01 Acutance和SQF簡介

銳度和主觀質(zhì)量系數(shù)（SQF）是衡量印刷品或顯示器銳度的標(biāo)準(zhǔn)。SQF在攝影行業(yè)使用多年，但對(duì)大多數(shù)攝影師來說仍然是陌生的。Acutance是IEEE相機(jī)電話圖像質(zhì)量（CPIQ）小組的一個(gè)相對(duì)較新的測(cè)量方法。這兩個(gè)指標(biāo)都包含了以下因素的影響 ◆ 成像系統(tǒng)。相機(jī)的調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF）作為其內(nèi)在清晰度的測(cè)量。 ◆ 觀看者。人眼對(duì)每個(gè)空間頻率的敏感度，以對(duì)比度敏感度函數(shù)（CSF）為模型。 ◆ 觀看條件。圖像顯示的高度和觀看者與顯示者的距離，描述了圖像顯示如何填滿人眼。 這些指標(biāo)用于描述人所看到的最終產(chǎn)品圖像的感知清晰度，而不僅僅是相機(jī)的內(nèi)在屬性。這有助于描述常見的說法，如 “當(dāng)我在手機(jī)上看這個(gè)圖像時(shí)，它看起來很清晰，但當(dāng)我在電腦屏幕上放大時(shí)，它看起來一點(diǎn)都不清晰”。 由于CPIQ的標(biāo)準(zhǔn)化工作，其中包括Acutance數(shù)字與感知質(zhì)量損失單位JND（Just Noticeable Differences）的相關(guān)性，我們通常推薦Acutance而不是SQF。 在本文的后面部分，為了簡潔起見，我們可能只提到Acutance，但假設(shè)該描述也適用于SQF。

02 Acutance測(cè)量選項(xiàng)

Acutance或SQF可以在Imatest SFR、SFRplus、Star、Random/Dead Leaves、SFRreg、Checkerboard和eSFR ISO中測(cè)量，您需要在設(shè)置框中勾選Acutance分析復(fù)選框（如果它存在）。設(shè)置將被保存，供以后的運(yùn)行使用。 點(diǎn)擊上述模塊之一的設(shè)置窗口中的Acutance/SQF選項(xiàng)按鈕，將打開窗口，選擇你的觀測(cè)條件和計(jì)算選項(xiàng)。

Acutance 選項(xiàng)窗口

03 Acutance 和 SQF 設(shè)置

該面板包含獨(dú)立于觀察者觀察條件的計(jì)算和輸出繪圖選項(xiàng)。

Acutance 選項(xiàng)窗口

主觀質(zhì)量類型

選擇在計(jì)算中使用哪種積分和CSF的定義，是由CPIQ定義的acutance還是定義SQF。

繪圖類型

選擇哪種數(shù)量被繪制成輸出–Acutance/SQF值本身（這是一個(gè)客觀指標(biāo)）或與該值相關(guān)的感知損失值（一個(gè)主觀指標(biāo)）的JNDs。如果選擇JND繪圖，主觀質(zhì)量類型被強(qiáng)制為 “Acutance CPIQ”，因?yàn)檫@是定義了客觀-主觀映射的數(shù)量。

僅限鏡頭復(fù)選框??

忽略顯示介質(zhì)（印刷品或顯示器）對(duì)分析能力計(jì)算的貢獻(xiàn)。勾選后，輸出假定為具有平坦SFR的完美顯示介質(zhì)，并且不考慮有限的點(diǎn)/像素?cái)?shù)，有效地使acutance計(jì)算取決于 “僅鏡頭 “而不是最終的顯示。(請(qǐng)注意，由于acutance來自MTF，而Imatest只能測(cè)量整個(gè)系統(tǒng)的MTF–鏡頭、傳感器和處理–因此它實(shí)際上并不只是鏡頭。）

歸一化MTF

重新調(diào)整Acutance的MTF曲線比例，使其最大值為1。 一般來說，根據(jù)MTF的定義，MTF曲線的最大值應(yīng)該已經(jīng)是1。然而，由于銳化，MTF曲線有時(shí)會(huì)有一個(gè)大于1的峰值。在這種情況下，選擇這個(gè)選項(xiàng)可以重新調(diào)整MTF曲線的比例。

04 查看器顯示設(shè)置

這個(gè)面板包括一些選項(xiàng)，用于定義用該設(shè)備拍攝的圖像被觀察者觀看時(shí)的觀察條件。通常情況下，它定義了顯示尺寸和顯示距離，用于將設(shè)備MTF（以cy/px為單位）映射到觀察者眼中的角度MTF（以cy/deg為單位）。它還定義了顯示器的性質(zhì)及其分辨率，這對(duì)于確定顯示器上產(chǎn)生圖像的任何尺寸調(diào)整都是至關(guān)重要的。

Acutance 選項(xiàng)窗口

CPIQ預(yù)設(shè)

CPIQ標(biāo)準(zhǔn)定義了五種標(biāo)準(zhǔn)視圖條件，涵蓋了一些常見的使用情況–小字體、大字體、100%的計(jì)算機(jī)顯示器、4.5英寸手機(jī)、30英寸4k電視。 選擇其中之一就可以自動(dòng)設(shè)置其余的選項(xiàng)，使這個(gè)選項(xiàng)的使用成為新用戶的良好起點(diǎn)。如果在這個(gè)選項(xiàng)中使用了 “無（手動(dòng)設(shè)置）”，可以設(shè)置以下設(shè)置來描述自定義視圖條件。

視圖顯示類型

在屏幕、打印或理想顯示類型中選擇。根據(jù)CPIQ標(biāo)準(zhǔn)，顯示類型決定了圖像所顯示的介質(zhì)的MTF。選擇 “理想 ”意味著顯示介質(zhì)本身沒有引入MTF。

觀察選項(xiàng)

決定用于產(chǎn)生尖銳度圖的自變量（即X軸），因?yàn)樗c選擇有關(guān)的變化。根據(jù)你選擇的是哪一種，下面的顯示將提供不同的數(shù)據(jù)輸入選項(xiàng)集。

·?固定視距，變化的顯示高度?

用戶選擇一個(gè)最小和最大的顯示尺寸（以厘米為單位）來繪制Acutance，而視距保持在一個(gè)單一的數(shù)值。一個(gè)額外的單一高度值可以被確定為一個(gè)讀出值，以便于數(shù)據(jù)輸出查詢。 輸出圖的X軸將是定義范圍內(nèi)的顯示高度。

· 固定的顯示高度，變化的觀察距離

用戶選擇一個(gè)最小和最大的觀察距離（以厘米為單位）來繪制acutance，同時(shí)顯示尺寸保持在一個(gè)單一的數(shù)值。額外的單一距離值可以被確定為讀出值，以方便數(shù)據(jù)輸出查詢。 輸出圖的X軸將是定義范圍內(nèi)的觀察距離。

使用放大率百分比（%）來顯示高度

勾選后，顯示高度的輸入框的單位是 “輸入圖像的放大率%”，而不是厘米。

這種用法意味著顯示尺寸的適當(dāng)縮放是圖像的行數(shù)除以顯示的點(diǎn)/厘米或px/厘米乘以放大率。由于數(shù)據(jù)縮放發(fā)生時(shí)，顯示器顯然沒有改變其尺寸，因此可以把顯示器看作是一個(gè) “窗口”，進(jìn)入理論上是那個(gè)尺寸的顯示器。

舉例：CPIQ預(yù)設(shè)的 “計(jì)算機(jī)顯示器以100%的比例觀看 “使用了這個(gè)選項(xiàng)，并意味著圖像在屏幕上以這樣的比例觀看，即圖像中的一個(gè)像素成為屏幕上的一個(gè)像素，而不是被放大或縮小。

px/cm（像素/厘米）

假設(shè)在顯示屏上觀看圖像的每厘米像素（或每厘米點(diǎn)數(shù)，用于打?。?。 這個(gè)值是很關(guān)鍵的，它表明顯示器的分辨率是否比產(chǎn)生要看的圖像的相機(jī)小。如果是這樣，圖像就需要在顯示之前縮小尺寸（除非像上面的例子那樣以100%的縮放率觀看），這就改變了空間頻率內(nèi)容。Imatest對(duì)這一問題進(jìn)行了一階建模，在轉(zhuǎn)換為角頻率之前，將理想的低通濾波器應(yīng)用于成像系統(tǒng)的測(cè)量MTF。

05 銳度和MTF

下表對(duì)MTF和銳度進(jìn)行了比較。從本質(zhì)上講，MTF是對(duì)設(shè)備或系統(tǒng)清晰度的測(cè)量；Acutance和SQF是對(duì)感知印刷品或diaplay清晰度的測(cè)量，由MTF、人類視覺系統(tǒng)的對(duì)比敏感函數(shù)（CSF）和視角（基于對(duì)印刷品高度和觀看距離之間關(guān)系的假設(shè)）得出。

以下是一個(gè)樣本結(jié)果：

Acutance，基于觀看距離=圖像高度的平方根的假設(shè)

上圖中的黑色實(shí)線顯示了印刷高度為2至60厘米（約2至24英寸）的敏銳度，假設(shè)觀看距離（厘米）=30 √（圖片高度/10），這是在畫廊觀看條件下的大致情況。Acutance超過100是因?yàn)閳D像在銳化后有一個(gè)適度的MTF峰值。上面的圖還顯示了觀看距離（ – – – ）。右下角的圖是MTF，它顯示在主要的SFR/MTF圖中，但在此重復(fù)以使此圖自成一體。中下部是圖像的縮略圖，用紅色顯示所選的ROI。左邊的文字包含計(jì)算細(xì)節(jié)和圖像屬性。

06 銳度和 SQF 數(shù)字是什么意思？

SQF — Ed Granger 將 SQF 開發(fā)為與感知清晰度成線性比例。SQF 變化 5 對(duì)應(yīng)于清晰度的可察覺變化——比一個(gè)“可察覺差異”（JND） 稍大。由于我們沒有自己的 SQF 印象數(shù)據(jù)庫，我們將借鑒其他人的經(jīng)驗(yàn)。 Popular Photography多年來一直使用 SQF 測(cè)試鏡頭。他們開發(fā)了唯一通用的 SQF 排名系統(tǒng)。他們的規(guī)模不是很線性。{C, C+} 占用 20 個(gè) SQF 單位；是 {A, A+}、{B, B+} 或 D 的兩倍。但這似乎是解釋數(shù)字的良好起點(diǎn)。

我們鼓勵(lì)讀者檢查《大眾攝影》的鏡頭測(cè)試結(jié)果并在其網(wǎng)站上搜索SQF。Imatest的結(jié)果應(yīng)與《大眾攝影》的結(jié)果相關(guān)，但有幾個(gè)明顯的區(qū)別。 《大眾攝影》單獨(dú)測(cè)量鏡頭的SQF，而Imatest測(cè)量整個(gè)成像系統(tǒng)的SQF。這意味著Imatest的結(jié)果對(duì)相機(jī)和RAW轉(zhuǎn)換器的信號(hào)處理（銳化和降噪；通常以非線性方式應(yīng)用）很敏感。這使得很難比較在不同相機(jī)上測(cè)量的鏡頭。另一方面，這意味著你知道你的相機(jī)/鏡頭組合能達(dá)到什么效果，而且對(duì)于比較在一種相機(jī)類型（具有一致的設(shè)置）上測(cè)量的鏡頭是非常好的。

《大眾攝影》計(jì)算SQF的算法（SQF 方程和觀看距離假設(shè)；兩者均在下面討論）尚不明確。

質(zhì)量是SQF的一個(gè)函數(shù)

上表是由Bror Hultgren開發(fā)的，基于廣泛的類別縮放測(cè)試。根據(jù)Bror的說法，感知質(zhì)量水平取決于測(cè)試圖片集（尤其是其中最差的圖片有多糟糕）以及任務(wù)（例如，一組相機(jī)用戶與一組藝術(shù)館館長對(duì)圖片的排名不同），但類別之間的關(guān)系保持相對(duì)穩(wěn)定。這些水平與《大眾攝影》的量表相當(dāng)。

解釋SQF的其他考慮事項(xiàng)：

無論印刷品大小，SQF都有相同的解釋。這意味著SQF=92的印刷品對(duì)于4×6的印刷品和24×36英寸的印刷品具有相同的質(zhì)量 “感覺”。這與MTF測(cè)量相反，在印刷品表面測(cè)量的MTF對(duì)不同尺寸的印刷品有不同的解釋：你傾向于接受較大的印刷品的較低MTF，因?yàn)槟銖妮^遠(yuǎn)的距離觀看它們（盡管這里描述的關(guān)系遠(yuǎn)非線性）。觀察距離是建立在SQF中的。

SQF的計(jì)算忽略了打印機(jī)的清晰度（目前）。它假定現(xiàn)代高質(zhì)量的噴墨打印機(jī)可以在正常的觀看距離上打印出與無助的眼睛所能看到的一樣清晰–對(duì)于大型印刷品（=20厘米高）來說，這是一個(gè)相當(dāng)安全的假設(shè)。

銳度– CPIQ文件定義了一個(gè) “客觀指標(biāo)”（OM = 0.8851 - 銳度，當(dāng)銳度 = 0.8851時(shí)，則OM = 0。），隨著模糊度的增加而增加。它聲稱，當(dāng)acutance大于0.8851時(shí)，感知的質(zhì)量不會(huì)改善。一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的方程式的結(jié)果顯示，OM的變化0.02（2%）大致對(duì)應(yīng)于1個(gè)JND。

07 Acutance和SQF方程式

按照Imatest網(wǎng)站其他地方的慣例，我們把數(shù)學(xué)公式放在綠色框中，非技術(shù)性讀者可以跳過。首先顯示的是acutance方程–SQF主要具有歷史意義。

Acutance 方程：

其中，

其中， a?= 75,?b?= 0.2,?c?= 0.8, and?K?= 34.05 ν是角頻率，單位為周期/度。 請(qǐng)注意，此CSF值在 4 周期/度左右達(dá)到峰值，遠(yuǎn)低于用于 SQF 的CSF 。但 SQF 使用d（log??）=d??/??進(jìn)行了補(bǔ)償，使最終數(shù)字非常接近。

SQF方程：

格蘭杰在1972年提出了計(jì)算SQF的完整方程，但他在計(jì)算中使用了簡化的近似方法。盡管強(qiáng)烈建議使用精確方程，但I(xiàn)matest可以在需要比較新舊計(jì)算時(shí)使用簡化的近似方法。在審查舊出版物時(shí)，您應(yīng)確定使用了哪種計(jì)算方法。 格蘭杰暗示的SQF的精確方程為：

其中， CSF( f ) 是人眼的對(duì)比敏感度函數(shù)，如下所述；CSF( f ) 對(duì)于f > 60 cycles/degree接近于零，MTF( f ) 是光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)制傳遞函數(shù)（相當(dāng)于空間頻率響應(yīng)）：Imatest SFR 的主要輸出，log（常寫為 ln ) 是自然對(duì)數(shù)， i.e., log

e

.???（log??）=????/??.

是歸一化常數(shù)：對(duì)于具有常數(shù)值 1 的MTF( f ) ，SQF 等于 100%。奈奎斯特頻率是積分的頻率上限；奈奎斯特以上的能量對(duì)圖像質(zhì)量沒有貢獻(xiàn)。 由于格蘭杰對(duì)復(fù)雜的計(jì)算機(jī)的使用有限（今天普通的個(gè)人計(jì)算機(jī)的功率大約相當(dāng)于1972年整個(gè)五角大樓的功率），他在計(jì)算中使用了一個(gè)近似值，假設(shè)CSF( f )在3到12個(gè)周期/度之間大致不變。

盡管Imatest提供了使用這一近似值的選項(xiàng)（作為對(duì)舊計(jì)算的檢查），但還是建議使用精確的方程式。Granger和Cupery使用的積分極限是眼睛視網(wǎng)膜上的10和40個(gè)周期/毫米，如果考慮到眼睛的焦距（FL=17毫米），則轉(zhuǎn)化為3和6個(gè)周期/度。f（周期/度）=f（周期/毫米）（π FL）/180。 為了計(jì)算SQF，有必要將用于眼睛反應(yīng)CSF（f）的周期/度的空間頻率與Imatest SFR計(jì)算的周期/像素的空間頻率聯(lián)系起來。

其中， n

PH

是垂直像素的數(shù)量（沿圖片高度，假設(shè)是橫向） d是觀看距離 PH是以距離為單位的圖片高度（Imatest顯示中使用的是厘米）。請(qǐng)注意，n

PH

?/ PH是每一距離的像素的實(shí)際值。 圖像文件的 “每英寸像素”值很少與實(shí)際印刷品相對(duì)應(yīng)。

噪聲圖像

在具有長過渡期（10-90% risetime r

1090

超過2個(gè)像素）和高噪聲的圖像中，增加噪聲會(huì)增加SQF，除非我們采取預(yù)防措施。我們要做的是認(rèn)識(shí)到大多數(shù)信號(hào)能量是在低于1/r

1090

的空間頻率。在超過1/r

1090

的頻率上，我們不允許MTF增加。MTF( fn?) = min( MTF( fn-1?), MTF( fn?) )。這對(duì)邊緣引起的MTF幾乎沒有影響，但可以防止噪聲尖峰不適當(dāng)?shù)卦黾覵QF。

08 Contrast sensitivity function (CSF)

人眼的對(duì)比敏感函數(shù)（CSF）在高空間頻率時(shí)受眼部光學(xué)系統(tǒng)和錐體密度的限制，在低頻率時(shí)受視網(wǎng)膜中的信號(hào)處理（神經(jīng)元相互作用；側(cè)抑制）的影響。各種研究將明亮光水平（典型的印刷閱讀條件）下的峰值響應(yīng)放在每度6至8個(gè)周期之間（用于銳度的CSF方程約為4）。我們選擇了一個(gè)公式，如下所述，其峰值略低于每度8個(gè)周期。 你可以通過在不同的距離觀看下面的圖像，并觀察圖案出現(xiàn)消失的地方，來了解你自己眼睛的CSF情況。對(duì)比度與(y/h)

2

成正比，圖像高度為h。雖然圖像的對(duì)比度從上到下呈線性下降，但圖表中間的對(duì)比度是上面的1/4。

對(duì)比敏感函數(shù)

對(duì)數(shù)頻率-對(duì)比度圖

通過點(diǎn)擊下邊的斜線圖片查看全尺寸，你可以了解到很多關(guān)于CSF的信息。在正常的觀察距離，你不會(huì)看到隱藏在其中的數(shù)字。向后移動(dòng)幾米，它應(yīng)該變得非常清晰。 發(fā)生了什么？在正常的觀察距離下，對(duì)角線條的頻率具有較高的CSF值，而隱藏?cái)?shù)字的頻率較低，CSF值相對(duì)較低，當(dāng)你向后移動(dòng)時(shí)，條形圖的CSF值降低，但隱藏?cái)?shù)字的CSF值卻大大增加，使其容易被看到。

向后移動(dòng)，可以看到隱藏的數(shù)字