The Influence of Surface Relief on the Quality of Projected Images

Abstract

Data are presented on the dimensional characteristics of relief images on a reversal colour material (Kodachrome II Film) and their connection with image density. From simple theoretical consideration it is deduced that the relief image may have a significant influence on the definition ofa projected image, but that the magnitude of this contribution will be strongly dependent on the half-angles of illumination and collection in the projection system.

Various demonstrations are presented showing that the relief image can make an appreciable contribution to the definition for rather more specular conditions of illumination and collection than are used in conventional transparency projectors. However, this is only readily apparent when the projected image subtends a much larger angle than is regularly used in viewing. For angles of illumination and collection used in a transparency projector the effects of a relief image on a 24 x 36 mm transparency on the definition of the projected image are just detectable at viewing distances such that the image subtends about four times the normal angle, but not at normal viewing distances.

Even under circumstances such that the relief image has a considerable influence on definition, image elements away from the centre of the field exhibit asymmetrical halo effects. In general, these effects would be regarded as objectionable. Moreover, the increase in definition in the centre of the field obtained by use of a relief image may be accompanied by a general increase in graininess into the projected image.

The overall conclusion is that under normal conditions relief Images make only a small contribution to the definition of projected images of 24 x 36 mm transparencIes, and that, 10 general, the advantages resulting from a major contribution of the relief image are more than outweighed by the disadvantages.

Résumé

On présente les caractéristiques dimensionnnelles du relief des images sur un matériau couleur inversible (Kodachrome II) et leur relation avec la densité de l’image. Par des considérations théoriques simples, on montre que le relief de l’image peut avoir une influence significative sur la définition de l’image projetée, mais que l’importance de cette contribution dépend fortement des demi-angles de l’illuminateur et du condenseur du système de projection. Des démonstrations variées montrent que le relief de l’image peut contribuer grandement à la définition avec des illuminateurs et des condenseurs plus spéculaires que ceux utilisés dans les projecteurs de diapositives conventionnels. Toutefois, cela n’est nettement apparent que lorsque l’image projetée sous-tend un angle plus grand que celui utilisé généralement pour l’observation des images. Avec les angles d’illumination et de condensation utilisés dans un projecteur de diapositives, les effets du relief d’une image 24x36 mm sur la définition de l’image projetée sont juste détectables lorsque la distance d’observation est telle que l’image soustend environ quatre fois l’angle normal mais ne l’est pas aux distances normales d’observations. En outre, dans des circonstances telles que le relief de l’image a une influence considérable sur la définition, les éléments de l’image éloignés du centre du champ présentent des effets de halo asymétriques. En général ces effets seraient considérés comme rédhibitoires. De plus, l’accroissement de la définition dans le centre du champ obtenu par l’exploitation du relief de l’image peut être accompagné d’un accroissement de la granularité de l’image projetée. Les conclusions générales sont que dans des conditions normales le reliefdes images contribue peu à la définition de dispositives 24x36 projetées et que, en général, les avantages résultant d’une contribution plus importante du relief des images sont plus que contrebalancées par les inconvénients.

Zusammenfassung

Es werden Daten über die Reliefstruktur an verarbeitetem Color-Umkehrfilm (Kodachrome II) in Abhängigkeit von der Bilddichte mitgeteilt. Aus theoretischen überlegungen ergibt sich, dass die Reliefstruktur einen deutlichen Einfluss auf die Schärfe eines projizierten Bildes haben kann, dass jedoch die Grösse dieses Reliefeinflusses stark vom Öffnungswinkel der Strahlenkegel im benutzten Projektionssystem abhängen wird. An verschiedenen Beispielen wird gezeigt, dass das Reliefbild bei Projektion mit relativ kleinem Öffnungswinkel die Schärfe merklich verbessern kann. Dies ist aber nur dann gut erkennbar, wenn das projizierte Bild aus einem wesentlich geringeren Abstand betrachtet wird als normal. Mit den bei der Projektion von 24x36 mm" Diapositiven üblicherweise benutzten Öffnungswinkeln wird der Einfluss des Reliefbildes gerade erkennbar bei einem Betrachtungsabstand der ca. 1/4 des normalen beträgt. Unter Bedingungen, bei denen das Reliefbild die Schärfe wesentlich beeinflusst, zeigen Bildelemente die ausserhalb der Bildmitte liegen asymmetrische Holo-Effekte, die man im allgemeinen als nich tolerierbar ansehen wird. Darüberhinaus wird der Schärfegewinn in der Bildmitte oft von einer generellen ErhÖhung der KÖrnigkeit begleitet. Insgesamt wird geschlossen, dass unter normalen Bedingungen bei der Projektion von 24 x 26 mm² Diapositiven das Reliefbild nur unwesentlich zur Schärfe beiträgt und dass allgemein die durch den Reliefeffekt erzielbare Schärfeverbesserung die damit verbundenen Nachteile nicht aufwiegt.

Riassunto

Vengono presentati dei dati sulle caratteristiche dimensionali delle immagini a rilievo di un materiale invertibile e colori (Kodochrome II Film) e le loro relazioni con la densità dell’immagine. Da semplici considerazioni teoriche se ne deduce che l’immagine a rilievo può avere una significativa influenza sull’immagine proiettata, ma che l’entità di tale contributo sarà fortemente dipendente dai semiangoli di illuminazione nel sistema di proiezione. Le varie dimostrazioni presentate indicano che l’immagine a rilievo può portare un contributo apprezzabile alla definizione in condizioni di illuminazione e di convogliamento un po’ più speculari di quelle usate nei proiettori convenzionali per diapositive. Tuttavia, ciò ha luogo solamente quando l’immagine proiettata abbraccia un angolo molto più grande di quello normalmente utilizzato nella visione. Per angoli di illuminazione e di convogliamento usati in un proiettore per diapositive gli effetti di una immagine a rilievo di una diapositiva 24x36 mm sulla definizione dell’immagine proiettata sono percettibilisoltanto perdistanze divisioni tali che l’immagine abbracci un angolo che è circa quattro volte superiore al normale, ma non per normali distanze di visione. Anche in quelle circostanze in cui l’immagine a rilievo ha una considerevole influenza sulla definizione, gli elementi dell’immagine lontani dal centro del campo presentano effetti di alo assimetrici. Generalmente tali effetti sono ritenuti sgradevoli. Inoltre l’aumento di definizione al centro dell’immagine può essere accompagnato da un generale aumento della grana dell’immagine proiettata. La conclusione finale è che, in condizioni normali, le immagini a rilievo portano soltanto un piccolo contributo alla definizione delle immagini proiettate di diapositive 24x36 mm e che, in generale, i vantaggi derivanti dal maggior contributo dell’immagine a rilievo sono più che superati dagli svantaggi.