使用测试图表

创建用于高质量喷墨打印或屏幕显示的测试图表文件

虽然我们强烈建议客户从Imatest 商店购买测试图表，但 Imatest 测试图表模块允许您创建测试图表文件，以便在高品质照片喷墨打印机上打印。如果您计划使用此模块打印图表，则应具备精细打印技能和色彩管理知识，以获得最佳图表质量；否则，我们建议您从Imatest 商店购买图表。

如需购买定制图表或本店未上架的图表，
请将您的请求发送至charts@imatest.com 。

介绍

可以创建两种类型的图表文件：位图和可缩放矢量图形 (SVG) 。提供多种选项。您可以选择图表图案，然后选择选项（取决于图案），例如，类型（星形图表可选择条形、正弦等）、对比度、高亮颜色、打印机伽玛值等等。

要运行测试图表，请运行 Imatest 并从“实用工具”菜单打开“测试图表” 。此时将显示以下窗口（此处以星形图表为例，该图表符合 ISO 12233 标准）。不同图案的可用设置有所不同。

720周期西门子星形（位图）图表的测试图表窗口
720周期西门子星形（位图）图表的测试图表窗口

文件像素大小和以指定 PPI 打印时的图表尺寸（仅限位图文件）显示在左下角。虽然这些打印尺寸可获得最佳质量，但您可以根据需要打印任意尺寸的文件。选择图表类型（图案）、选项以及测试图表文件的文件夹（目录）和文件名。准备好创建文件后，单击“创建测试图表” 。您可以单击“关闭”取消操作。计算完成后，将显示图表预览图（非打印预览图）。您可以放大查看细节。

图中所示的图表仅供预览：它展示了图表的外观，并允许您放大查看。请勿直接从该图中打印图表。

对于位图文件，将打印测试输出文件打开到图像查看器/编辑器（例如 Photoshop、 Picture Window Pro或Irfanview （一款优秀的免费图像查看器，几乎可以读取和写入所有已知格式））中进行打印。

对于 SVG（可缩放矢量图形）文件，请在Inkscape中打开 SVG 文件进行编辑和/或打印（或将其导入 Adobe Illustrator）。这样您就可以修改图表、选择打印尺寸、添加注释、使用颜色管理等功能。

打印这些图表的最佳方法是将 TIFF 文件从黑白转换为 24 位彩色，然后使用带有 ICC 配置文件的色彩管理工作流程进行打印。制造商提供的配置文件可能足够，但如果色调值至关重要，则自定义配置文件效果更佳。

创建屏幕显示

虽然测试图表最初是为创建用于打印高质量图表的文件（位图或 SVG）而设计的，但在Imatest 24.2中，它也可以用于在屏幕上显示这两种类型的图表，这对于价格已经变得相对低廉的 4K 显示器来说尤其有用。8K 显示器效果更佳，但价格仍然非常昂贵。

使用显示器前，请务必确认其不会出现闪烁。某些显示器（尤其是笔记本电脑显示器）采用时域复用技术来实现良好的色域，但这种技术可能并不适用。一个快速的判断方法是查看手机摄像头拍摄的预览图像。如果预览图像出现色带，则该显示器可能并非理想之选。

这里有一个来自Wirecutter 4K 显示器评测的闪烁测试链接。 如何测试我的显示器是否存在 PWM 闪烁？

eSFR ISO (SVG) 图表的测试图表窗口
eSFR ISO (SVG) 图表的测试图表窗口

设置 —在创建屏幕显示之前，应安装并设置两个程序，以便可以从测试图表中打开它们。

  1. Inkscape是一款优秀的免费可缩放矢量图形 (SVG) 文件编辑器/查看器。要查看 SVG 文件，它以命令行模式运行（无需用户干预） ，将 SVG 文件转换为合适大小的 PNG（位图）文件。inkscape.org要将 Inkscape 连接到测试图表，请按测试图表窗口右侧图表图像下方的“SVG > PNG”按钮，然后导航到 Inkscape 所在位置并选择 exe 文件。
  2. Irfanview是一款优秀的免费位图文件编辑器/查看器。它在显示位图文件方面优于 MATLAB：图像更清晰，锯齿伪影更少。它还支持命令行模式。irfanview.com 要将Irfanview连接到测试图表，请点击SVG > PNG按钮正下方的Irfanview按钮，然后导航到 Irfanview 所在位置并选择 exe 文件。
  3. 在顶部栏的“屏幕设置”下拉菜单中进行一些设置。

设置完成后，显示图表非常简单。在“测试图表”中，选择要显示的图表（及其选项），然后按“屏幕显示” 。图表可能需要几秒钟才能在选定的显示器上全屏显示。

位图图案

位图图案由像素数组组成，并以标准图像文件的形式存储，这与矢量图形图案（如下所示）不同。位图最适合连续色调图像，尤其是下面某些图案中的正弦调制图像。

前三种图案，即 SFR:quadrants 、 SFR rectangles和Distortion grid 或 checkerboard ，在所有版本中均可用。其余大部分图案仅在Imatest Master 版本中可用。

打印高度可以以厘米（用于打印）或像素（用于标准视频/屏幕尺寸）为单位选择。可用的打印尺寸包括：25 x 18 厘米（A4 纸）、25 x 20 厘米（美式信纸）、40 x 28 厘米（A3 纸）和 40 x 30 厘米（Super A3/Super B 纸）。此外，还可以创建以下尺寸的文件，这些尺寸对应于标准显示分辨率：640 x 480、600 x 800、768 x 1024、960 x 1280、1024 x 1280 和 1200 x 1600 像素。

SFR：象限（所有版本）

这是SFR测量的标准图表。拍照时应倾斜图表。具体操作说明请参见《使用SFR，第一部分》。

可调整的参数包括每英寸像素数（建议为 100）、对比度（建议为 10 或 4）、伽玛值（对于 sRGB 或 Adobe RGB 等标准色彩空间，建议为 2.2）和高光颜色（通常为白色）。

SFR：两个矩形（所有版本）

此图表也用于SFR测量。拍照时，应将其剪成两部分（左右两部分），并按类似于上方SFR象限图的方式倾斜。

选项与SFR象限相同。

扭曲网格或棋盘格（所有版本）

失真网格……为失真模块生成网格或棋盘格测试图。（右侧显示的是网格图，但建议使用棋盘格图。）

选项包括像素密度 (PPI)、高亮颜色和类型（网格或棋盘格）。始终使用最大对比度。无需高分辨率，建议使用 100-300 像素/英寸。

网格图
失真（网格）
右侧显示了网格图案输入对话框的一部分。对于畸变网格或棋盘格图案，一些弹出菜单框的内容有所不同。水平分割和垂直分割分别在底部两个框中指定。大多数情况下，10-20 个水平分割效果良好。垂直分割有一个“正方形”选项，可将网格设置为正方形。这是默认设置，建议在大多数情况下使用。对于大多数畸变测量，建议使用棋盘格图案，因为线宽不是问题。以下段落仅适用于网格图案，其中线宽必须与图像分辨率相匹配。

对于网格图案，线宽（像素）通常设置在 0.01 * PPI 到 0.025 * PPI 的范围内。打印出的线条应该清晰（而不是模糊），但不要太粗。对于 150 PPI 的文件，3 像素的线宽比较合适。预览图像中的线条相对于网格尺寸而言比最终图像中的线条要粗。

线条宽度应足够粗，至少覆盖所拍摄图像中的两个像素。过细的线条可能会导致错误（例如，数值不一致）。例如，假设您拍摄的图像尺寸为 640 x 480 像素（VGA）。线条宽度（如右图所示）为 3 个像素，而图表宽度为 1476。在所拍摄的图表中，线条宽度为 640 * (3 / 1476) = 1.3，对于如此小的图像尺寸来说不够，但对于 100 万像素以上的相机来说则完全足够。

网格输入对话框

测试图表输入对话框的一部分
失真（显示棋盘格）

星图（仅限 Imatest Master）

此星图也称为西门子星图。标准打印尺寸为 24x18 厘米（A4 纸）、26.67x20 厘米（美式信纸）、37.33x28 厘米（A3 纸）和 40x30 厘米（Super A3/Super B 纸）。可选参数包括星带数量、正弦或条形星带图案（右侧为正弦图案）、每英寸像素数（建议 600 或 720，具体取决于打印机）、对比度、伽玛值和高光颜色。

星图可用于从各种角度观察性能（MTF、莫尔条纹和其他图像处理伪影）。除了星形（可选择波段数量以及条形或正弦形状）之外，该图表还包含色调校准色块和倾斜边缘，以便使用SFR检查结果。

拟议的ISO 12233 标准更新中包含的星图可以使用Imatest Master中的星图模块进行分析。它使用以下设置生成： PPI ：720（爱普生喷墨打印机）或 600（惠普或佳能喷墨打印机），高度（厘米） （根据需要），高光颜色：白色，对比度：>40，类型：正弦波， Gamma ：2.2，星形图案带数：144 或 72，图表亮度：最亮到中等亮度， ISO 标准图表：是或是（小内圈）：（内圈直径分别为外圈直径的 1/10 或 1/20）。

ISO标准星图
星图（拟议的 ISO 标准）
由星图支持

对数频率对比梯度图（或阶跃图）（仅限 Imatest Master 中的 1 频段和 2 频段图）

这些图表显示了空间频率递增的条形或正弦模式，可与Rescharts 的两个模块配合使用：对数频率和对数 F 对比度。其中一些特征类似于镜头测试中描述的 Koren 2003 测试图（开发于Imatest之前）。

此图表对于观察莫尔条纹（由混叠引起的彩色条纹）以及分析因软件降噪而丢失的低对比度细节非常有用。软件降噪是在相机和/或 RAW 转换器内部进行的。软件降噪是一种低通滤波（降低高空间频率的对比度），它会在边缘或图像特征不明显的区域启用。大多数相机无法区分噪声和位于 1 波段和 2 波段图表右下角的高空间频率、低对比度细节。2 波段和 4 波段图表设计为可裁剪成多个部分，并放置在目标周围，可以采用不同的方向（横向、纵向）。

测试图表：2 个部分；条形图 测试图表：1 段
测试图表：4 个部分
对数 F 对比度图

每个图表由以下几种模式组成，分为 1、2 或 4 个波段。从上到下，

  1. 空间频率递增的条形图（可用于确定空间频率（ Imatest中未使用））。
  2. 所有图表均采用空间频率（水平方向）递增、对比度（垂直方向）递减的正弦或条形图案（适用于 1 波段和 2 波段图表）。对比度与距该波段底部距离的平方成正比。这种设计突出了对比度较低的区域，因为降噪会导致这些区域的细节丢失。这也符合人眼的视觉特性，即当图案对比度为最大值的四分之一时，人眼看到的对比度约为最大值的一半。Imatest Studio中提供的 4 波段图表的对比度是恒定的。
  3. （仅限单波段色卡）20 个矩形色块。1 和 20 为黑色 (0,0,0)，2 和 19 为中灰色，3-18（共 16 个色块）为阶梯色卡，密度步长为 0.1。如果色卡打印正确，即打印机伽玛值与测试色卡设置匹配，则这些色块将与柯达 Q-13 和 Q-14 等密度步长为 0.1 的反射式阶梯色卡的前 16 个色块非常接近。
对数 F 对比度对话框

选项包括

  • 标准选项：每英寸像素数（PPI；建议根据打印机选择 600 或 720）、高光颜色、伽玛值和高度。标准打印尺寸为 25 x 18 厘米（约 9.83 x 7.08 英寸；A4 纸）、25 x 20 厘米（约 9.83 x 7.87 英寸；美式信纸）、40 x 28 厘米（约 15.7 x 11.02 英寸；A3 纸）和 40 x 30 厘米（约 15.7 x 11.8 英寸；Super A3/Super B 纸）。
  • 对比度和图表亮度：不影响垂直方向对比度变化的图案。
  • 类型：条形或正弦（单图案）、条形或正弦（双图案），或无对比度变化的条形和正弦（四图案；可在Imatest Studio中使用）。建议使用正弦图案进行 MTF 测量。
  • 频率比（最大值与最小值）请参阅Log F-Contrast以获取建议。
  • 最大空间频率（周期/宽度）。（实际空间频率将由分析程序检测。）有关建议，请参阅Log F-Contrast 。

两种阶梯图选项包括 20 级阶梯图（类似于柯达 Q-13）和 16 级阶梯图，阶梯图两端带有黑色和中灰色条带。两种阶梯图的密度增量均为 0.1。它们可以打印成任意尺寸（小或大），并可切割成窄条用于特殊测试。阶梯图应在色彩管理环境下谨慎打印。如果使用 ICC 配置文件进行打印，则应关闭黑点补偿。

区域板（仅限 Imatest Master；Imatest 不进行分析）

区域板（基于菲涅耳衍射）可用于观察混叠现象，特别是莫尔条纹和其他图像处理伪影。与星图相比，它们具有更大的高空间频率区域。空间频率与半径（图案中心到该点的距离）的平方成反比。该星图还包含色调校准区域和倾斜边缘，用于使用空间频率比 ( SFR)检查结果。感谢 Bart van der Wolf，他利用区域板开展了一些有趣的研究工作。

打印尺寸与星图相同。选项包括最大空间频率的除数（设置为 1 时，外半径处每像素 0.5 个周期）、正弦或条形带状图案（右侧显示的是正弦图案）、每英寸像素数、对比度、伽玛值和高光颜色。低像素数图表可用于测试缩放性能。

随机（尺度不变）图案（散落的硬币）

随机尺度不变模式

此图案旨在与随机（尺度不变）模块配合使用，该模块提供一种随机图案，其整体外观与观看距离无关。（其傅里叶变换为 1/ f ，功率谱密度 (PSD) 为 1/ f² 。 ）

警告：由于许多打印机驱动程序应用了平滑算法（类似于相机中的降噪），这会影响实际打印的光谱，因此随机图表可能难以打印。

模块推荐设置：

  • 根据打印机分辨率和打印尺寸，使用 PPI、高度、Gamma（通常为 2.2）和高亮颜色（通常为白色）的标准值。
  • 对比度：建议 40:1。对比度极端处几乎没有像素点。高对比度边缘的问题不大。
  • 图表详情：显示左右两侧的特征。（重要！）
  • 图表亮度：中等亮度（非关键）

其他图表

测试图表还可以创建用于打印其他图表的文件，包括

  • 简化的ISO 15739 噪声图表，
  • 一个简化版的ISO 14524 OECF 图表（与噪声图表非常相似），以及
  • 这张图表包含行业标准的24色色卡和16色灰阶阶梯图。使用后者时应谨慎。如果拥有参考文件（必须为分光光度计创建），则Color/Tone Interactive和Colorcheck可以使用此图表。由于它是喷墨打印的，因此无法与标准图表完全匹配。

这些图表的选项有限，而且一目了然。

ISO 25739 噪声图表
ISO 25739 噪声图表

可缩放矢量图形 (SVG) 图案

在SVG（结构化矢量图形）测试图表中详细讨论了Imatest Master 和 IS SVG 图表，以改进 MTF 测量。

矢量图形由线条、多边形等基本图形组成，可以缩放到任意大小，并且不会像位图图像那样出现像素化问题。无论尺寸大小，它们都能以打印机的最高质量打印。矢量图形非常适合生成由线条、曲线和区域组成的测试图表，这些图表不需要复杂的色调变化，例如正弦调制。

可缩放矢量图形 (SVG)是一种 XML 文件格式，已被万维网联盟 ( W3C ) 认可。SVG 文件可以使用Inkscape （一款优秀的免费开源程序，详见维基百科）读取、编辑和打印。此外，SVG 文件还可以导入到 Adobe Illustrator、Corel Draw 等软件中。SVG 的实现方式列表请点击此处查看。

Imatest Master可以创建多种类型的 SVG 图表，这些图表在“SVG（结构化矢量图形）测试图表”一节中有详细介绍。这些图表包括

  • SFRplus图表提供多种选项（网格配置、对比度、添加图形等）。这些是最重要的 SVG 图表。它们在下拉菜单中显示为“SVG 正方形m x n” （例如，5x7）。
  • SVG格式的正方形和楔形图形。包含斜边和双曲楔形。
  • 美国空军1951年分辨率图表（略有简化；省略了数字）。仅供目测判断，不可用于Imatest分析。
  • 波点图案，用于符合 I3A CPIQ 标准的点状图案畸变和横向色差测量。
  • 符合ISO-12233:2014标准（低对比度 4:1 边缘），并受eSFR ISO模块支持。提供多种选项。
  • 与棋盘格模块一起使用时，棋盘格图案中心附近可以选择添加点，以显示几何信息。
  • 与SFRreg配合使用的注册标记图案（圆圈内有四个明/暗象限）。

这是一个 5x9 SFRplus 测试图的示例，包含灰度图案和焦点星。主对比度为 10:1；次对比度为 2:1。

SVG SFR图表：5x9网格（适用于SFRplus），10:1和2:1对比度 使用灰度（0.1 密度增量）和聚焦星
SVG SFR图表：5x9网格（适用于SFRplus），10:1和2:1对比度
使用灰度（0.1 密度增量）和聚焦星

为确保分辨率足以满足约1500万像素以下相机的需求，此图表应至少打印24英寸高（顶部和底部留出一些空白）。对于更高分辨率的相机，建议使用更大的图表（60或72英寸宽）。

设置

每英寸像素数 (PPI)

（仅限位图图表）选项：720、600、400、360、320、300、180、150、120、100、72

除了图表高度之外，PPI（每英寸点数）也决定了位图测试图表图像文件的大小。对于两个 SFR 图表（上文中的图表 1 和 2），由于只有垂直和水平边缘，因此 PPI 可以很低，例如 100 PPI。对于星形图、对数频率图和区域图，建议使用打印机的原生 DPI（每英寸点数）：爱普生打印机为 720（1440 或 2880 dpi）；佳能或惠普打印机为 600（1200、2400 等 DPI）。为了获得最佳效果（最佳分辨率），图表应以这些 DPI 设置精确打印（总尺寸显示在“测试图表”窗口中）。高分辨率文件的创建速度可能会比较慢。

图表高度

（仅限位图图表）选项：30（超大 A3/B）、28（A3）、20（美式信纸）、18（A4）

假设采用横向格式（宽度大于高度），则打印位图图表的预期高度为 18 厘米（7.08 英寸；A4 纸）、20 厘米（7.87 英寸；11 x 8.5 英寸美式信纸）、28 厘米（11.02 英寸；A3 纸）和 30 厘米（11.8 英寸；19 x 13 英寸 Super A3/Super B 纸）。图表可以打印任意尺寸，但当以预期高度打印时，打印机会收到上述指定的 PPI 值。这样可以获得最佳打印效果。宽度与高度的比例约为 4:3（取决于图案）。指定的高度分别为：18 厘米（7.08 英寸；A4 纸）、20 厘米（7.87 英寸；11 x 8.5 英寸美式信纸）、28 厘米（11.02 英寸；A3 纸）和 30 厘米（11.8 英寸；19 x 13 英寸 Super A3/Super B 纸）。

高亮颜色

除了标准的白/黑（或白/灰）色卡外，您还可以用任何加色或减色原色（红、绿、蓝、青、品红或黄）代替白色。

不同的颜色可用于分析拜耳传感器，其中交替的像素行分别对{R, G, R, B, R, ...}和{G, B, G, B, G, ...}敏感。由于红色和蓝色传感器的数量只有绿色传感器的一半（总像素数的四分之一），因此可以预期，红黑和蓝黑图表的MTF值会比白黑图表更差。去马赛克算法通常利用不同颜色的像素来计算细节（例如，如果其他通道中存在信息，则红色通道中的边缘会更清晰）。此外，不同的算法性能也不同。我们可以从不同颜色的目标中学习到很多信息。

图表亮度

选项：最浅、浅、中浅、中等、中深、最深

确定图表中亮部和暗部的灰阶级别。对于包含灰阶信息的图表（例如星形图、区域板图和正弦调制对数频率图），此设置非常有用，因为如果此设置不是“最亮”（即高光为纯白色），则可以获得最佳的图案质量。对于 SFR 边缘图也很有用，因为中间色调很可能位于摄像机的线性响应区域内。

对比度

选项：无、最大值、80、50、40、25、20、10、5、4、2、1.414、1.2、1.1

明暗区域反射率之比（仅指对数频率图表中的上部区域）。最大对比度取决于打印机和纸张。对于光面（或光泽面），最大对比度通常约为 100，而对于哑光面，则约为 40。最大打印密度 = -log 10 （最小反射率），可在打印测试中测量，或通过Gamutvision估算。可选值包括最大值以及 80 到 1.1。

高对比度测试图经常会出现过曝问题。ISO 12233 标准要求对比度在 40 到 80 之间，但近期的实验表明，较低的对比度能产生更准确、更一致的测试结果，且受伽马校正和相机非线性的影响更小。2007 年，ISO 标准将进行修订，推荐使用更低对比度的测试图。测试图的默认值为 40（ISO 标准推荐的最低值），但在许多情况下，20 更为理想。

对比度会影响执行非线性信号处理（例如，使用阈值进行降噪和锐化）的相机的MTF（SFR）测量结果——这几乎是消费级相机的普遍特性。建议使用至少包含两种对比度（20和2或更低）的图表来表征相机。

伽马

选项：2.5、2.2、2.0、1.8、1.5、1.0

您应该使用适用于您常用色彩空间和工作流程的伽玛值（Windows 标准值为 2.2；较旧的 Mac 系统为 1.8）。默认值为 2.2。伽玛值会影响正弦图案的精度和实际打印对比度：它必须与打印时使用的值相同（即色彩空间的值，例如，如果使用色彩管理，则 Adobe RGB (1998) 的值为 2.2），才能获得正确的对比度。

墨水扩散补偿

用于校正对数频率图表中的墨迹扩散（或“网点增大”）。（星形图表可能会稍后添加。）最佳值需要通过实验确定。（最近很少使用。）

输出图

输出图像包含测试图表的图像。由于未进行抗锯齿处理，因此可能会出现线条缺失（在网格中）或出现奇怪的锯齿图案（如下所示）。只有中间的圆圈是真实的——其他圆圈都是锯齿造成的。

此图不适用于打印。如需打印图表，请在图像编辑器中打开图像文件（例如，以下示例中的C:\ImatestData\distortionchart_temp.tif ），然后从编辑器打印。建议使用高质量（照片级）喷墨打印机。打印图表的最佳方法是将 TIFF 文件从黑白转换为 24 位彩色，然后使用带有 ICC 配置文件的色彩管理工作流程进行打印。制造商提供的配置文件通常就足够了；当色调值至关重要时，自定义配置文件效果更佳。SilverFast 8.5 – 打印机校准是一种无需分光光度计即可获取 ICC 打印机配置文件的出色低成本方法——只需使用已用 It8.7 图表校准的平板扫描仪即可。

区域板预览图显示了极强的莫尔条纹

您可以通过选择区域或单击感兴趣的点来放大图表。双击即可恢复完整图像。

测量和校准图表

测量测试图表中的灰阶和色块的步骤在“测量测试图表色块”一节中给出。这些测量生成的 CGATS 文件可以被任何分析颜色或灰阶图表的 Imatest 模块读取，例如： Color/Tone Interactive 、 Colorcheck 、 Stepchart 、 Rescharts (SFRplus)或MultiTest 。