ЧКХ

Часто́тно-контра́стная характери́стика, функция передачи модуляции в полиграфии, оптике, фотографии и т. п. — один из параметров, характеризующих качество системы, воспроизводящей изображения (такими системами, в частности, являются оптические приборы и светочувствительные материалы).

Изучается резольвометрией.

Обычно измеряется и рассматривается не как одно число, а в виде графиков зависимостей контраста.

Частотно-контрастная характеристика — безразмерная величина T, определяемая как отношение величины контраста репродукции (изображения, получаемого с помощью воспроизводящей системы), к контрасту соответствующей области оригинала (воспроизводимого объекта).

Значение частотно-контрастной характеристики T зависит от пространственной частоты деталей оригинала N: чем больше частота N, тем ниже T. Поэтому частотно-контрастной характеристикой называют также график зависимости T от N, измеренный с помощью некоторого стандартного тест-объекта.

При определении частотно-контрастной характеристики оценивают распределение освещенности на участках репродукции в сравнении с известным распределением яркостей оригинала. В качестве оригинала при оценке частотно-контрастной характеристики используют периодические решетки (миры) с линейчатой структурой. По результатам измерения строят график зависимости частотно-контрастной характеристики от частоты.

$T = { {(Emax - Emin) / (Emax + Emin)} \over {(Lmax-Lmin) / (Lmax + Lmin)} }$

где E_max, E_min — максмальная и минимальная освещённости итогового изображения, L_max L_min — максимальная и минимальная яркости оригинала.

Форма графика такой зависимости и его абсолютные величины описывают интегральную характеристику Микроконтраст оптической системы, светочувствительного материала или фотографического процесса.

Используемые на практике графики зависимости частотно-контрастной характеристики от угла изображения (используется мира фиксированной пространственной частоты и измеряется контраст получаемого изображения) могут ошибочно называться «частотно-контрастной характеристикой» и часто приводятся как графики MTF (англ. Modulation Transfer Function).

Графики MTF трёх объективов. Сплошные линии — центр кадра. Пунктир — края. Красные линии — Гелиос-44-2 (диафрагма 2), фиолетовые — объективы оптической схемы Тессар (2.8), зелёный —

Значение пространственной частоты изображения при определённом (обычно 0.7) значении частотно-контрастной характеристики, выраженное в «линиях на мм», «парах линий на мм» или «обратных мм», обычно называется разрешающей способностью оптической системы или светочувствительного материала.

Сравнение графиков MTF

На рисунке приведены примеры MTF для трёх объективов. Сплошные графики — результат измерений в центре поля изображеня. Пунктирные — на краю поля зрения.

Несмотря на то, что «зелёный» объектив имеет более низкое значение контраста, чем «фиолетовый», в центре кадра, на краях он позволяет увидеть, пусть и с малым контрастом, мелкие детали изображения. «фиолетовый» же имеет очень сильное падение контраста и разрешающей способности к краям. В результате, сравнивая эти два объектива только по одному или двум числам разрешающей способности в центре и на краях, невозможно получить объективной картины того, насколько изображение с одного и с другого объектива будет отвечать задачам фотографа.

Так и сравнение зелёного объектива с красным. Незначительное различие в формальных числах разрешающей способности (22 и 28 линий на миллиметр в центре на полностью открытой диафрагме) сопровождается радикальной разницей в качестве изображения из-за неспособности «красного» объектива разрешить более 30-40 линий на миллиметр при любой оценке контраста.

Кроме того, все эти измерения дают принципиально различные результаты при диафрагмировании и изменении фокусного расстояния объектива (для объективов с переменным фокусным расстоянием).

В цифровой технике

Особенностями рассмотрения MTF в цифровой технике являются:

• фиксированный размер светочувствительного элемента и периодическая структура их расположения (в плёночной фотографии размеры и расположение зёрен фотоматериала случайны).
• взаимозависимость между контрастом деталей и собственными шумами матрицы (в плёночной фотографии есть аналогичная связь с зернистостью плёнки).
• наличие преобразования изображения из внутреннего, «сырого» (RAW) представления изображения в окончательную картинку (JPEG или TIFF) и зависимость результата от параметров этого преобразования.

Любая цифровая камера получает с матрицы изображение в так называемом формате RAW. Структура этих данных мало пригодна непосредственно как для рассматривания, так и для получения частотно-контрастной характеристики аппарата.

Тем не менее, эти сырые данные обрабатываются либо на компьютере либо фотоаппаратом. И после обработки получается файл, в универсальном формате, обычно JPG, с информацией, привычной для восприятия и вполне пригодной для резольвометрии.

В процессе обработки устанавливаются:

• чувствительность
• контраст
• насыщенность цвета
• резкость

В камерах эти настройки фиксированы или регулируются дискретно, выбором из набора определённых производителем камеры величин.

Более широкие возможности предоставляют программы преобразования RAW на компьютере.

Однако изменение всех этих настроек «в сторону увеличения», в конечном итоге, даёт увеличение уровня шума. Поэтому сравнивать MTF у разной цифровой техники необходимо при одинаковом количестве шумов и, если используются какие-либо алгоритмы шумоподавления, то при сопосотавимых параметрах работы этих алгоритмов.

См. также

• Локальный цвет

Ссылки

• (рус.) Подробно о графиках MTF.
• (англ.) Табличка разрешений K-mount объективов.
• В. И. Кузичев Частотно-контрастная характеристика // Фотокинотехника: Энциклопедия / Главный редактор Е. А. Иофис. — М.: Советская энциклопедия, 1981.
• (рус.) БСЭ Статья «Частотно-контрастная характеристика».
• (рус.) Разрешение. Мифы и реальность. MTF и её измерение.