Sensore ISO variabile: possibile e / o utile?


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Questa risposta alla domanda su come l'implementazione dell'ISO nelle fotocamere digitali sembra implicare che ogni ISO (ad esempio pixel) può avere l'ISO impostato indipendentemente. Se questo è vero, allora penso che sia teoricamente possibile scattare una fotografia in cui alcuni fotositi hanno un ISO diverso rispetto ad altri. La prima parte della mia domanda è: supponendo che l'ISO variabile sia possibile, sarebbe utile? Mi sembra che questo potrebbe essere un modo utile per aumentare la gamma dinamica del sensore, ad esempio , scegliendo un ISO alto solo per le aree dell'immagine che sono nell'ombra. Supponendo che l'ISO variabile sarebbe utile, perché non è ancora stato implementato nelle fotocamere digitali? (O ce l'ha?)


Sembra tecnicamente possibile ma potrebbe richiedere troppi circuiti per la precisione dei pixel e potrebbe essere difficile da ridimensionare e causare troppo calore. Inoltre, non è chiaro che funzioni meglio delle attuali soluzioni come la lettura parziale dei fotositi durante l'esposizione o la presenza di fotositi di dimensioni diverse, dando loro diverse sensibilità native.
Itai,

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C'è un piccolo accenno-22: devi impostare ISO prima di leggere un valore di pixel, ma saprai che il pixel appartiene a un'area d'ombra solo dopo aver letto il valore.
Imre,

@Imre True, ma non è necessariamente un problema tecnico. Ad esempio, come menzionato sopra da Itai, esiste già la tecnologia per leggere i valori dei fotositi a metà dell'esposizione. I sistemi di misurazione avanzati potrebbero anche essere utilizzati per "indovinare" i valori ISO per le regioni. Infine, per gli scatti fissi come i paesaggi, è possibile utilizzare un'esposizione iniziale di prova per impostare i valori ISO per un secondo scatto.
ESultanik,

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Va notato che ISO non cambia nulla di ciò che il sensore o il pixel è effettivamente capace. L'unica cosa che fa l'impostazione ISO è cambiare il punto bianco di una data esposizione. I sensori sono dispositivi lineari fissi in grado di registrare una carica fissa (conteggio degli elettroni) in ciascun pixel, +/- la media del rumore elettronico (che oggigiorno su base normalizzata è solo di pochi elettroni). Aumentando l'ISO, tutti stai dicendo che invece di "bianco" viene raggiunto a 40.000 elettroni, è raggiunto a 20.000, o 10.000, ecc.
jrista

Ciò che si verifica in ciascun pixel è l'attivazione di riga / colonna e la lettura della carica. Durante la lettura, tale carica viene amplificata dalla quantità necessaria per "saturare" in base all'impostazione ISO e, allo stesso tempo, può essere applicata anche una varietà di compensazione elettronica del rumore (nel D800, c'è un gruppo di circuiti dedicati mitigare il rumore elettronico, motivo per cui il suo basso DR ISO è così buono.) Logicamente, non penso che si applicherebbe una ISO variabile. La soluzione al rumore a basso SNR è quella di ridurre il rumore elettronico ... e Sony l'ha raggiunto nei suoi sensori Exmor.
jrista

Risposte:


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La cosa più vicina a ciò a cui stai pensando è ciò che Fujifilm sta facendo con la modalità DR nei loro sensori EXR, come si vede in X-10 e X-S1) - metà dei pixel sono deliberatamente sottoesposti di uno stop (o due ) e combinati con i pixel esposti "normalmente" prima che l'immagine venga emessa. Per maggiori dettagli, vedi la recensione X-10 di DPReview - quello che ti interessa qui è la modalità DR da 6 MP, piuttosto che la modalità DR da 12 MP, che è lo "sottoesposizione standard" e quindi applica una curva di tono diversa all'intera immagine "visto in molte fotocamere in questi giorni e scambia il rumore dell'ombra per una maggiore gamma dinamica. La modalità DR da 6 MP è interessante in quanto (in teoria) ti consente di aumentare la gamma dinamica mantenendo il rumore dell'ombra come farebbe normalmente, anche se ovviamente


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In sostanza, un sensore come questo che avrebbe esposizioni variabili per ciascun sito fotografico avrebbe un'immagine che deve essere modificata durante il processo di conversione RAW. Dovrebbero essere inviate ulteriori informazioni con ogni pixel e ciò aumenterebbe la dimensione dei dati trasmessi, insieme alla potenza di elaborazione richiesta nella telecamera. Questo è un semplice problema tecnico e sono sicuro che tra qualche anno non sarà affatto un problema.

Il più grande mal di testa che vedo sarebbe assicurarsi che i popolari programmi di conversione RAW supporteranno il processo di decodifica. Potrebbe essere necessario che il file RAW risultante contenga informazioni sul colore a 32 bit e oggi esiste un supporto molto limitato per operare su immagini a colori a 32 bit. Per la maggior parte, devono prima essere modificati con un tono fino a 16 bit. Questo non è un processo che produrrà grandi risultati se fatto automaticamente con il software di oggi.


Davvero non vedo i produttori preoccuparsi di un tale mal di testa. Ecco perché hanno il formato RAW proprietario e Fuji non ha mai smesso di creare strane disposizioni di pixel con varie dimensioni e filtri colorati. Se riescono a trarne vantaggio, mi aspetto che lo facciano. La maggior parte delle applicazioni di elaborazione delle immagini di fascia alta, tra cui Lightroom & Bibble (AferShot ora), funzionano già internamente a 32 bit. È più efficiente lavorare in modo lineare a 32 bit con processori moderni. Il primo paragrafo che hai scritto ha senso per me però.
Itai,

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I sensori CMOS sono già sostanzialmente una serie di sensori con ISO diversi, che devono compensare. Questo è ciò che dà l'aspetto plastico dei sensori CMOS, ma anche ciò che attenua la fioritura.

Tuttavia, in realtà già realizzano chip CMOS con più "ISO" per ottenere una gamma dinamica più elevata, in cui l'area delle dimensioni dei pixel è doppia per metà dei pixel o uno dei due pixel verdi è due volte più sensibile dell'altro. Il costo è un numero maggiore di transistor per pixel, il che può creare problemi con il rumore e la sensibilità generale, a causa della riduzione dello spazio per i sensori fotografici. Le grandi celle che integrano la luce a pixel producono un rumore inferiore (in generale), motivo per cui un sensore da 36x24mm a X Mpixel è migliore di un sensore da 1/3 di pollice a X MPixel: rispondono meglio alla luce per superare il rumore di tutta l'elettronica .

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