Fotocamera con una buona risposta alla luce lineare per la precisione fotometrica?

Voglio fotografare stanze e spazi al chiuso e aree coperte all'aperto e ottenere buone misurazioni dell'illuminazione. Le fonti luminose saranno sole, cielo e artificiali. Un altro uso è fotografare materiali fianco a fianco con una varietà di riflettività, per ottenere misure accurate di tali riflettività.

Sono in grado di gestire la fisica - watt per metro quadrato canadese e tutto il resto. Ho solo bisogno di una fotocamera in cui posso essere sicuro che i valori dei pixel siano proporzionali all'illuminazione fisica - nessuna correzione gamma integrata o curve o altri miglioramenti ecc.

Potrei usare RAW ma preferirei usare formati ordinari per dimensioni più ridotte. Dei formati 8-bit / channel concreti mi daranno solo 256 valori distinti; Posso convivere con questo, dal momento che posso ampiamente estrapolare le esposizioni. Non c'è motivo di preoccuparsi.

Quali fotocamere standard sono più adatte per questo uso? O in alternativa, come testare una determinata fotocamera per linearità e precisione?

Sembra che tu abbia bisogno di un dispositivo di imaging scientifico. Mi è stato detto quando ho lavorato con queste cose che i dispositivi di imaging CCD di livello scientifico sono i dispositivi più lineari conosciuti dall'uomo, in contrasto con gli imager discussi da @Guffa. Sto parlando di telecamere realizzate con fotometria, pco (la sensicam) o dispositivi realizzati per astrofotografia o microscopia.

Questi imager sono distinti dai dispositivi di imaging di livello commerciale in quanto:

• Nessuna lente. Devi fornirlo; questo è un rilevatore puro. Il montaggio è in genere C o F.
• Non ci sono pixel attivi o pixel freddi (almeno nell'intervallo di $ 20k / chip). Se ci sono, restituire al produttore per una sostituzione.
• Qualche anno fa, 1280x1024x8fps erano considerati molto buoni. Forse sono diventati più grandi da allora, non lo so.
• Puoi bin (combinare i pixel per aumentare la sensibilità del dispositivo e ridurre la risoluzione spaziale).
• La logica per leggere i pixel dal dispositivo è molto buona. Sui dispositivi più vecchi (oltre dieci anni), si è verificato un leggero errore durante lo spostamento dei valori dei pixel da un pixel all'altro per leggere il valore sul convertitore analogico / digitale ai margini del chip. Tale errore è essenzialmente zero nei dispositivi moderni. In contrasto con gli imager CMOS, in cui la lettura avviene su ciascun pixel (e quindi la conversione A / D potrebbe non essere la stessa da pixel a pixel).
• Il chip viene raffreddato, in genere da -20 a -40 C, in modo da ridurre al minimo il rumore.
• Parte delle specifiche del produttore è l'efficienza quantistica, ovvero la probabilità percentuale che un fotone venga convertito in un elettrone e registrato. Un CCD con backthinned potrebbe avere un QE di circa il 70-90% per un fotone verde (450nm), mentre altri potrebbero essere più nel range 25-45%.
• Questi imager sono in bianco e nero puri, registrando uno spettro che è indicato dal produttore e può andare nelle gamme IR e UV. La maggior parte dei vetri taglia i raggi UV (è necessario ottenere vetri speciali o quarzi per lasciarli passare), ma probabilmente l'IR avrà bisogno di un po 'più di filtro.

La somma di queste distinzioni significa che il valore di ciascun pixel è strettamente correlato al numero di fotoni che hanno colpito la posizione fisica del pixel. Con una fotocamera commerciale, non hai garanzie che i pixel si comporteranno nello stesso modo (e in effetti, è una buona scommessa che non lo facciano), o che si comportino allo stesso modo da un'immagine all'altra.

Con questa classe di dispositivi, conoscerai l'esatta quantità di flusso per ogni dato pixel, entro i limiti del rumore. La media delle immagini diventa quindi il modo migliore per gestire il rumore.

Quel livello di informazione potrebbe essere troppo per quello che vuoi. Se devi passare al livello commerciale, ecco un modo per andare:

• Ottieni un chip di imaging Sigma (Foveon). Questi erano originariamente realizzati per il mercato dell'imaging scientifico. Il vantaggio di questo chip è che ogni pixel è rosso, verde e blu che si sovrappongono l'un l'altro, anziché utilizzare un sensore Bayer, in cui il modello di pixel non si sovrappone.
• Usa questa fotocamera solo su iso 100. Non andare alle altre iso.
• Posizionare la fotocamera davanti a una fonte di luce di uscita nota a una distanza nota. Più piatta è questa illuminazione (cioè, va da un bordo all'altro della telecamera), meglio è.
• Registrare le immagini in un determinato tempo di esposizione, quindi modificare il tempo di esposizione per modificare il flusso apparente sul sensore o modificare la sorgente di luce.
• Da questo set di immagini, crea una curva che mostri il valore medio dei pixel in rosso, verde e blu per un flusso noto. In questo modo, puoi tradurre l'intensità dei pixel in flusso.
• Se disponi di un profilo di illuminazione completamente piatto, puoi anche descrivere il comportamento del dropoff del bordo dell'obiettivo.

Da qui, puoi scattare una foto di una stanza (o qualcos'altro) in condizioni controllate in cui sai qual è la risposta e convalida le tue curve.

Penso che la maggior parte delle fotocamere funzionerebbe per questo, a condizione che producano file RAW (o DNG) e che abbiano impostazioni di esposizione manuale.

Se non si utilizza il formato RAW, l'immagine verrà elaborata. Questo di solito significa che viene applicata una curva e significa sempre che perdi alcune informazioni. Il formato RAW di solito ha una risoluzione dei dati più elevata (ad es. 12 bit per pixel anziché 8) e la compressione JPEG elimina molte informazioni.

Non penso che si possa ottenere un risultato completamente lineare da qualsiasi fotocamera, il chip non è semplicemente progettato con una risposta completamente lineare come aspetto più importante. Quindi, avresti comunque bisogno di una curva di regolazione per tradurre i valori dei pixel in valori di luminanza. È possibile fotografare una scala di grigi per determinare la risposta per ciascun tono.

È necessario utilizzare le impostazioni manuali nella fotocamera per ottenere un risultato coerente. Puoi avere impostazioni diverse per diverse quantità di luce, ma poiché la risposta non è completamente lineare, penso che tu abbia bisogno di una curva di regolazione separata per ogni impostazione.

Se devi scattare JPEG, assicurati che la fotocamera abbia buone impostazioni di immagine personalizzabili. Abbassa il contrasto e disattiva qualsiasi tipo di correzione di luci o ombre.

Ad esempio, sulla mia fotocamera, se scatto la modalità Naturale con Contrast-4, Sharpness-4, è quasi lineare. Vedi se puoi chiedere a dpreview come vengono eseguiti i test o semplicemente passare attraverso tutte le loro recensioni mentre lo fanno hanno curve di tono. Da quello che raccolgo, la maggior parte degli altri produttori (nella mia classe) non consente punti salienti lineari non compensati nella misura del Pentax. Guarda il link sotto Dynamic Range comparedeContrast