Какие технические трудности стоят за созданием датчика с большим динамическим диапазоном, такого как человеческий глаз? - Фотопедия
17 голосов
/ 06 декабря 2014

Почему у нас еще нет датчиков с высоким динамическим диапазоном, которые имеют правильную экспозицию в каждой части изображения?

Ответы [ 4 ]

20 голосов
/ 06 декабря 2014

Уже есть камеры с DR, большим, чем человеческий глаз, как мгновенно, так и в целом. Динамический диапазон человеческого глаза не так велик, как думает большинство людей. Насколько я помню, это где-то около 12-16 электромобилей, что соответствует уровню современной цифровой зеркальной фотокамеры.

Основным отличием является то, что у нас есть чрезвычайно естественное управление диафрагмой, которое будет настраиваться для различных частей изображения. По сути, наш мозг автоматически создает для нас изображение. Когда мы смотрим на яркую часть сцены, наши зрачки сжимаются, и мы видим детали этой яркой части. Если мы переместим фокус на более темную часть, наши зрачки быстро откроются, и мы увидим детали темной части. Наш мозг знает, как выглядела предыдущая часть, и поэтому мы не замечаем изменений в нашем периферийном зрении, но на самом деле мы не видим столько деталей, на которых мы больше не фокусируемся.

Точно так же, даже для всего диапазона человеческого зрения существуют специализированные камеры, которые могут быть намного темнее, чем у нас, и, тем не менее, видеть, особенно цветные, в настоящее время они слишком дороги для широкой публики, поскольку они требуют очень высококачественных материалов и строительство, чтобы получить минимальный уровень шума. Есть также датчики, способные смотреть на очень яркие объекты, на которые людям было бы больно смотреть.

10 голосов
/ 07 декабря 2014

Видение - это активный процесс

Большая проблема заключается в том, что взгляд глазами очень отличается от захвата изображения - изображение должно включать всю информацию, которую наблюдатель может посмотреть, но нормальное зрение это активный процесс, который включает в себя движение глаз, переориентацию и расширение зрачков в соответствии с объектами, на которые мы смотрим. Таким образом, если вы хотите получить «то, что видит глаз», вам, по сути, нужно зафиксировать точку обзора все настройки, которые глаз может использовать.

Ваш вопрос касается динамического диапазона, но та же проблема возникает с визуальной детализацией и фокусировкой. Для «жизненного эквивалента» требуется гораздо больше пикселей, чем может на самом деле захватить ваш глаз, поскольку разрешение глаза очень неравное, и хотя вы смотрите только на одно маленькое пятно с серединой сетчатки высокого разрешения, изображение нуждается в больше деталей доступно, так как вы будете двигать глазами. В фильмах нужно выбирать один фокус, в то время как человек может просматривать «одно изображение» с большей глубиной, быстро перефокусируя глаза и / или перемещая их для правильного бинокулярного зрения в различных предполагаемых диапазонах (например, глядя на поверхность окна или сквозь него). ) и т. д.

Часть решения состоит именно в том, что - используя одну и ту же камеру несколько раз быстро (или несколько камер) для захвата множества изображений с различными настройками и их последующего объединения, HDR является наиболее вопиющим примером - так же, как и наш глаз, он активно просматривает различные места с разными «настройками», и только после этого ваш мозг объединяет все это в единую картинку или фильм. Фактические «снимки», сделанные нашими глазами, уже хуже, чем у хороших камер, просто их умственное сочетание приятно.

6 голосов
/ 06 декабря 2014

Ваш ментальный образ является продуктом не только сетчатки глаза, но и его взаимодействия со всеми другими компонентами зрения, включая зрачка и, конечно, ваш мозг. То, что вам может показаться «одним изображением», на самом деле является результатом скоростной корректировки и обработки информации, а не одного снимка.

Вы можете найти больше информации по этой теме здесь .

1 голос
/ 08 декабря 2014

Вполне возможно сделать датчик освещенности с логарифмическими свойствами - такой датчик будет иметь невероятный динамический диапазон за счет ограниченного разрешения для конкретной экспозиции. Для получения обоих требуется АЦП высокого разрешения. Для компьютерной томографии обычно используется 24-битная линейная - а затем берется логарифм после корректировки смещения для создания компьютерной томографии.

Датчик, который одновременно управляет экспозицией (время интегрирования - думайте о скорости затвора), может работать лучше, и если вы позволите изменить эффективность сбора света (например, число), вы получите еще большую гибкость.

Максимальный динамический диапазон обычно ограничен шумом считывания - при считывании накопленного заряда будет некоторая ошибка - по сравнению с самым большим сигналом, который может поддерживать электронное устройство. Как я уже сказал, в медицинской визуализации обычно используется 24 бита, а это лучше, чем 1 часть на 10 миллионов. Это гораздо более высокий динамический диапазон, чем сетчатка для данного воздействия. Но это обычно не используется в обычных камерах, потому что глаз не может оценить эти детали на изображении - и разрешение достигается за счет скорости.

Добро пожаловать на сайт Фотопедия, где вы можете задавать вопросы и получать ответы от других членов сообщества.
...