നൈക്വിസ്റ്റ് സാമ്പിളിംഗ് മനസ്സിലാക്കൽ: ഒപ്റ്റിക്കൽ, ക്യാമറ റെസല്യൂഷൻ സന്തുലിതമാക്കൽ |

ഡിജിറ്റൽ ഇമേജിംഗിൽ, ഉയർന്ന റെസല്യൂഷൻ എന്നാൽ മികച്ച ചിത്രങ്ങൾ എന്ന് അനുമാനിക്കാൻ എളുപ്പമാണ്. ക്യാമറ നിർമ്മാതാക്കൾ പലപ്പോഴും മെഗാപിക്സൽ എണ്ണത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള സിസ്റ്റങ്ങൾ മാർക്കറ്റ് ചെയ്യുന്നു, അതേസമയം ലെൻസ് നിർമ്മാതാക്കൾ റെസൊല്യൂഷൻ പവറും ഷാർപ്‌നെസും എടുത്തുകാണിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, പ്രായോഗികമായി, ചിത്രത്തിന്റെ ഗുണനിലവാരം ലെൻസിന്റെയോ സെൻസറിന്റെയോ സവിശേഷതകളെ മാത്രമല്ല, അവ എത്രത്തോളം പൊരുത്തപ്പെടുന്നു എന്നതിനെയും ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു.

ഇവിടെയാണ് നൈക്വിസ്റ്റ് സാമ്പിളിംഗ് പ്രസക്തമാകുന്നത്. സിഗ്നൽ പ്രോസസ്സിംഗിൽ നിന്നുള്ള ഒരു തത്വമായിട്ടാണ് നൈക്വിസ്റ്റിന്റെ മാനദണ്ഡം ആദ്യം വിശദാംശങ്ങൾ കൃത്യമായി പകർത്തുന്നതിനുള്ള സൈദ്ധാന്തിക ചട്ടക്കൂട് സജ്ജമാക്കുന്നത്. ഇമേജിംഗിൽ, ലെൻസ് നൽകുന്ന ഒപ്റ്റിക്കൽ റെസല്യൂഷനും ക്യാമറയുടെ സെൻസറിന്റെ ഡിജിറ്റൽ റെസല്യൂഷനും യോജിച്ച് പ്രവർത്തിക്കുന്നുവെന്ന് ഇത് ഉറപ്പാക്കുന്നു.

ഇമേജിംഗിന്റെ പശ്ചാത്തലത്തിൽ നൈക്വിസ്റ്റ് സാമ്പിളുകൾ അൺപാക്ക് ചെയ്യുക, ഒപ്റ്റിക്കൽ, ക്യാമറ റെസല്യൂഷൻ തമ്മിലുള്ള സന്തുലിതാവസ്ഥ വിശദീകരിക്കുക, ഫോട്ടോഗ്രാഫി മുതൽ ശാസ്ത്രീയ ഇമേജിംഗ് വരെയുള്ള ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കുള്ള പ്രായോഗിക മാർഗ്ഗനിർദ്ദേശങ്ങൾ നൽകുക എന്നിവയാണ് ഈ ലേഖനത്തിന്റെ ലക്ഷ്യം.

എന്താണ് നൈക്വിസ്റ്റ് സാമ്പിൾ?

ചിത്രം 1: നൈക്വിസ്റ്റ് സാമ്പിൾ സിദ്ധാന്തം

മുകളിൽ:ഒരു സൈനസോയ്ഡൽ സിഗ്നൽ (സിയാൻ) ഒന്നിലധികം പോയിന്റുകളിൽ അളക്കുകയോ സാമ്പിൾ ചെയ്യുകയോ ചെയ്യുന്നു. ചാരനിറത്തിലുള്ള നീളമുള്ള ഡാഷ്ഡ് ലൈൻ സൈനസോയ്ഡൽ സിഗ്നലിന്റെ ഓരോ സൈക്കിളിലും ഒരു അളവിനെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു, സിഗ്നൽ കൊടുമുടികൾ മാത്രം പിടിച്ചെടുക്കുന്നു, സിഗ്നലിന്റെ യഥാർത്ഥ സ്വഭാവം പൂർണ്ണമായും മറയ്ക്കുന്നു. ചുവന്ന നേർത്ത ഡാഷ്ഡ് കർവ് ഒരു സാമ്പിളിൽ 1.1 അളവുകൾ പിടിച്ചെടുക്കുന്നു, ഒരു സൈനസോയിഡ് വെളിപ്പെടുത്തുന്നു, പക്ഷേ അതിന്റെ ആവൃത്തിയെ തെറ്റായി പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു. ഇത് ഒരു മോയിർ പാറ്റേണിന് സമാനമാണ്.

താഴെ:ഒരു സൈക്കിളിൽ 2 സാമ്പിളുകൾ എടുക്കുമ്പോൾ (പർപ്പിൾ ഡോട്ടഡ് ലൈൻ) മാത്രമേ സിഗ്നലിന്റെ യഥാർത്ഥ സ്വഭാവം പിടിച്ചെടുക്കാൻ തുടങ്ങുകയുള്ളൂ.

ഇലക്ട്രോണിക്സ്, ഓഡിയോ പ്രോസസ്സിംഗ്, ഇമേജിംഗ്, മറ്റ് മേഖലകൾ എന്നിവയിലെ സിഗ്നൽ പ്രോസസ്സിംഗിൽ പൊതുവായുള്ള ഒരു തത്വമാണ് നൈക്വിസ്റ്റ് സാമ്പിൾ സിദ്ധാന്തം. ഒരു സിഗ്നലിൽ നൽകിയിരിക്കുന്ന ആവൃത്തി പുനർനിർമ്മിക്കുന്നതിന്, ചിത്രം 1-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്ന ആവൃത്തിയുടെ ഇരട്ടി അളവുകൾ നടത്തണമെന്ന് സിദ്ധാന്തം വ്യക്തമാക്കുന്നു. നമ്മുടെ ഒപ്റ്റിക്കൽ റെസല്യൂഷന്റെ കാര്യത്തിൽ, നമ്മുടെ ഒബ്ജക്റ്റ് സ്പേസ് പിക്സൽ വലുപ്പം നമ്മൾ പിടിച്ചെടുക്കാൻ ശ്രമിക്കുന്ന ഏറ്റവും ചെറിയ വിശദാംശങ്ങളുടെ പകുതിയെങ്കിലും അല്ലെങ്കിൽ ഒരു മൈക്രോസ്കോപ്പിന്റെ കാര്യത്തിൽ, മൈക്രോസ്കോപ്പിന്റെ റെസല്യൂഷന്റെ പകുതിയെങ്കിലും ആയിരിക്കണം എന്നാണ് ഇതിനർത്ഥം.

സ്ക്വയർ പിക്സലുകൾ ഉള്ള നൈക്വിസ്റ്റ്-സാമ്പിൾ

ചിത്രം 2: ചതുര പിക്സലുകളുള്ള നൈക്വിസ്റ്റ് സാമ്പിൾ: ഓറിയന്റേഷൻ പ്രധാനമാണ്

ചതുരാകൃതിയിലുള്ള പിക്സലുകളുടെ ഗ്രിഡുള്ള ഒരു ക്യാമറ ഉപയോഗിച്ച്, നൈക്വിസ്റ്റ് സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ 2x സാമ്പിൾ ഘടകം പിക്സൽ ഗ്രിഡുമായി പൂർണ്ണമായും വിന്യസിച്ചിരിക്കുന്ന വിശദാംശങ്ങൾ മാത്രമേ കൃത്യമായി പകർത്തൂ. പിക്സൽ ഗ്രിഡിലേക്ക് ഒരു കോണിൽ ഘടനകളെ പരിഹരിക്കാൻ ശ്രമിക്കുകയാണെങ്കിൽ, ഫലപ്രദമായ പിക്സൽ വലുപ്പം വലുതായിരിക്കും, ഡയഗണലിൽ √2 മടങ്ങ് വരെ വലുതായിരിക്കും. അതിനാൽ, പിക്സൽ ഗ്രിഡിലേക്ക് 45o-ൽ വിശദാംശങ്ങൾ പകർത്താൻ സാമ്പിൾ നിരക്ക് ആവശ്യമുള്ള സ്പേഷ്യൽ ഫ്രീക്വൻസിയുടെ 2√2 മടങ്ങ് ആയിരിക്കണം.

ചിത്രം 2 (മുകളിലെ പകുതി) പരിഗണിച്ചാൽ ഇതിനുള്ള കാരണം വ്യക്തമാണ്. പിക്സൽ വലുപ്പം ഒപ്റ്റിക്കൽ റെസല്യൂഷനിലേക്ക് സജ്ജീകരിച്ചിട്ടുണ്ടെന്ന് സങ്കൽപ്പിക്കുക, രണ്ട് അയൽ പോയിന്റ് സ്രോതസ്സുകളുടെ കൊടുമുടികൾ അല്ലെങ്കിൽ നമ്മൾ പരിഹരിക്കാൻ ശ്രമിക്കുന്ന ഏതെങ്കിലും വിശദാംശങ്ങൾ, ഓരോന്നിനും അവരുടേതായ പിക്സൽ നൽകുന്നു. ഇവ പിന്നീട് വെവ്വേറെ കണ്ടെത്തുന്നുണ്ടെങ്കിലും, തത്ഫലമായുണ്ടാകുന്ന അളവുകളിൽ അവ രണ്ട് വ്യത്യസ്ത കൊടുമുടികളാണെന്ന് സൂചനയില്ല - വീണ്ടും "പരിഹരിക്കുന്നു" എന്നതിന്റെ നമ്മുടെ നിർവചനം പാലിക്കപ്പെടുന്നില്ല. സിഗ്നലിന്റെ ഒരു തോട് പിടിച്ചെടുക്കുന്നതിന് ഇടയിൽ ഒരു പിക്സൽ ആവശ്യമാണ്. സ്പേഷ്യൽ സാമ്പിൾ നിരക്ക് കുറഞ്ഞത് ഇരട്ടിയാക്കുന്നതിലൂടെ, അതായത് ഒബ്ജക്റ്റ് സ്പേസ് പിക്സൽ വലുപ്പം പകുതിയായി കുറയ്ക്കുന്നതിലൂടെ ഇത് നേടാനാകും.

ഒപ്റ്റിക്കൽ റെസല്യൂഷൻ vs. ക്യാമറ റെസല്യൂഷൻ

ഇമേജിംഗിൽ നൈക്വിസ്റ്റ് സാമ്പിൾ എങ്ങനെ പ്രവർത്തിക്കുന്നുവെന്ന് മനസ്സിലാക്കാൻ, രണ്ട് തരം റെസല്യൂഷൻ തമ്മിൽ വേർതിരിച്ചറിയേണ്ടതുണ്ട്:

● ഒപ്റ്റിക്കൽ റെസല്യൂഷൻ: ലെൻസ് നിർണ്ണയിക്കുന്നത്, ഒപ്റ്റിക്കൽ റെസല്യൂഷൻ എന്നത് സൂക്ഷ്മ വിശദാംശങ്ങൾ പുനർനിർമ്മിക്കാനുള്ള അതിന്റെ കഴിവിനെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. ലെൻസിന്റെ ഗുണനിലവാരം, അപ്പർച്ചർ, ഡിഫ്രാക്ഷൻ തുടങ്ങിയ ഘടകങ്ങൾ ഈ പരിധി നിശ്ചയിക്കുന്നു. വ്യത്യസ്ത സ്പേഷ്യൽ ഫ്രീക്വൻസികളിൽ ഒരു ലെൻസ് എത്രത്തോളം കോൺട്രാസ്റ്റ് പ്രക്ഷേപണം ചെയ്യുന്നുവെന്ന് അളക്കാൻ മോഡുലേഷൻ ട്രാൻസ്ഫർ ഫംഗ്ഷൻ (MTF) പലപ്പോഴും ഉപയോഗിക്കുന്നു.

● ക്യാമറ റെസല്യൂഷൻ: സെൻസർ നിർണ്ണയിക്കുന്നത്, ക്യാമറ റെസല്യൂഷൻ പിക്സൽ വലുപ്പം, പിക്സൽ പിച്ച്, മൊത്തത്തിലുള്ള സെൻസർ അളവുകൾ എന്നിവയെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. a യുടെ പിക്സൽ പിച്ച്CMOS ക്യാമറസെൻസറിന് പിടിച്ചെടുക്കാൻ കഴിയുന്ന പരമാവധി വിശദാംശങ്ങൾ നിർണ്ണയിക്കുന്ന നൈക്വിസ്റ്റ് ഫ്രീക്വൻസി നേരിട്ട് നിർവചിക്കുന്നു.

ഇവ രണ്ടും വിന്യസിക്കാത്തപ്പോൾ പ്രശ്നങ്ങൾ ഉണ്ടാകുന്നു. സെൻസറിന്റെ റെസൊല്യൂഷൻ പവറിനേക്കാൾ കൂടുതലുള്ള ഒരു ലെൻസ് ഫലപ്രദമായി "പാഴാകുന്നു", കാരണം സെൻസറിന് എല്ലാ വിശദാംശങ്ങളും പകർത്താൻ കഴിയില്ല. നേരെമറിച്ച്, ഉയർന്ന റെസല്യൂഷൻ സെൻസറും താഴ്ന്ന നിലവാരമുള്ള ലെൻസും ജോടിയാക്കിയാൽ കൂടുതൽ മെഗാപിക്സലുകൾ ഉണ്ടായിരുന്നിട്ടും മെച്ചപ്പെടാത്ത ചിത്രങ്ങൾ ലഭിക്കും.

ഒപ്റ്റിക്കൽ, ക്യാമറ റെസല്യൂഷൻ എങ്ങനെ സന്തുലിതമാക്കാം

ഒപ്റ്റിക്സും സെൻസറുകളും സന്തുലിതമാക്കുക എന്നതിനർത്ഥം സെൻസറിന്റെ നൈക്വിസ്റ്റ് ഫ്രീക്വൻസിയെ ലെൻസിന്റെ ഒപ്റ്റിക്കൽ കട്ട്ഓഫ് ഫ്രീക്വൻസിയുമായി പൊരുത്തപ്പെടുത്തുക എന്നാണ്.

● ഒരു ക്യാമറ സെൻസറിന്റെ നൈക്വിസ്റ്റ് ഫ്രീക്വൻസി 1 / (2 × പിക്സൽ പിച്ച്) ആയി കണക്കാക്കുന്നു. അപരനാമം കൂടാതെ സെൻസറിന് സാമ്പിൾ ചെയ്യാൻ കഴിയുന്ന ഏറ്റവും ഉയർന്ന സ്പേഷ്യൽ ഫ്രീക്വൻസി ഇത് നിർവചിക്കുന്നു.
● ഒപ്റ്റിക്കൽ കട്ട്ഓഫ് ഫ്രീക്വൻസി ലെൻസിന്റെ സവിശേഷതകളെയും ഡിഫ്രാക്ഷനെയും ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു.

മികച്ച ഫലങ്ങൾക്കായി, സെൻസറിന്റെ നൈക്വിസ്റ്റ് ഫ്രീക്വൻസി ലെൻസിന്റെ റിസോൾവിംഗ് കഴിവുമായി യോജിപ്പിക്കുകയോ അതിനെക്കാൾ അൽപ്പം കൂടുതലാകുകയോ വേണം. പ്രായോഗികമായി, പിക്സൽ പിച്ച് ലെൻസിന്റെ റിസോൾവബിൾ ഫീച്ചർ വലുപ്പത്തിന്റെ പകുതിയോളം ആണെന്ന് ഉറപ്പാക്കുക എന്നതാണ് ഒരു നല്ല നിയമം.

ഉദാഹരണത്തിന്, ഒരു ലെൻസിന് 4 മൈക്രോമീറ്റർ വരെയുള്ള വിശദാംശങ്ങൾ റെസോൾവ് ചെയ്യാൻ കഴിയുമെങ്കിൽ, ~2 മൈക്രോമീറ്റർ പിക്സൽ വലുപ്പമുള്ള ഒരു സെൻസർ സിസ്റ്റത്തെ നന്നായി സന്തുലിതമാക്കും.

ക്യാമറ റെസല്യൂഷനുമായി നൈക്വിസ്റ്റിനെ പൊരുത്തപ്പെടുത്തലും സ്ക്വയർ പിക്സലുകളുടെ വെല്ലുവിളിയും

ഒബ്ജക്റ്റ് സ്പേസ് പിക്സൽ വലുപ്പം കുറയുന്നത് പ്രകാശ ശേഖരണ ശേഷി കുറയ്ക്കുന്നതിനൊപ്പം ഒരു വിട്ടുവീഴ്ചയായി മാറുന്നു. അതിനാൽ റെസല്യൂഷന്റെയും പ്രകാശ ശേഖരണത്തിന്റെയും ആവശ്യകത സന്തുലിതമാക്കേണ്ടത് പ്രധാനമാണ്. കൂടാതെ, വലിയ ഒബ്ജക്റ്റ് സ്പേസ് പിക്സൽ വലുപ്പങ്ങൾ ഇമേജിംഗ് സബ്ജക്റ്റിന്റെ ഒരു വലിയ വ്യൂ ഫീൽഡ് അറിയിക്കുന്നു. ഫൈൻ റെസല്യൂഷൻ ആവശ്യമുള്ള ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക്, ഒരു 'റൂൾ ഓഫ് തമ്പ്' ഒപ്റ്റിമൽ ബാലൻസ് ഇനിപ്പറയുന്ന രീതിയിൽ കണക്കാക്കുന്നു: ഒബ്ജക്റ്റ് സ്പേസ് പിക്സൽ വലുപ്പം, നൈക്വിസ്റ്റിനെ കണക്കാക്കുന്ന ഏതെങ്കിലും ഘടകം കൊണ്ട് ഗുണിക്കുമ്പോൾ, ഒപ്റ്റിക്കൽ റെസല്യൂഷന് തുല്യമായിരിക്കണം. ഈ അളവിനെ ക്യാമറ റെസല്യൂഷൻ എന്ന് വിളിക്കുന്നു.

ലെൻസിന്റെ ഒപ്റ്റിക്കൽ റെസല്യൂഷൻ പരിധിയുമായി ക്യാമറയുടെ ഫലപ്രദമായ സാമ്പിൾ റെസല്യൂഷൻ പൊരുത്തപ്പെടുന്നുണ്ടെന്ന് ഉറപ്പാക്കുന്നതിലാണ് ഒപ്റ്റിക്സും സെൻസറുകളും സന്തുലിതമാക്കുന്നത്. ഒരു സിസ്റ്റം "നൈക്വിസ്റ്റുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നു" എന്ന് പറയുമ്പോൾ:

ക്യാമറ റെസല്യൂഷൻ = ഒപ്റ്റിക്കൽ റെസല്യൂഷൻ

ക്യാമറ റെസല്യൂഷൻ നൽകുന്നത്:

ക്യാമറ-റെസല്യൂഷൻ-കണക്കുകൂട്ടൽ-സൂത്രവാക്യം

നൈക്വിസ്റ്റിനെ കണക്കാക്കാൻ പലപ്പോഴും ശുപാർശ ചെയ്യുന്ന ഘടകം 2 അല്ല, 2.3 ആണ്. ഇതിനുള്ള കാരണം ഇപ്രകാരമാണ്.

ക്യാമറ പിക്സലുകൾ (സാധാരണയായി) ചതുരാകൃതിയിലാണ്, അവ ഒരു 2-D ഗ്രിഡിൽ ക്രമീകരിച്ചിരിക്കുന്നു. എതിർ സമവാക്യത്തിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നതിനായി നിർവചിച്ചിരിക്കുന്ന പിക്സൽ വലുപ്പം ഈ ഗ്രിഡിന്റെ അച്ചുതണ്ടുകളിലുള്ള പിക്സലുകളുടെ വീതിയെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു. നമ്മൾ പരിഹരിക്കാൻ ശ്രമിക്കുന്ന സവിശേഷതകൾ ഈ ഗ്രിഡുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ 90° യുടെ പൂർണ്ണ ഗുണിതം ഒഴികെയുള്ള ഏതെങ്കിലും കോണിലാണെങ്കിൽ, ഫലപ്രദമായ പിക്സൽ വലുപ്പം വലുതായിരിക്കും, 45° ലെ പിക്സൽ വലുപ്പത്തിന്റെ √2 ≈ 1.41 മടങ്ങ് വരെ. ഇത് ചിത്രം 2 ൽ (താഴെ പകുതി) കാണിച്ചിരിക്കുന്നു.

അതിനാൽ എല്ലാ ഓറിയന്റേഷനുകളിലും നൈക്വിസ്റ്റ് മാനദണ്ഡമനുസരിച്ച് ശുപാർശ ചെയ്യുന്ന ഘടകം 2√2 ≈ 2.82 ആയിരിക്കും. എന്നിരുന്നാലും, റെസല്യൂഷനും പ്രകാശ ശേഖരണവും തമ്മിലുള്ള മുമ്പ് സൂചിപ്പിച്ച ട്രേഡ്-ഓഫ് കാരണം, ഒരു പൊതു നിയമമായി 2.3 എന്ന ഒരു കോംപ്രമൈസ് മൂല്യം ശുപാർശ ചെയ്യുന്നു.

ഇമേജിംഗിൽ നൈക്വിസ്റ്റ് സാമ്പിളിംഗിന്റെ പങ്ക്

ഇമേജ് വിശ്വസ്തതയുടെ ഗേറ്റ് കീപ്പറാണ് നൈക്വിസ്റ്റ് സാമ്പിൾ. സാമ്പിൾ നിരക്ക് നൈക്വിസ്റ്റ് പരിധിക്ക് താഴെയാകുമ്പോൾ:

● അണ്ടർസാമ്പിൾ → അപരനാമത്തിന് കാരണമാകുന്നു: തെറ്റായ വിശദാംശങ്ങൾ, കൂർത്ത അരികുകൾ അല്ലെങ്കിൽ മോയർ പാറ്റേണുകൾ.

● ഓവർസാമ്പിൾ → ഒപ്റ്റിക്‌സിന് നൽകാൻ കഴിയുന്നതിനേക്കാൾ കൂടുതൽ ഡാറ്റ പിടിച്ചെടുക്കുന്നു, ഇത് റിട്ടേണുകൾ കുറയുന്നതിലേക്ക് നയിക്കുന്നു: വലിയ ഫയലുകളും ദൃശ്യമായ മെച്ചപ്പെടുത്തലുകളില്ലാതെ ഉയർന്ന പ്രോസസ്സിംഗ് ആവശ്യകതകളും.

ശരിയായ സാമ്പിൾ എടുക്കുന്നത് ചിത്രങ്ങൾ മൂർച്ചയുള്ളതും യാഥാർത്ഥ്യത്തോട് സത്യസന്ധവുമാണെന്ന് ഉറപ്പാക്കുന്നു. ഇത് ഒപ്റ്റിക്കൽ ഇൻപുട്ടിനും ഡിജിറ്റൽ ക്യാപ്‌ചറിനും ഇടയിലുള്ള സന്തുലിതാവസ്ഥ നൽകുന്നു, ഒരു വശത്ത് പാഴായ റെസല്യൂഷനോ മറുവശത്ത് തെറ്റിദ്ധരിപ്പിക്കുന്ന ആർട്ടിഫാക്‌ടോകളോ ഒഴിവാക്കുന്നു.

പ്രായോഗിക പ്രയോഗങ്ങൾ

നൈക്വിസ്റ്റ് സാമ്പിൾ വെറും ഒരു സിദ്ധാന്തമല്ല - ഇമേജിംഗ് മേഖലകളിൽ ഇതിന് നിർണായകമായ പ്രയോഗങ്ങളുണ്ട്:

● മൈക്രോസ്കോപ്പി:ഒബ്ജക്ടീവ് ലെൻസിന് പരിഹരിക്കാൻ കഴിയുന്ന ഏറ്റവും ചെറിയ വിശദാംശങ്ങളുടെ ഇരട്ടിയെങ്കിലും സാമ്പിൾ ചെയ്യുന്ന സെൻസറുകൾ ഗവേഷകർ തിരഞ്ഞെടുക്കണം.മൈക്രോസ്കോപ്പി ക്യാമറമൈക്രോസ്കോപ്പ് ലക്ഷ്യത്തിന്റെ ഡിഫ്രാക്ഷൻ-പരിമിത റെസല്യൂഷനുമായി പിക്സൽ വലുപ്പം പൊരുത്തപ്പെടേണ്ടതിനാൽ ഇത് നിർണായകമാണ്. ആധുനിക ലബോറട്ടറികൾ പലപ്പോഴും ഇഷ്ടപ്പെടുന്നത്sCMOS ക്യാമറകൾ, ഉയർന്ന പ്രകടനമുള്ള ബയോളജിക്കൽ ഇമേജിംഗിനായി സംവേദനക്ഷമത, ഡൈനാമിക് റേഞ്ച്, മികച്ച പിക്സൽ ഘടനകൾ എന്നിവയുടെ സന്തുലിതാവസ്ഥ ഇത് നൽകുന്നു.

● ഫോട്ടോഗ്രാഫി:ഉയർന്ന മെഗാപിക്സൽ സെൻസറുകൾ ഒരേപോലെ സൂക്ഷ്മമായ വിശദാംശങ്ങൾ റെസല്യൂഷൻ ചെയ്യാൻ കഴിയാത്ത ലെൻസുകളുമായി ജോടിയാക്കുന്നത് പലപ്പോഴും മൂർച്ചയിൽ കാര്യമായ പുരോഗതി ഉണ്ടാക്കുന്നില്ല. പ്രൊഫഷണൽ ഫോട്ടോഗ്രാഫർമാർ റെസല്യൂഷൻ പാഴാക്കുന്നത് ഒഴിവാക്കാൻ ലെൻസുകളും ക്യാമറകളും സന്തുലിതമാക്കുന്നു.

● മെഷീൻ വിഷൻ &ശാസ്ത്രീയ ക്യാമറകൾഗുണനിലവാര നിയന്ത്രണത്തിലും വ്യാവസായിക പരിശോധനയിലും, അണ്ടർ സാമ്പിൾ ചെയ്യൽ കാരണം ചെറിയ സവിശേഷതകൾ നഷ്ടപ്പെട്ടാൽ, തകരാറുള്ള ഭാഗങ്ങൾ കണ്ടെത്തപ്പെടാതെ പോകാം. ഡിജിറ്റൽ സൂം അല്ലെങ്കിൽ മെച്ചപ്പെടുത്തിയ പ്രോസസ്സിംഗിനായി ഓവർസാമ്പിൾ മനഃപൂർവ്വം ഉപയോഗിച്ചേക്കാം.

നൈക്വിസ്റ്റുമായി എപ്പോൾ പൊരുത്തപ്പെടണം: ഓവർസാംപ്ലിംഗും അണ്ടർസാംപ്ലിംഗും

നൈക്വിസ്റ്റ് സാമ്പിൾ ആദർശ സന്തുലിതാവസ്ഥയെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു, എന്നാൽ പ്രായോഗികമായി, ആപ്ലിക്കേഷനെ ആശ്രയിച്ച് ഇമേജിംഗ് സിസ്റ്റങ്ങൾ മനഃപൂർവ്വം ഓവർസാമ്പിൾ അല്ലെങ്കിൽ അണ്ടർസാമ്പിൾ ചെയ്തേക്കാം.

എന്താണ് അണ്ടർസാംപ്ലിംഗ്

സൂക്ഷ്മമായ വിശദാംശങ്ങൾ പരിഹരിക്കുന്നതിനേക്കാൾ സംവേദനക്ഷമത പ്രധാനമായ ആപ്ലിക്കേഷനുകളുടെ കാര്യത്തിൽ, നൈക്വിസ്റ്റ് ആവശ്യപ്പെടുന്നതിനേക്കാൾ വലിയ ഒബ്ജക്റ്റ് സ്പേസ് പിക്സൽ വലുപ്പം ഉപയോഗിക്കുന്നത് ഗണ്യമായ പ്രകാശ ശേഖരണ നേട്ടങ്ങൾക്ക് കാരണമാകും. ഇതിനെ അണ്ടർസാംപ്ലിംഗ് എന്ന് വിളിക്കുന്നു.

ഇത് സൂക്ഷ്മമായ വിശദാംശങ്ങൾ ത്യജിക്കുന്നു, പക്ഷേ ഇനിപ്പറയുന്ന സാഹചര്യങ്ങളിൽ പ്രയോജനകരമാകും:

● സംവേദനക്ഷമത നിർണായകമാണ്: വലിയ പിക്സലുകൾ കൂടുതൽ പ്രകാശം ശേഖരിക്കുന്നു, ഇത് കുറഞ്ഞ പ്രകാശ ഇമേജിംഗിൽ സിഗ്നൽ-ടു-നോയ്‌സ് അനുപാതം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു.
● വേഗത പ്രധാനമാണ്: കുറഞ്ഞ പിക്സലുകൾ വായനാ സമയം കുറയ്ക്കുന്നു, ഇത് വേഗത്തിലുള്ള ശേഖരണം സാധ്യമാക്കുന്നു.
● ഡാറ്റ കാര്യക്ഷമത ആവശ്യമാണ്: ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് പരിമിതമായ സിസ്റ്റങ്ങളിൽ ചെറിയ ഫയൽ വലുപ്പങ്ങൾ അഭികാമ്യമാണ്.

ഉദാഹരണം: കാൽസ്യം അല്ലെങ്കിൽ വോൾട്ടേജ് ഇമേജിംഗിൽ, താൽപ്പര്യമുള്ള പ്രദേശങ്ങളിൽ സിഗ്നലുകളുടെ ശരാശരി കണക്കാക്കുന്നു, അതിനാൽ അണ്ടർ സാമ്പിൾ ചെയ്യുന്നത് ശാസ്ത്രീയ ഫലത്തിൽ വിട്ടുവീഴ്ച ചെയ്യാതെ പ്രകാശ ശേഖരണം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു.

ഓവർസാംപ്ലിംഗ് എന്താണ്?

നേരെമറിച്ച്, സൂക്ഷ്മ വിശദാംശങ്ങൾ പരിഹരിക്കേണ്ടത് പ്രധാനമായ പല ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കും, അല്ലെങ്കിൽ ഡിഫ്രാക്ഷൻ പരിധിക്കപ്പുറം അധിക വിവരങ്ങൾ വീണ്ടെടുക്കുന്നതിന് പോസ്റ്റ്-അക്വിസിഷൻ വിശകലന രീതികൾ ഉപയോഗിക്കുന്ന ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കും, നൈക്വിസ്റ്റ് ആവശ്യപ്പെടുന്നതിനേക്കാൾ ചെറിയ ഇമേജിംഗ് പിക്സലുകൾ ആവശ്യമാണ്, ഇതിനെ ഓവർസാംപ്ലിംഗ് എന്ന് വിളിക്കുന്നു.

ഇത് യഥാർത്ഥ ഒപ്റ്റിക്കൽ റെസല്യൂഷൻ വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നില്ലെങ്കിലും, ഇതിന് ഗുണങ്ങൾ നൽകാൻ കഴിയും:

● ഗുണനിലവാരം കുറഞ്ഞ ഡിജിറ്റൽ സൂം പ്രാപ്തമാക്കുന്നു.
● പോസ്റ്റ്-പ്രോസസ്സിംഗ് മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു (ഉദാ: ഡീകോൺവല്യൂഷൻ, ഡീനോയിസിംഗ്, സൂപ്പർ-റെസല്യൂഷൻ).
● ചിത്രങ്ങൾ പിന്നീട് ഡൗൺസാമ്പിൾ ചെയ്യുമ്പോൾ ദൃശ്യമായ അപരനാമം കുറയ്ക്കുന്നു.

ഉദാഹരണം: മൈക്രോസ്കോപ്പിയിൽ, ഉയർന്ന റെസല്യൂഷനുള്ള sCMOS ക്യാമറ സെല്ലുലാർ ഘടനകളെ ഓവർസാമ്പിൾ ചെയ്തേക്കാം, അങ്ങനെ കമ്പ്യൂട്ടേഷണൽ അൽഗോരിതങ്ങൾക്ക് ഡിഫ്രാക്ഷൻ പരിധിക്കപ്പുറം സൂക്ഷ്മമായ വിശദാംശങ്ങൾ വേർതിരിച്ചെടുക്കാൻ കഴിയും.

സാധാരണ തെറ്റിദ്ധാരണകൾ

1, കൂടുതൽ മെഗാപിക്സലുകൾ എപ്പോഴും മൂർച്ചയുള്ള ചിത്രങ്ങൾ നൽകുന്നു എന്നാണ് അർത്ഥമാക്കുന്നത്.
ശരിയല്ല. ലെൻസിന്റെ റെസൊല്യൂഷൻ പവറിനെയും സെൻസർ സാമ്പിൾ ഉചിതമായി എടുക്കുന്നുണ്ടോ എന്നതിനെയും ആശ്രയിച്ചിരിക്കും മൂർച്ച.

2, ഏത് നല്ല ലെൻസും ഏത് ഉയർന്ന റെസല്യൂഷൻ സെൻസറിലും നന്നായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു.
ലെൻസ് റെസല്യൂഷനും പിക്സൽ പിച്ചും തമ്മിലുള്ള മോശം പൊരുത്തം പ്രകടനത്തെ പരിമിതപ്പെടുത്തും.

3, ഇമേജിംഗിനല്ല, സിഗ്നൽ പ്രോസസ്സിംഗിന് മാത്രമാണ് നൈക്വിസ്റ്റ് സാമ്പിൾ പ്രസക്തമാകുന്നത്.
നേരെമറിച്ച്, ഡിജിറ്റൽ ഇമേജിംഗ് അടിസ്ഥാനപരമായി ഒരു സാമ്പിൾ പ്രക്രിയയാണ്, കൂടാതെ ഓഡിയോ അല്ലെങ്കിൽ ആശയവിനിമയത്തിലെന്നപോലെ ഇവിടെയും നൈക്വിസ്റ്റ് പ്രസക്തമാണ്.

തീരുമാനം

നൈക്വിസ്റ്റ് സാമ്പിൾ ഒരു ഗണിതശാസ്ത്രപരമായ അമൂർത്തീകരണത്തേക്കാൾ കൂടുതലാണ് - ഒപ്റ്റിക്കൽ, ഡിജിറ്റൽ റെസല്യൂഷൻ ഒരുമിച്ച് പ്രവർത്തിക്കുന്നുവെന്ന് ഉറപ്പാക്കുന്ന തത്വമാണിത്. ലെൻസുകളുടെ റെസൊല്യൂഷൻ പവർ സെൻസറുകളുടെ സാമ്പിൾ കഴിവുകളുമായി വിന്യസിക്കുന്നതിലൂടെ, ഇമേജിംഗ് സിസ്റ്റങ്ങൾ ആർട്ടിഫാക്റ്റുകളോ പാഴായ ശേഷിയോ ഇല്ലാതെ പരമാവധി വ്യക്തത കൈവരിക്കുന്നു.

മൈക്രോസ്കോപ്പി, ജ്യോതിശാസ്ത്രം, ഫോട്ടോഗ്രാഫി, മെഷീൻ വിഷൻ തുടങ്ങിയ വൈവിധ്യമാർന്ന മേഖലകളിലെ പ്രൊഫഷണലുകൾക്ക്, വിശ്വസനീയമായ ഫലങ്ങൾ നൽകുന്ന ഇമേജിംഗ് സിസ്റ്റങ്ങൾ രൂപകൽപ്പന ചെയ്യുന്നതിനോ തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നതിനോ നൈക്വിസ്റ്റ് സാമ്പിൾ മനസ്സിലാക്കുന്നത് പ്രധാനമാണ്. ആത്യന്തികമായി, ഇമേജ് ഗുണനിലവാരം ഒരു സ്പെസിഫിക്കേഷനെ അതിരുകടന്നതിലേക്ക് തള്ളിവിടുന്നതിലൂടെയല്ല, മറിച്ച് സന്തുലിതാവസ്ഥ കൈവരിക്കുന്നതിലൂടെയാണ്.

പതിവ് ചോദ്യങ്ങൾ

നൈക്വിസ്റ്റ് സാമ്പിൾ ഒരു ക്യാമറയിൽ തൃപ്തികരമല്ലെങ്കിൽ എന്ത് സംഭവിക്കും?
സാമ്പിൾ നിരക്ക് നൈക്വിസ്റ്റ് പരിധിക്ക് താഴെയാകുമ്പോൾ, സെൻസറിന് സൂക്ഷ്മമായ വിശദാംശങ്ങൾ ശരിയായി പ്രതിനിധീകരിക്കാൻ കഴിയില്ല. ഇത് അപരനാമീകരണത്തിന് കാരണമാകുന്നു, ഇത് യഥാർത്ഥ ദൃശ്യത്തിൽ നിലവിലില്ലാത്ത മുല്ലയുള്ള അരികുകൾ, മോയർ പാറ്റേണുകൾ അല്ലെങ്കിൽ തെറ്റായ ടെക്സ്ചറുകൾ എന്നിവയുടെ രൂപത്തിൽ ദൃശ്യമാകുന്നു.

പിക്സൽ വലുപ്പം നൈക്വിസ്റ്റ് സാമ്പിളിനെ എങ്ങനെ ബാധിക്കുന്നു?
ചെറിയ പിക്സലുകൾ നൈക്വിസ്റ്റ് ഫ്രീക്വൻസി വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു, അതായത് സെൻസറിന് സൈദ്ധാന്തികമായി സൂക്ഷ്മമായ വിശദാംശങ്ങൾ പരിഹരിക്കാൻ കഴിയും. എന്നാൽ ലെൻസിന് ആ ലെവൽ റെസല്യൂഷൻ നൽകാൻ കഴിയുന്നില്ലെങ്കിൽ, അധിക പിക്സലുകൾ ചെറിയ മൂല്യം ചേർക്കുകയും ശബ്ദം വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്തേക്കാം.

മോണോക്രോം സെൻസറുകളും കളർ സെൻസറുകളും തമ്മിൽ നൈക്വിസ്റ്റ് സാമ്പിൾ വ്യത്യാസമുണ്ടോ?
അതെ. ഒരു മോണോക്രോം സെൻസറിൽ, ഓരോ പിക്സലും നേരിട്ട് പ്രകാശം സാമ്പിൾ ചെയ്യുന്നു, അതിനാൽ ഫലപ്രദമായ നൈക്വിസ്റ്റ് ഫ്രീക്വൻസി പിക്സൽ പിച്ചുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നു. ബേയർ ഫിൽട്ടറുള്ള ഒരു കളർ സെൻസറിൽ, ഓരോ കളർ ചാനലും അണ്ടർസാമ്പിൾ ചെയ്തിരിക്കുന്നു, അതിനാൽ ഡെമോസൈസിംഗിന് ശേഷമുള്ള ഫലപ്രദമായ റെസല്യൂഷൻ അല്പം കുറവാണ്.

ടക്‌സെൻ ഫോട്ടോണിക്‌സ് കമ്പനി ലിമിറ്റഡ്. എല്ലാ അവകാശങ്ങളും നിക്ഷിപ്തം. ഉദ്ധരിക്കുമ്പോൾ, ദയവായി ഉറവിടം അറിയിക്കുക:www.ടക്സെൻ.കോം