Paul Uszak

Что я фотографирую ВНУТРИ моей камеры?


Цифровой Датчик Легкий Фото

Я экспериментировал с фотографией с низким освещением. Я сфотографировал что-то странное внутри своей камеры и не знаю, что это такое. Это изображение, изначально взятое ...

оригинальная темная рамка

Похоже, достаточно непривычно. Однако после некоторой обработки я нашел следующее ...

расширенная рама

Что это?

Некоторое отставание. Это было сделано с Nikon D80, установленным в соответствии с ISO 3200, и экспозицией 30 секунд. Формат изображения был RAW. Был установлен объектив с фокусным расстоянием f2.8 - 4, 24 - 85 мм (громоздкий - и я позабочусь об этом позже). Изображение было выровнено, а кривая растянута на (a) GIMP. Все изображения имеют формат RAW или PNG, поэтому там не должно быть никаких артефактов JPEG. Поэтому у меня есть некоторые вопросы.

  1. Что вызывает белый бит в верхней части изображения? Это не светлое кровотечение. Изображение было снято с крышкой объектива, с камерой внутри стального ящика для шкафа, в моем неосвещенном гараже ночью. Это не светлое кровотечение. Кроме того, чтобы подтвердить это, я фактически взял 2 кадра, перевернув камеру вверх дном на свой «видоискатель». Этот белый бит всегда относится к видоискателю.

  2. Каков частичный круг, видимый в основной части кадра? Это тепловое изображение? Я считаю, что камеры на базе CMOS-сенсоров могут немного увидеть ближний ИК-диапазон. Объектив довольно громоздкий и, возможно, был теплее, чем основной корпус камеры. Является ли ответ на вопрос (1) также термическим. В верхней части камеры есть много элементов управления и бит.

  3. Что вызывает вертикальные линии в изображении? Это как-то связано с фильтром Байера или с линейной адресацией отдельных фотоприемников CMOS?

  4. Что вызывает фиолетовые и зеленые пятна? Я понимаю, что это не настоящие цвета, но, тем не менее, они являются репрезентативными для изменений интенсивности макромасштабного масштаба по всему кадру.

Есть предположения?

Mark Hurd
(Повторное добавление моего комментария, потому что это не ответ, и если на него ответил OP, я не видел его до того, как комментарии были очищены.) Я открыл верхнее черное изображение в Office 2010 Picture Manager и через ряд автоматические и ручные манипуляции. Я видел нечто более похожее на обработанные результаты clabacchio, но цвета больше похожи на результаты OP. Есть ли вероятность, что круговой шаблон связан с обработкой почты?

clabacchio
Может не быть релевантным, но какую настройку диафрагмы вы использовали?

Ответы


Blrfl

Во-первых, поймите пару вещей:

Хотя мы называем эти вещи «цифровыми камерами», процесс превращения фотонов в числа полностью аналог. Аналоговые схемы собирают всевозможные шумы из их окружения.

Шум - это не одно постоянное значение, это диапазон из них, который выходит на уровень, называемый уровнем шума . Обработка, которую вы делали на черном образе, растягивает все, что ниже уровня шума, большинство из которых близко к черному, на всем спектре от темно-яркого в каждом канале. Гистограммы до и после обработки покажут это.

Что вызывает белый бит в верхней части изображения?

Я предполагаю, что это тепло, возможно, нижняя часть камеры немного нагревается по какой-то причине, чем верхняя. Ваша обработка будет преувеличивать это.

Каков частичный круг, видимый в основной части кадра?

Это может быть что угодно. Датчик мог собирать ИК-фильтр, пропустивший фильтр нижних частот, и вы смотрите на крышку объектива. Это может быть следствием деформаций, вызванных тем, что датчик был поднят со спины с помощью присоски во время сборки или с небольшим количеством напряжений, наложенных на него удерживающими частями. Я уверен, что Nikon знает, но учитывая, как далеко в этом шуме, это либо не стоит заботиться, либо это объясняется дизайном остальной части камеры.

Что вызывает вертикальные линии в изображении?

В этих условиях лучшая теория будет заключаться в том, что некоторая схема синхронизации в корпусе на регулярной основе индуцирует поток тока на одну из аналоговых частей. Если вы проверите этот учебник по преобразованию инфракрасного излучения D80 , вы заметите, что на той же плате есть компоненты, а датчик находится рядом с основной платой. Существует множество возможностей для такого утечки.

Что вызывает фиолетовые и зеленые пятна?

Датчики в цифровых камерах являются самыми шумными в синем канале , и если вы посмотрите на композицию RGB из пурпурных, там будет больше синего цвета, чем красного или зеленого. Более зеленые пятна могут быть результатом того, что некоторые части камеры кажутся более шумными по-разному. Опять же, ваша обработка преувеличивает эти различия. Большинство цветов на самом деле так близко к черному, что вы никогда их не заметите.

Fumidu
Мне нравится идея присоски!

Olin Lathrop
@Nick: Но синие каналы обычно менее чувствительны, поэтому они имеют большее усиление, поэтому более низкое отношение сигнал / шум, чем другие каналы.

Olin Lathrop
@Nick: Это может сработать. На самом деле я не удивлюсь, если бы были 3 отдельных этапа усиления с 3 отдельными A / D. Переключение усиления динамически на пиксель будет слишком медленным. Неизменное усиление может привести к низкому разрешению в одном или двух цветах. Я не был вовлечен в такой дизайн датчика, поэтому я не знаю, как он обрабатывается. Это может быть связано с другими датчиками. Эти rae все инженерные компромиссы доступны дизайнерам датчиков. Я не знаю, что такое обычаи.

BlueRaja - Danny Pflughoeft
+1 это правильный ответ. ЭМ-шум вокруг нас. Схема датчика + обязательно будет захватывать все виды шума, как внутри, так и снаружи камеры. Heck, законы физики требуют, чтобы любой электрический датчик генерировал шум, который он сам подберет. Вот как работает электричество.

Blrfl
@ColeJohnson: Требование о приеме-приемке части 15 требуется для помех от других устройств Part 15. Последнее, что я проверил, у FCC не было юрисдикции над матерью-природой и основной физикой. :-)

Fumidu

Возможно, это представляет собой небольшое изменение температуры датчика.

Горячий датчик производит больше шума, чем холодный.

Небольшая разность температур может быть объяснена наличием электронных компонентов или тем, как сенсор находится в контакте с другими частями, что позволяет больше или меньше рассеивать тепло.

Некоторые связанные ссылки:

http://en.wikipedia.org/wiki/Image_noise#Sensor_heat

http://www.zodiaclight.com/astrophotography/chipHeating5.htm

https://thephoblographer.wordpress.com/2010/01/22/freeze-your-camera-get-better-high-iso/

(Я, наверное, попробую это сам, посмотрим, сможем ли мы получить тот же шаблон!)

редактировать

После некоторого обсуждения в комментариях, кажется, что сам датчик может произвести некоторое значительное количество тепла (благодаря Давидму и Крису Х).

Я пробовал это с помощью своей камеры. Olympus EM-1, Iso 200, 60s, F2.8. Исходное изображение затем обрабатывается в Lightroom. Камера была в полной темноте, конечно, при комнатной температуре (18 ° C). Вот результат: Olympus EM-1, Iso 200, 60s, F2.8.

Я бы сказал ... ну, не очень убедительно! Кто-нибудь может что-нибудь увидеть? Конечно, это другая камера. Мы должны попробовать с другими D80 посмотреть, является ли это специфическим для этой модели.

Davidmh
Я видел похожие круговые рисунки на астрономической ПЗС с активным охлаждением, прежде чем полностью охладиться. Я бы предположил, что у датчика есть рассеиватель, и он, вероятно, лучше всего прикрепляется посередине. Это также напоминает мне радиатор процессора: ifisc.uib-csic.es/nuredduna/2004/fotos/cc_radiator.jpg

Davidmh
Я тоже вижу шаблон. Это напоминает мне напряжение сдвига, которое было бы совместимо с гипотезой клея. В качестве альтернативы, это может быть что-то вроде тепловой пасты в радиаторе центрального процессора (серые полосы).

Chris H
Поскольку @Davidmh говорит, что это, безусловно, проблема с CCD. при использовании веб-камер, модифицированных для астрономии (или других изображений с низкой освещенностью), тепло от встроенного усилителя может привести к тому, что область будет светиться. И я был удивлен, увидев, что, согласно dpreview, D80 использует CCD, а не CMOS-сеснор. Это говорит о том, что самонагревание способствует.

Fumidu
Отключить тему, но «Клей гипотеза» полностью звучит «Теория большого взрыва» для меня ... :-)

Chris H
Вероятно, это будет очень сильно отличаться от CMOS-датчика, такого как ваш Olympus. ПЗС довольно редки в SLR, поэтому репликация на другой камере может быть немного сложной для организации. Ваше изображение выглядит как чистый шум для меня - и я потратил немало времени в последние несколько лет, пытаясь найти слабые места в шумных изображениях как с камер CCD, так и с CMOS.

Olin Lathrop

Это в основном шум, но из нескольких разных механизмов. Рассмотрим крайнее усиление мелких деталей, которые вы должны были применить, чтобы получить эту картину. Здесь есть несколько различных источников шума.

Общая зернистость - это случайный шум от отдельных сенсоров. Это произойдет. Каждый датчик имеет некоторый конечный случайный шум, добавленный к любому сигналу, который он измеряет.

Вертикальные полосы представляют собой шумовой эффект датчика. Ничто никогда не бывает точным, включая геометрию и другие параметры датчика, поскольку он был изготовлен. Датчик представляет собой прямоугольную решетку, и некоторые типы ошибок положения и размера матрицы будут отображаться как вертикальные и горизонтальные полосы. Почему у вас больше вертикальных полос, вероятно, связано с точной структурой этого датчика. Обратите внимание, что есть некоторые горизонтальные стейки, но они менее очевидны.

Белая часть наверху, вероятно, представляет собой небольшую тепловую разницу между нижней и верхней частью датчика. Опять же, вы значительно усилили крошечный шумовой сигнал, так что это может произойти из-за небольшой доли градуса C. Электроника должна быть где-то в камере, и там будет немного теплее, чем где-либо еще. Некоторый температурный градиент на датчике невозможно избежать, и он не выходит за пределы этого экстремального увеличения шума.

Общая картина «двойного D» - это внутренняя часть вашей линзы. На самом деле это довольно показатель для низкого отношения сигнал / шум этого датчика, что он может вообще изображать внутри крышки объектива. Взгляните на внутреннюю часть крышки объектива, и вы увидите эту картину. Повторите эксперимент с поворотом объектива 90 °, и вы увидите, что изображение крупномасштабного изображения повернуто на 90 °.

Возможно, вам интересно, как это было возможно для изображения объектива, когда вы проявляли большую осторожность, чтобы устранить свет вокруг камеры. Ответ заключается в том, что не видно света, представляющего собой объектив. Изображение сформировано ближним ИК-спектром и происходит из-за небольших разностей температур и характеристик излучения черного тела из разных частей крышки объектива. Излучение черного тела всегда вокруг нас и испускается каждым объектом, который не находится при абсолютной температуре 0. Это включает в себя внутреннюю структуру вашей камеры, объектива и крышки объектива. Объекты при нормальной температуре человека излучают так мало черного тела, и излучение, которое они излучают, находится на такой длинной длине волны, что мы этого не замечаем. Обычно ваша камера не замечает этого ни потому, что свет со сцены много раз сильнее и подавляет принятый черный IR тела. В этом случае вы пошли на многое, чтобы устранить этот обычный свет сцены и усилить крошечный сигнал, который остался, и вы можете просто разобрать изображение.

Излучение черного тела незаметно в человеческом масштабе при температурах человека, но может быть значительным для некоторых научных измерений. Именно поэтому датчик в высоких телескопах активно охлаждается. Космический телескоп Хаббла использует жидкий гелий, чтобы поддерживать датчик около 4 ° К, если я правильно помню.

Chris H
Я скептически отношусь к тому, что это крышка объектива, отображаемая в ИК-режиме (это не в фокусе и плохо фокусируется на видимой линзе). Но вы предоставили возможность тестировать OP, так что, надеюсь, мы это увидим.

Olin Lathrop
@ Крис: Возможно, вы правы. Я просто попытался воспроизвести это с помощью Nikon D3 и потерпел неудачу. Я использовал 24-120 зум на 24 мм, колпачок объектива, 30 секунд, f / 4, ISO 12800, затвор закрытого окуляра закрыт в закрытом металлическом шкафу (с 5-секундным таймером). Я взял два изображения с крышкой объектива, повернутой на 90 град. Оба изображения выглядят как случайный шум, как и следовало ожидать, и не имеют крупномасштабной функции, например, в изображении OP.

Caleb

Является ли крышка объектива центральным пинчем? Похоже, вы можете видеть контуры шапки зеленым. Если это так, другие видимые формы (круг), вероятно, также связаны с функциями объектива. Попробуйте удалить объектив и стрелять с помощью крышки корпуса, чтобы увидеть, как изменяется изображение.

Белая часть может быть легкой (ИК, возможно), протекающей через видоискатель. Ремешок для камеры имеет резиновую доску, которая подходит для видоискателя, чтобы предотвратить небольшие утечки света во время длительных выдержек. Попробуйте покрыть искателя и посмотреть, как это изменит изображение.

Davidmh
Я не уверен, что вы получите изображение этого. Крышка была бы крайне не в фокусе. Мои деньги на тепловой однородности на датчике. OP: можете ли вы взять другое изображение без объектива? Этого должно быть достаточно для ложной одной из двух гипотез.

M L

Я рекомендую этот документ для возможных объяснений. Речь идет о панчамах, используемых в Mars Exploration Rovers. Он описывает тщательное изучение источников шума в ПЗС и описывает подробную процедуру калибровки для ПЗС-матрицы Pancam.

Вот ссылка на бумагу: исследование радара Марса Exploration Rover Athena Panoramic Camera (Pancam) (документ PDF)

Еще одна статья, которая может быть интересной: калибровка в полете и производительность инструментов Mars E xplorationRover Panoramic Camera (Pancam) (документ PDF)

редактировать

После игры с оригинальными и обработанными изображениями в ImageJ я склоняюсь к выводу, что радиальная структура, возможно, является артефактом самой обработки, потому что она появляется главным образом в зеленом канале обработанного изображения. В красном канале есть небольшой намек на кольцо. Было бы интересно, каковы были ваши этапы обработки.

Вот что я получаю, если я сравниваю каждый канал по отдельности с его минимальным и максимальным значением по сравнению с версией OP:

Различные результаты обработки

Я не вижу подобной структуры в моей версии, кроме вертикальных полос и более светлой верхней границы изображения.

Тот факт, что кольцевой узор появляется в зеленом канале, но едва в красном канале говорит против гипотезы IR, потому что, если я не ошибаюсь, ИК скорее появится в красном канале. ИК должен, по крайней мере, появляться с одинаковой интенсивностью в красном канале, если в зеленом фильтре нет утечки ИК-излучения, но не в красном фильтре.

2nd Edit

Я думаю, что «оригинальная» версия, показанная здесь, потеряла информацию во время преобразования в формат PNG. Невозможно воссоздать странный узор, видимый в обработанном изображении. Самое близкое, что я могу найти в обработанной версии, это:

Сильно обрезанная версия изображения с контрастностью

Сначала я максимизировал контрастность без обрезки изображения. Затем я создал трехмерную графику значений интенсивности, привязанную к значениям увеличенного изображения до диапазона между 66 (26% от 255) и 26 (10% от 255). Кажется, что есть слегка круговой шаблон, похожий на обработанную версию OP, но я думаю, что остальная часть шаблона теряется из-за более низкого разрешения бит PNG-файла.

Оригинальная версия с улучшенным контрастом выглядит следующим образом:

Улучшенный контраст

Hugo
Просьба рассказать о том, что эти документы будут объяснять об изображении.

M L
В статьях подробно объясняются, как были проанализированы и скомпенсированы источники шума (температурная зависимость, шум чтения, изменения полной емкости скважины, шум оцифровки, темный ток (тепловой шум) и неровности плоского поля) в калибровочном трубопроводе. Особенно, когда я увидел изображение, особенно вспомнили темные токи и плоские поля. Например, регулярная картина, по-видимому, вызвана фотомаском и поверхностной структурой ПЗС. Если я обрабатываю черную фотографию, то получаю результат, который имеет характер, похожий на результат clabaccio. Радиальный рисунок вообще не появляется.

clabacchio

К счастью, у меня есть D80, поэтому я попытался воспроизвести ваш эксперимент. К сожалению:

  • Это было в течение дня;
  • Я был в своем гараже, хотя в нем есть окно, из которого внутри проникает какой-то свет;
  • Мой кабинет деревянный, а не стальной;
  • Моя линза - Sigma 18-50 f / 2.8, в отличие от вашего;)

Но я использовал крышку объектива, я закрыл шкаф, и я установил диафрагму на f / 22, на всякий случай. На всякий случай я сделал два выстрела на 30 секунд и получил аналогичные результаты для обоих, но отличается от ваших:

Это RAW, когда он вышел из камеры (размер был увеличен в 600 пикселей): введите описание изображения здесь

Здесь я применил компенсацию экспозиции +4.5 EV на RawTherapee, чтобы сделать артефакты: введите описание изображения здесь

Он показывает белое сияние сверху, возможно, менее произносимое только потому, что я не прошел весь путь с контрастом. Он также показывает вертикальные полосы, но я не вижу круговой формы.

Я согласен с теорией о неравномерном нагреве на датчике, и полосы могут исходить из технологии CCD датчика. В зависимости от того, как он строится, механизм переноса заряда может вызвать полосы.

Olin Lathrop
Чтобы увидеть, есть ли какой-либо способ визуализации внутренней части крышки объектива, вам придется открывать диафрагму полностью, а не закрывать ее. Также может быть интересно охладить камеру и / или нагреть крышку объектива перед испытанием. Это позволило бы увеличить вероятность получения крышки объектива в ИК-диапазоне.

clabacchio
@OlinLathrop хорошо, я не подразумевал, что это был образ крышки объектива, моя процедура была направлена ​​на обнаружение аномалий в датчике. Буду ли я пытаться исследовать размер крышки объектива, я определенно нуждаюсь в более темном месте, чтобы предотвратить утечку.

Lightness Races in Orbit

Изображение было снято с помощью крышки объектива

Каков частичный круг, видимый в основной части кадра?

Это крышка объектива.

Anonymous
Хотя это может быть правильно, было бы лучше с предложениями о том, как проверить эту теорию (повторить с поворотом крышки объектива) и, возможно, попытаться воспроизвести себя.
For advertisement and collaboration please email answer.adv@gmail.com