Предполагая идеальный датчик, каков физический предел области ISO / пиксель?

Question

Предполагая, что производители камер могут в конечном итоге создать идеальный датчик, который не вносит электрические помехи в сигнал, в какой момент (измеренный в ISO / площадь пикселя) шум от выстрела будет настолько распространенным, что вы перестанете получать полезные изображения?

Answer 1

Вот хорошая симуляция описанного вами «идеального» датчика (с нулевым электрическим шумом, который, таким образом, записывает каждый падающий фотон), реагирующего на широко различающиеся уровни света, от 0,001, 0,01 и 0,1 фотона на пиксель (верхняя строка ), 1, 10 и 100 фотонов на пиксель (средний ряд) до 1000, 10000 и 100000 фотонов на пиксель в нижнем ряду.

Нажмите для увеличения версии, где вы можете разобрать отдельные пиксели. Изображение Mdf Некоторые права защищены.

Вы не можете определить чувствительность ISO, не зная точку насыщения датчика (без насыщения нет переэкспонирования), поэтому для вашего гипотетического «идеального датчика» вам нужно будет выбрать точку абатурного насыщения, делая значения ISO вычисляется для произвольных изображений тоже.

Однако, чтобы ответить на ваш вопрос, кажется, что около 1 фотона на пиксель - это предел получения значимых изображений (верхнее правое изображение с 1 фотоном на каждые 10 пикселей кажется мне неузнаваемым).

Answer 2

Трудно дать однозначный ответ на ваш вопрос, потому что это зависит от того, что вы субъективно считаете «полезным», а также от многих других такие факторы, как сила и качество алгоритма шумоподавления, Средство вывода и т. д. Таким образом, это не совсем ответ, только некоторые подсказки чтобы помочь вам найти свой ответ.

Сначала о параметрах, которые необходимо учитывать. Площадь пикселя не действительно важно. Хотя меньшие пиксели дают больше шума на уровне пикселей, Вы всегда можете уменьшить шум, уменьшив изображение (дополнительное преимущество сглаживания). Действительно важным параметром является общая площадь датчик. Кроме того, шум считывания, как правило, имеет значение только в самых темных области изображения, большую часть времени основным источником шума является фотон выстрел Таким образом, квантовая эффективность и коэффициент заполнения также важны.

Далее, я рекомендую вам взглянуть на эту страницу с ClarkVision.com: http://www.clarkvision.com/articles/digital.signal.to.noise/. Это очень хорошо документированное обсуждение цифрового шума, вместе с моделями и множеством реальных данных.