공간 낭비가 심합니다.
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미세 현미경 작업에는 SFRplus 크롬 도금 유리 차트를 권장합니다. 에드먼드 옵틱스(Edmund Optics)의 정밀 론치 눈금자(Precision Ronchi Ruling) 는 여러 종류가 있는데, 대비가 최적 수준보다 높고 한 방향으로만 가장자리가 나타나지만(양방향, 즉 정사각형이나 바둑판 무늬가 더 좋음) 일부 용도에는 적합할 수 있습니다. 한 줄 쌍당 최소 40픽셀(50~100픽셀이면 더욱 좋음)이 나오는 lp/mm 값을 선택하십시오. 사진 촬영 시에는 눈금자를 약 5도 정도 기울여야 합니다.
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- Imatest 테스트 차트 모듈에서 생성된 파일을 사용하여 테스트 이미지를 만들고 인쇄할 수 있습니다. 다양한 구성, 명암비 및 강조 색상을 사용할 수 있습니다. 10:1에서 2:1 사이의 명암비를 권장합니다. (ISO 12233:2014 표준에서는 4:1 명암비를 권장합니다.) ISO 12233:2000 차트에 비해 여러 가지 장점을 제공하는 SFRplus 및 eSFR ISO를 포함한 다양한 구조화된 벡터 그래픽(SVG) 차트를 사용할 수 있습니다.
비선형 신호 처리 및 차트 대비 Imatest SFR은 차트 대비에 비교적 둔감하지만(MTF는 낮은 공간 주파수에서 100%로 정규화됨), 측정된 SFR은 카메라의 비선형 신호 처리 , 즉 인접 픽셀의 내용에 따라 달라지는 처리로 인해 차트 대비의 영향을 받는 경우가 많습니다. 따라서 이미지 전체에 걸쳐 처리 방식이 달라질 수 있습니다. 비선형 처리는 디지털 카메라에서 거의 보편적으로 사용됩니다( dcraw를 사용하여 RAW 이미지를 사용하면 이를 피할 수 있음). 비선형 처리는 화질을 향상시키지만 측정을 복잡하게 만듭니다. 비선형 처리는 크게 두 가지 형태로 나타납니다.
패턴마다 신호 처리 방식이 다릅니다. 경사형 가장자리 차트와 지멘스 스타 차트는 ISO 12233:2014 표준에 포함된 두 가지 차트 구성으로, 특히 주목할 만한 가치가 있습니다. 신호 처리 알고리즘은 독점 기술이며, 제조업체가 만족스러운 이미지를 생성하기 위한 "비밀 병기"의 일부입니다. 이러한 알고리즘은 매우 다양하지만 몇 가지 일반적인 특징을 도출할 수 있습니다. 대부분의 카메라는 이미지 전체에 걸쳐 노이즈 감소 및 선명도 향상 기능을 균일하게 적용하지 않습니다 . 이러한 이유로 클리핑이 발생하지 않을 정도로 비교적 대비가 높은 가장자리와 상대적으로 대비가 낮은 가장자리를 모두 촬영하는 것이 유용할 수 있습니다. 가장자리 대비는 Imatest 테스트 차트를 사용하여 선택할 수 있습니다. 평균 밝은 픽셀 레벨과 어두운 픽셀 레벨(전환 영역에서 벗어난 부분) 및 감마에서 도출된 차트 대비 추정치는 SFR 및 Rescharts Slanted-edge SFR 의 여러 위치에 표시됩니다. (추정 차트 대비 = (밝은 영역의 평균 픽셀 레벨/어두운 영역의 평균 픽셀 레벨)^(1/감마)) 로그 F-대비 모듈에서는 비선형성을 심층적으로 분석합니다. |
차트를 인쇄하세요
고품질 잉크젯 사진 프린터를 사용하여 반광택, 광택지 또는 고품질 무광택 용지에 테스트 이미지를 인쇄하십시오 . 또는 전문 사진 현상소에 인쇄를 의뢰할 수도 있습니다. Dry Creek Photo는 훌륭한 인쇄 업체 목록을 제공합니다. 작은 차트를 인쇄하는 경우, 중앙과 가장자리의 선명도를 측정하기 위해 여러 장 인쇄하십시오. 가장자리가 육안으로 깨끗하고 선명하게 보이는지 확인하십시오. 좋은 확대경이나 루페를 사용하여 자세히 살펴보십시오. 차트 품질에 대한 자세한 설명은 아래의 "차트 품질 및 거리" 부분을 참조하십시오.
비트맵 차트는 촬영 시 약 5.7도(2도에서 7도 사이는 허용)로 기울이는 것이 좋습니다. 5.7도 기울어진 상태는 가장자리에 있는 눈금 표시가 중앙과 수직 또는 수평으로 정렬될 때입니다. 이는 오른쪽의 빨간색 선으로 표시되어 있습니다. Imatest Master는 거의 모든 각도의 가장자리를 분석할 수 있지만, 최상의 결과를 얻으려면 정확한 수평, 수직 및 45도 각도의 가장자리는 피해야 합니다.
비트맵 차트는 가장자리가 더 선명하게 인쇄되도록 하기 위해 직선으로 인쇄하고 물리적으로 기울여서 인쇄합니다. 만약 기울어진 각도로 인쇄하면 프린터 도트 패턴으로 인해 들쭉날쭉 한 현상이 발생할 수 있습니다. 5.71° 각도(tan -1 (0.1))는 10분의 1 오프셋입니다. SVG 차트는 기울임에 덜 영향을 받습니다.
차트를 모아서 사진 촬영용 표적을 만드세요.
다음 타겟은 "저비용 테스트 랩 구축" 에서 자세히 설명되어 있습니다. 이 타겟을 사용하여 렌즈 성능을 중심부, 가장자리, 그리고 네 모서리 부근에서 측정할 수 있습니다. 중심부 좌우에 있는 Log F-Contrast 및 Star 차트는 렌즈 테스트에 필수적인 것은 아니며, 신호 처리 정보를 제공합니다. 다양한 차트 배열과 추가 차트(예: X-Rite Colorchecker)를 사용할 수도 있습니다. 저희는 2009년부터 대부분의 렌즈 테스트에 SFRplus 차트를 사용해 왔습니다.
인쇄된 차트는 스프레이 접착제(예: 3M ™ 77 또는 Photo Mount) 또는 양면 테이프(예: 3M ™ Positionable Mounting Tape 568, 16인치 및 24인치 너비로 제공)를 사용하여 32 x 40인치 또는 40 x 60인치 크기의 1/2인치 두께 검정색 폼 보드에 부착합니다. 컬러체커를 사용하는 경우, 어두운 곳에 보관할 때 쉽게 제거할 수 있도록 벨크로를 사용하는 것이 좋습니다. 1/2인치 두께의 폼 보드는 더 얇은 보드보다 평평한 상태를 유지합니다. 검정색 보드는 흰색 보드보다 플레어 현상을 줄여줍니다. (플레어 현상은 렌즈 요소 사이와 렌즈 배럴 내부에서 반사되는 빛으로, 이미지 대비를 저하시킵니다.)
 | LCD 모니터(데스크톱 또는 노트북)의 가로 또는 세로 가장자리 이미지를 테스트 대상으로 사용할 수도 있습니다. 단, 모니터가 깜빡거리지 않는 경우에 한합니다 (많은 모니터가 깜빡거립니다). 카메라는 모니터에 대해 기울여 촬영해야 합니다. 이 기법의 단점은 사용할 수 있는 가장자리가 하나뿐이라는 점입니다. 따라서 렌즈 성능 맵을 쉽게 만들 수 없습니다. Imatest Screen Patterns에서 적합한 LCD 테스트 이미지를 표시할 수 있습니다. 클리핑을 최소화하려면 명암비를 4:1에서 10:1 범위로 설정해야 합니다. 모아레 등의 아티팩트를 최소화하려면 카메라가 모니터에서 충분히 떨어져 있어야 센서 픽셀 "주파수"(이미지 센서에서 1/(2*픽셀 간격))가 LCD 화면의 나이퀴스트 주파수보다 최소 30% 높아야 합니다. 일반적으로 LCD 화면 이미지는 이미지 너비의 1/3~1/4(면적의 1/9~1/16)을 넘지 않아야 합니다. |
목표물을 촬영하세요.
가능하다면 차트의 중앙, 가장자리 일부, 그리고 모서리 부분에 사용 가능한 여백이 남도록 차트를 배치하십시오. 차트가 제대로 정렬되었는지 확인하십시오. 유용한 정렬 기법과 요령은"저비용 테스트 랩 구축" 에서 확인할 수 있습니다.
조명
아래 차트는 조명 고려 사항을 요약한 것입니다. 목표는 균일하고 눈부심 없는 조명입니다. 대부분의 경우 30도에서 45도 사이의 조명 각도가 이상적입니다. 최소 두 개의 조명(양쪽에 하나씩)을 사용하는 것이 좋으며, 네 개 또는 여섯 개를 사용하면 더욱 좋습니다. 카메라 뒤쪽에서 조명을 비추면 눈부심이 발생할 수 있으므로 피하십시오. 촬영 전에 눈부심과 조명 균일도를 확인하십시오. 권장 조명 설정에 대한 설명은 Imatest 테스트 연구소 에서 확인할 수 있습니다. (이전에는 4700K(주광색에 가까움) SoLux 석영 할로겐 램프를 권장했지만, 현재는 밝기와 색온도를 조절할 수 있는 LED 램프를 권장합니다.) BK Precision 615 조도계(럭스계) 는 조명의 밝기와 균일도를 측정하는 데 매우 효과적인 저렴한 장비입니다(약 100달러).
거리
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Epson 2200(고품질 안료 기반 잉크젯 사진 프린터)으로 Permium Luster 용지에 인쇄된 A4 크기(8.5 x 11인치) 차트를 6.3메가픽셀 Canon EOS-10D로 촬영하여 MTF를 분석했습니다. 이미지 영역이 차트 길이의 두 배인 22인치(56cm)보다 클 때는 성능 변화가 없었습니다. 이미지 영역이 작아질수록 성능은 서서히 저하되었습니다.
최소한 이 정도의 이미지 폭을 확보할 수 있는 카메라와 피사체 사이의 거리를 선택하십시오. 실제 거리는 센서 크기와 렌즈의 초점 거리에 따라 달라집니다. 최소 이미지 폭은 오른쪽에 나와 있습니다.
상업용 사진 인쇄 차트는 잉크젯 프린터보다 MTF(변조 전달 함수)가 더 우수한 경우가 많으므로 더 짧은 거리, 경우에 따라서는 현미경으로 봐야 할 정도의 거리에서도 사용할 수 있습니다(크롬 도금 유리 차트).
화소 수가 많아 잠재적 해상도가 높은 카메라는 이미지 폭도 더 넓어야 합니다.
고품질 잉크젯 차트 제작을 위한 거리/필드 폭 가이드라인 (사진 인화 방식으로 제작된 도표를 사용하면 더 정확하게 비교할 수 있습니다.) |
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| 이미지 영역 폭(인치) = 8.8 × sqrt(메가픽셀) 이미지 필드 폭(cm) = 22 × sqrt(메가픽셀) — 또는 — 대상의 인치당 센서 픽셀 수는 140개를 넘지 않아야 하며, 센티미터당 센서 픽셀 수는 55개를 넘지 않아야 합니다. — 또는 — 6~10메가픽셀 디지털 SLR 카메라의 경우, 대상까지의 거리는 렌즈 초점 거리의 최소 40배 이상이어야 합니다. (6메가픽셀 DSLR의 경우 최소 거리는 25배이며, 40배는 여유를 줍니다.) 센서 크기가 훨씬 작은 컴팩트 디지털 카메라의 경우, 거리는 실제 초점 거리의 최소 100배 이상이어야 합니다. 이 경우 화각은 비슷한 화소 수의 SLR 카메라와 거의 같습니다. 권장 거리는 아래의 "차트 품질 및 거리" 에서 더 자세히 설명합니다. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 컴팩트 디지털 카메라의 렌즈 초점 거리에 대한 혼란이 종종 있습니다. 흔히 "35mm 환산"으로 표기되는데, 많은 사진가들이 이를 화각과 연관 짓습니다. 35-105mm 또는 28-140mm는 일반적인 "35mm 환산" 수치이지만, 이는 실제 렌즈 초점 거리가 아니며 사양에서 종종 생략됩니다. 표기된 것은 센서 크기를 1/ n 인치로 나타낸 것인데, 이는 오래전에 단종된 비디오콘 튜브의 외경을 기준으로 한 혼란스러운 표기법입니다. 오른쪽 표는 1/ n 표기법과 센서의 대각선 길이의 관계를 보여줍니다. 실제 초점 거리 = "35mm 환산" × (대각선 길이(mm)) / 44.3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
노출
정확한 Imatest SFR 결과를 얻으려면 적절한 노출이 중요합니다. 차트의 검은색 영역과 흰색 영역 모두 픽셀 레벨 0 또는 255에 도달하는 영역이 너무 넓어 지지 않도록 해야 합니다. 적절한 노출을 확인하는 가장 좋은 방법은 디지털 카메라의 히스토그램을 사용하는 것입니다. 검은색(왼쪽의 봉우리)은 최소값보다 높아야 하고, 흰색(오른쪽의 봉우리)은 최대값보다 낮아야 합니다.
명암비가 10:1 이하인 저대비 테스트 차트는 클리핑 현상을 방지하는 데 도움이 됩니다. 2012년에 발간 예정인 개정판 ISO 12233 차트는 명암비가 4:1입니다.
위 이미지(캐논 파일 뷰어 유틸리티로 캡처)는 거의 완벽한 노출을 보여줍니다.
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이미지를 RAW 파일 또는 최고 화질의 JPEG 파일로 저장하세요. RAW 변환기를 사용하는 경우 JPEG(최고 화질), TIFF 또는 PNG로 변환하세요. 파일 이름은 테스트하려는 매개변수를 명확하게 나타내는 설명적인 이름이어야 합니다. Imatest의 보기/파일 이름 변경 모듈을 사용하면 이 작업을 쉽게 수행할 수 있습니다. 하이픈(-)과 밑줄(_)을 사용하되 공백은 사용하지 마세요. (공백은 Imatest에서는 작동하지만 DOS 명령줄이나 웹 페이지에서는 문제가 될 수 있습니다.) 예를 들어 Canon_EOS10D_70-200f4L_100mm_f8_ctr.jpg와 같이 파일 이름을 지정하세요.
이제 Imatest SFR을 실행할 준비가 되었습니다.
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