對比度

對比度描述了在給定的分辨率下物體上黑色與白色的區分程度。要使圖像看起來輪廓分明，黑色細節需要顯示為黑色，白色細節必須顯示為白色（請參閱圖1）黑色和白色資訊越趨向於中間灰色，該頻率下的對比度越低。明暗線條之間的強度差異越大，對比度越高。雖然這可能顯而易見，但卻至關重要。

Transition from black to white is high contrast while intermediate greys indicate lower contrast.

圖 1: 瞭解對比度。從黑色過渡為白色是高對比度，中間灰色則表明對比度較低。

公式1可用於計算給定頻率下的對比度，其中，I_max是最大強度（如果使用的是相機，通常會採用像素灰階值表示），I_min是最小強度：

(1)$$ \text{對比度} \left( \% \right) = \left[ \frac{I_{\text{max}} - I_{\text{min}}}{I_{\text{max}} + I_{\text{min}}} \right] $$

在確定最終圖像對比度方面，鏡頭、感測器和照明都發揮著重要的作用。如果其中任何一項未正確套用或與其他因素相配合，都會降低系統在給定解析度下的整體對比度。

鏡頭和對比度侷限

假定在理想照明條件下，鏡頭對比度通常以再現的物體對比度百分比來定義。某種程度上，分辨率實際上沒有意義，除非於特定對比度下定義。分辨率中，範例假定完美再現物體，包括在像素上顯示物體邊緣處的急劇過渡。但實際上絕非如此。鑒於光的性質，即使經過完美設計和製造的鏡頭也無法完全再現物體的解析度和對比度。即使鏡頭在繞射極限下使用（如解析度與對比度限制：艾里斑所述），圖2中圓點的邊緣在圖像中仍會模糊不清。在這種情況下，透過簡單計算像素來計算系統的分辨率會降低準確性，甚至完全無效。

假設兩個圓點相互靠近並且透過鏡頭成像，如圖2所示。當兩個光斑離得較遠（換言之，於低頻率下）時，它們會非常分明，儘管其邊緣都有一些模糊。隨著它們互相靠近，模糊處會重疊，直至圓點無法再被識別為單獨的實體。系統的實際分辨能力取決於成像系統檢測圓點間距的能力。即使光斑之間有大量像素，但如果它們由於對比度不足而混在一起，也無法簡單解析為兩個單獨的細節。因此，系統的分辨率取決於許多因素，包括繞射及其他光學誤差所導致的模糊、圓點間距以及傳感器檢測對比度的能力。