Sto fotografando una scena con elementi bianchi e neri. A partire dall'arresto f / 22, allargo il diaframma di uno stop e diminuisco il tempo di esposizione di un fattore 2, scatta una foto e continuo a farlo per tutti gli stop f sull'obiettivo. La mia aspettativa è che i conteggi grezzi debbano rimanere gli stessi all'interno di una regione bianca o di una regione nera poiché dimezzare il tempo di esposizione compensa l'allargamento dell'apertura . Ma quando seleziono una regione bianca e faccio una media dei conteggi dei pixel grezzi per ogni immagine, c'è una variabilità tra le immagini(la deviazione standard dei conteggi grezzi è ~ 5% della media). Stessa cosa se seleziono e faccio la media di una regione nera. Non sto cambiando consapevolmente nient'altro (illuminazione, posizione della videocamera) e la videocamera è un CMOS scientifico. Cosa potrebbe causare questa variazione: rumore o qualcosa di più sistematico?
F-stop e tempo di esposizione si annullano perfettamente?
Risposte:
Questo è un comportamento normale, causato da:
- Imperfezioni di apertura. Di solito ci sono variazioni dal processo tecnologico che causano di non avere la dimensione esatta del foro. Sull'obiettivo 50mm f4 dovresti avere un'apertura di 12,5 mm, ma può essere 12,4 mm o 12,6 mm
- Imperfezioni nella velocità dell'otturatore. L'otturatore è anche un'unità meccanica e basato su alcuni fattori come la temperatura, la precisione delle pale e altri elementi all'interno, la velocità non sarà di 1/100 ma di 1/10 o 1/90.
- Lo stesso vale per il sensore stesso (dal punto di vista elettronico)
Alla fine anche due foto consecutive possono avere un'esposizione (leggermente) diversa.
E aggiungi la fluttuazione della tua fonte di illuminazione ...
In teoria, sì - gli stop sono intercambiabili. In pratica, non si annullano perfettamente per la massima precisione.
la deviazione standard dei conteggi grezzi è ~ 5% della media
In termini fotografici, questo è praticamente nulla . È molto al di sotto della percezione umana, e anche quando la differenza è evidente, il flusso di lavoro generalmente previsto prevede di lavorare con ciascuna immagine individualmente, in modo che il fotografo possa compensare sul campo o in post-produzione.
Le fotocamere destinate alla fotografia non misurano i dispositivi; usarli come tali significa prepararsi alla delusione. Rendere i dispositivi molto più precisi sarebbe molto più costoso e non offrirebbe vantaggi al mercato di riferimento. Anche se si utilizza una fotocamera per scopi scientifici, queste tolleranze particolari potrebbero non rientrare nell'area di interesse pertinente.
Se stai cercando di ottenere la perfezione per qualcosa come un time-lapse o un'altra serie di foto, la post-elaborazione per uniformare le fluttuazioni è la soluzione migliore.
La risposta breve è sì ... si annullano. Ma ci sono alcune sfumature.
Ogni volta che il diametro di un cerchio aumenta (o diminuisce) di un fattore uguale alla radice quadrata di 2 (circa 1,4) l'area di quel cerchio viene esattamente raddoppiata (o dimezzata se diminuita). I numeri f-stop sono tutti basati su potenze della radice quadrata di 2 (es. F / 1 = √2 ^ 0; f / 1.4 = √2 ^ 1; f / 2 = √2 ^ 2; f / 2.8 = √ 2 ^ 3; ecc.)
Le esposizioni dell'otturatore sono più intuitive. 1 / 500th sec è ovviamente la metà del 1 / 250th sec, ecc.
Le sfumature:
Le telecamere fanno un po 'di arrotondamento. Ad esempio, se hai un obiettivo da 100 mm probabilmente non è esattamente 100 mm (ma probabilmente non è lontano) e durante la messa a fuoco, l'obiettivo potrebbe fare un po 'di respiro con la messa a fuoco (per un buon obiettivo che rimane con il 5% della lunghezza focale dichiarata. .. ma alcuni obiettivi hanno problemi di respirazione della messa a fuoco piuttosto forti ... ad esempio il 30%. Quando ciò accade, significa che il f-stop non è rigorosamente preciso.
Gli F-stop non sono rigorosamente precisi così com'è. Ma sono "abbastanza vicini" che il margine di errore non influirà in modo evidente sull'esposizione.
Ci sono altri problemi. Quando si scatta in modo estremamente fermo (ad es. F / 22), tutta la luce proviene da un'area molto piccola vicino al centro dell'asse dell'obiettivo e viene distribuita in modo più uniforme sul sensore. Quando scatti a tutta apertura, la luce proviene da una vasta gamma di angoli. Le aree del sensore vicino al centro possono raccogliere la luce da molti angoli, ma le aree del sensore vicino a un bordo o ad un angolo sono più limitate sul numero di percorsi che la luce può percorrere attraverso l'obiettivo per raggiungere quel particolare punto. Ciò si traduce in vignettatura. Pertanto, mentre è possibile scattare due foto utilizzando "esposizioni equivalenti" (scambiando una sosta di apertura per una pausa della durata dell'otturatore), i cambiamenti nei modelli di vignettatura possono far sì che i pixel abbiano una diversa quantità di luce raccolta a seconda del pixel che si sceglie di ispezionare.
Penso che non sia stato menzionato: con l'aumento del tempo di esposizione arriva un aumento del rumore termico Dark Shot. Puoi leggere di più qui , per esempio
Per quanto riguarda i problemi sistematici: stai tenendo conto del fatto che con l'apertura della profondità di apertura del diaframma diminuisce e quindi i bordi delle parti sfocate della scena si sfocano? Anche con aperture piccole potresti ottenere un po 'di sfocatura a causa della diffrazione.
Se si dispone di un otturatore meccanico, in realtà è possibile ottenere la diffrazione con grandi aperture dai tempi di otturazione corti risultanti quando si trascorre una quantità significativa del tempo di esposizione vicino ad almeno una delle tende dell'otturatore che si spostano.