Суперсэмплинг дает хорошие результаты? - Фотопедия
6 голосов
/ 12 декабря 2013

Lumia 1020 имеет 41-мегапиксельный сенсор в телефоне. Он уменьшает фото до 5 мегапикселей, улучшая качество фотографии. Но можно ли получить более качественную фотографию с помощью встроенного 5-мегапиксельного сенсора того же размера?

Как правило, при наличии двух датчиков одинакового размера, но с одним из них с более высоким разрешением, чем у другого, результат понижающей дискретизации изображения с более высоким разрешением до более низкого разрешения будет лучше или хуже, чем у изображения, полученного из датчик более низкого разрешения?

(Вы можете предположить, что используется высококачественный алгоритм понижающей дискретизации изображения. И да, фотография с более высоким разрешением дает вам гибкость для обрезки, но для целей этого вопроса давайте предположим, что мы не собираемся обрезать фотографию позже.)

Ответы [ 2 ]

4 голосов
/ 13 декабря 2013

Я думаю, что ответом может быть «да, если хорошо сделано». Лучшее преимущество, которое я вижу, - это возможность иметь цифровой фильтр сглаживания намного более резкий, чем физический .

Позвольте мне объяснить (чудак (1)) в одном измерении. Если вы хотите сэмплировать что-то со скоростью, скажем, 100 точек / мм, теорема Найквиста гласит, что во избежание алиасинга (как правило, показано на муаре на изображениях) вы должны обрезать все частоты входного сигнала выше 50 точек / мм. Обратите внимание, что как только данные с псевдонимами находятся, находятся внутри. Вы не можете отличить их от реальных данных, поэтому их невозможно удалить.

Теперь создание физического фильтра, который полностью обрезает частоты выше 50 п / мм и пропускает частоты ниже, невозможно; фильтры должны переходить от «прохода» к «отсутствию прохода» в конечном диапазоне частот. Фильтры с более быстрым переходом (2) гораздо сложнее (особенно оптические). Допустим, допустимая «полоса перехода» составляет 10 п / мм для физического фильтра.

Таким образом, вы должны идти на компромисс между псевдонимами и полосами (муар и резкость в изображениях). например, вы можете фильтровать от 20 п / мм и иметь очень мало муара, но потеря резкости; или фильтруйте при 45 p / mm и рискуйте немного муара с большей резкостью, или передайте фильтр ...

Если вы перепроизводите, скажем, 1000 p / mm, вы просто поднимаете проблему, нет? Но предположим, что вы действительно хотите 50 р / мм. Итак, теперь вы поместили физический фильтр сглаживания на 200 п / мм (это легко сделать, без наложения). И затем вы можете использовать цифровой фильтр перед (повторной) выборкой при 100p / mm - и этот фильтр является просто программным, так что вы можете сделать его намного быстрее по разумной цене, особенно с современным оборудованием: скажем, вы можете сделать переход в 1 п / мм. Таким образом, в конце вы получите эквивалент первой системы, но вы можете установить конечный фильтр на 49 п / мм и не иметь муара (3).

С другой стороны, наличие большего количества пикселей означает наличие большего количества электроники, поэтому это означает, что общая площадь чипа, используемого для измерения, меньше в сенсоре с большим мегапикселем. Это может быть частично исправлено микролинзами, но это, как правило, означает, что также следует ожидать появления шума (высокая производительность ISO).

(1) мой фон - аналоговая электроника. Этот пост описывает технику, которая широко используется при оцифровке сигналов, таких как аудио или биологические. Простите, если я использую довольно странную терминологию.

(2) в электронике мы называем эти фильтры «острыми», а не «быстрыми». Я использовал быстро, чтобы не пересекать смысл с резкостью изображения.

(3) Не знаю, сделает ли Sharp все это. Просто угадай.

4 голосов
/ 12 декабря 2013

Уменьшение пикселя с 41 до 8 мегапикселей способствует повышению точности захвата цвета и уменьшению появления шума датчика, поскольку для каждого выходного пикселя у вас есть несколько пикселей для вычисления наилучшего значения. Очевидно, что есть компромисс в том, что у вас меньше пространственного разрешения, и все сводится к тому, что в конечном итоге делает изображение более приятным.

Цифровые системы суперсэмплинга не новы. Камеры Fuji Super CCD (как, например, S2 Pro 2002 года, в котором сэмплирование составляло 12 мегапикселей, но с разрешением 6), получили широкое признание за качество цветопередачи / тональный диапазон по сравнению с аналогами Nikon & Canon.

Согласно обзорам, выходы между Lumia 1020 и iPhone5, как правило, сравнимы при хорошем освещении. Но устройства PureView генерируют лучший результат в сложных ситуациях, когда люди с меньшей вероятностью будут носить камеру с большим датчиком. На практике вся система работает так же хорошо или лучше, чем собственный 8-мегапиксельный датчик в аналогичной упаковке.

Математика и физика, о которых идет речь, означают, что за пределами определенной плотности пикселей возвращение уменьшается. Вероятно, Nokia в этот момент очень сильно разбирается, но возможности для улучшения могут быть связаны с их обработкой, а не с увеличением плотности пикселей.

...