Переменный датчик ISO: возможно и/или полезно?

Этот ответ на вопрос о том, как ISO реализован в цифровых камерах , по-видимому, подразумевает, что для каждого фотосайта ( т . е . пикселя) может быть установлена ​​своя ISO независимо. Если это правда, то я бы подумал, что теоретически возможно сделать фотографию, на которой одни фотосайты находятся на другом ISO, чем другие. Первая часть моего вопроса: если предположить, что переменная ISO возможна, будет ли это полезно? Мне кажется, что это может быть полезным способом увеличить динамический диапазон сенсора, например , выбрав высокое значение ISO только для областей изображения, находящихся в тени. Предполагая, что переменный ISO был бы полезен, почему он еще не реализован в цифровых камерах? (Или есть?)

Звучит технически возможно, но может потребоваться слишком много схем для работы с точностью до пикселя, и это может быть трудно масштабировать и вызывать слишком много тепла. Более того, неясно, работает ли это лучше, чем текущие решения, такие как частичное считывание фотосайтов во время экспозиции или наличие фотосайтов разного размера, придающих им разную исходную чувствительность.
Есть небольшая уловка-22: вам нужно установить ISO перед считыванием значения пикселя, но вы узнаете, что пиксель принадлежит теневой области, только после считывания значения.
@Imre Верно, но это не обязательно техническая проблема. Например, как упомянул Итай выше, уже существует технология считывания значений фотосайта в процессе экспозиции. Усовершенствованные системы измерения также могут использоваться для «угадывания» значений ISO для регионов. Наконец, для неподвижных снимков, таких как пейзажи, можно использовать первоначальную тестовую экспозицию для установки значений ISO для второго снимка.
Следует отметить, что ISO ничего не меняет в том, на что на самом деле способен сенсор или пиксель. Единственное, что делает настройка ISO, — это изменяет белую точку данной экспозиции. Сенсоры представляют собой фиксированные линейные устройства, способные регистрировать фиксированный заряд (количество электронов) в каждом пикселе, +/- среднее значение электронного шума (который в наши дни на нормализованной основе составляет всего несколько электронов). вы говорите, что вместо «белого» достигается при 40 000 электронов, он достигается при 20 000 или 10 000 и т. д.
В каждом пикселе происходит активация строки/столбца и считывание заряда. Во время считывания этот заряд усиливается на величину, необходимую для «насыщения» в соответствии с настройкой ISO, и в то же время могут применяться различные электронные шумоподавители (в D800 есть куча схем, предназначенных для для смягчения электронного шума, поэтому его низкое ISO DR так хорошо.) Логически, я не думаю, что такая вещь, как переменный ISO, применима. Решение проблемы шума с низким отношением сигнал-шум заключается в уменьшении электронного шума... и Sony добилась этого в своих датчиках Exmor.
Датчики Exmor настолько круты из-за того, что они имеют «обратную подсветку», что повышает их квантовую эффективность за счет проникновения меньшего количества материала. Много лет назад заболел. ПЗС-матрицы существовали по ПРЕМИУМ-ценам (как оборудование НАСА), и удивительно видеть их на потребительском рынке КМОП.
Насколько мне известно, датчики Exmor не имеют задней подсветки. Современные датчики Exmor, используемые в цифровых зеркальных камерах, имеют переднюю подсветку. Ключом к их низкому уровню шума является пара уровней схемы шумоподавления считывания (для устранения дифференциального шума и шума темнового тока), а также CP-ADC от Sony или аналого-цифровые преобразователи с параллельными столбцами. Sony использует один низкоскоростной АЦП на пиксельный столбец датчика, что позволяет им распараллелить АЦП на кристалле, одновременно настраивая АЦП каждого столбца для уменьшения шума с вертикальными полосами (именно поэтому D800 имеет только горизонтальные полосы).
Я полагаю, что Sony упомянула, что дизайн сенсора с задней подсветкой для меньших форм-факторов был возможен, и у них, безусловно, есть патенты на конструкции с задней подсветкой, однако я даже не верю, что у них еще есть Exmor с задней подсветкой малого форм-фактора. В более крупных форм-факторах задняя подсветка не дает почти никаких преимуществ, поскольку активация строки / столбца и проводка чтения занимают гораздо меньший процент площади пикселя, а микролинзирование (двухслойное в случае Sony) позаботится об этом.

Ответы (3)

Самое близкое, что я знаю, к тому, о чем вы думаете, это то, что Fujifilm делает с режимом DR в своих сенсорах EXR, как видно в X-10 и X-S1) — половина пикселей намеренно недоэкспонирована остановкой (или двумя ) и объединяются с «нормально» экспонированными пикселями перед выводом изображения. Для получения более подробной информации см. Обзор X-10 от DPReview — здесь вас интересует режим 6-мегапиксельного DR, а не режим 12-мегапиксельного DR, который является стандартным «недоэкспонировать, а затем применить другую кривую тона ко всему изображению». " наблюдается во многих камерах в наши дни и компенсирует теневой шум для увеличения динамического диапазона. Режим DR 6 MP интересен тем, что он (теоретически) позволяет увеличить динамический диапазон, сохраняя при этом шум в тенях, как обычно, хотя, конечно,

По сути, такой датчик, который будет иметь переменную экспозицию для каждого участка фотографии, будет иметь изображение, которое необходимо тонировать в процессе преобразования RAW. С каждым пикселем нужно было бы отправлять больше информации, а это увеличило бы размер передаваемых данных, а также вычислительную мощность, необходимую для камеры. Это чисто технический вопрос, и я уверен, что через несколько лет это вообще не будет проблемой.

Самая большая головная боль, которую я вижу, будет заключаться в том, чтобы популярные программы преобразования RAW поддерживали процесс декодирования. Полученный файл RAW, возможно, должен содержать 32-битную информацию о цвете, а сегодня существует очень ограниченная поддержка работы с 32-битными цветными изображениями. По большей части их нужно сначала преобразовать в 16-битные тональные карты. Это не тот процесс, который даст отличные результаты, если выполнять его автоматически с помощью современного программного обеспечения.

На самом деле я не вижу производителей, заботящихся о такой головной боли. Вот почему у них есть проприетарный формат RAW, и Fuji никогда не останавливалась на создании странных компоновок пикселей с различными размерами и цветовыми фильтрами. Если они могут получить преимущество от этого, я ожидаю , что они это сделают. Большинство высокопроизводительных приложений для обработки изображений, включая Lightroom и Bibble (теперь AferShot), уже работают в 32-битном формате. Эффективнее работать в 32-битном линейном режиме с современными процессорами. Хотя первый абзац, который вы написали, мне понятен.

Датчики CMOS уже представляют собой массив датчиков с разными значениями ISO, которые они должны компенсировать. Это то, что придает CMOS-датчикам пластичный вид, но также и ослабляет блюминг.

Однако на самом деле они уже делают чипы CMOS с несколькими «ISO» для достижения более высокого динамического диапазона, где площадь размера пикселя удваивается для половины пикселей, или один из двух зеленых пикселей в два раза чувствительнее другого. Стоимость заключается в большем количестве транзисторов на пиксель, что может вызвать проблемы с шумом и общей чувствительностью из-за того, что остается меньше места для фотодатчиков. Крупные пиксельные светоинтегрирующие ячейки приводят к более низкому уровню шума (как правило), поэтому датчик 36x24 мм с разрешением X мегапикселей лучше, чем датчик размером 1/3 дюйма с разрешением X мегапикселей — они лучше реагируют на свет, чтобы преодолеть шум от всей электроники. .

Переменный датчик ISO: возможно и/или полезно?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v