Почему моя камера рисует лабиринты на фотографиях?

Question

На фотографиях, где присутствует блик объектива, мой Nikon D7000 рисует странные лабиринтоподобные артефакты. Вот пример.

Первое изображение - скриншот небольшой части оригинальной фотографии, увеличенной в 2: 1 в Lightroom.

Второе изображение - это та же фотография с максимальным уровнем контрастности, четкости и резкости Lightroom, чтобы сделать рисунок лабиринта более видимым.

Это влияет только на некоторые фотографии, на которых видны блики на объективе. Здесь, например, присутствует блик объектива, и условия освещения очень близки к первой фотографии, но нет лабиринтного рисунка, только обычный шум (скриншот части фотографии в соотношении 1: 1 с набором контрастности, четкости и резкости до максимума):

Примечания:

• Я могу видеть этот шаблон только на некоторых фотографиях, когда солнце в кадре или почти в кадре.

• Присутствует с любым протестированным объективом.

• Фактическая фотография была сделана при f / 8, ISO 200, 1/640 с. Я видел этот шаблон на фотографиях, снятых при ISO 100.

• Фотография в формате RAW, поэтому это не артефакт JPEG.

Что это? Как мне этого избежать?

Answer 1

Артефакты лабиринта взяты из алгоритма демозаики.

См. http://www.ruevski.com/rawhistogram/40D_Demosaicing/40D_DemosaicingArtifacts.html

И обсуждение DCB здесь: https://rawpedia.rawtherapee.com/Demosaicing

Связано Каковы плюсы и минусы различных алгоритмов демоакции Байера?

Answer 2

Все, что вы просматриваете на экране, не является необработанными данными. Необработанные данные изображения представляют собой линейные монохромные значения яркости и ничего более. Все, что отображает более одного цвета, является результатом приложения, которое вы используете для просмотра изображения, которое переводит необработанные значения яркости в кривые блеска с гамма-коррекцией и применяет демозаилирование, чтобы создать интерполированные цвета и уменьшить его до 8 бит для отправки на ваш 8 монитор.

Если вы просматриваете одни и те же необработанные данные с помощью приложения, которое использует разные алгоритмы демозаики и гамма-коррекции, вы увидите другие шаблоны, которые могут быть более или менее регулярными, чем те, которые вы использовали в любом приложении, которое вы использовали для их просмотра выше. *

Шаблоны, которые вы видите на первом изображении, также присутствуют на втором. Они просто не так широко распространены или одинаковы. Посмотрите внимательно на область перехода между очень светлой и очень темной областью в верхнем левом углу. Они там. Ваше первое изображение просто имеет гораздо большую область, где средние тональные значения имеют одинаковый оттенок и выталкиваются вверх (более яркие пиксели) или вниз (более темные пиксели) алгоритмом обработки.

_{4-кратное увеличение вашего второго изображения}

_{8-кратное увеличение урожая в области вблизи верхнего центра вышеуказанного урожая. Обратите внимание на «ступеньки» вдоль диагональной области контраста?}

Когда вы увеличиваете контраст, вы делаете кривую световой характеристики круче, а незначительные различия в яркости в средних тонах усиливаются. Фактически вы заставляете все пиксели быть очень темными или очень светлыми, а между ними немного.

Это всего лишь предположение, но я догадываюсь, что темные линии на первом изображении - это те пиксели, на которые больше всего влияют синие фильтрованные пиксели, а более светлые линии - это те пиксели, на которые больше всего влияют красные и зеленые фильтрованные пиксели. Имейте в виду, что все три значения цвета для каждого пикселя обычно интерполируются во время демозаики. Это потому, что часть всего видимого спектра проходит через все три разноцветных фильтра маски Байера . Некоторые из пикселей, отфильтрованных зеленым, между двумя пикселями синего цвета становятся темнее. Большинство зеленых пикселей тянется с красными в сторону светлее. Это объясняет, почему светлые цветные линии обычно имеют ширину два пикселя, а более темные линии имеют ширину в один пиксель.

Когда почти весь свет в данной области имеет примерно один и тот же цвет (с точки зрения цветности), единственное, что алгоритм демозаики должен отличать один пиксель от следующего, это яркость. Сглаживающая вспышка, вызванная солнцем, делает яркость от одного пикселя до следующего более равномерной, чем в противном случае. Это может объяснить феномен более длинных прямых линий более темных и светлых пикселей, а не более случайного распределения, как видно на большинстве второй фотографии.

Answer 3

Чтобы подтвердить анализ Бена Руджера, я взял предоставленный вами файл NEF и провел его через RawTherapee.

Вот увеличение аналогичного урожая без корректировок и алгоритма демоаксификации по умолчанию "удивить":

Вот то же самое с алгоритмом "DCB":

И то же самое с алгоритмом "VNG4", который, как известно, устойчив к зеленым перекрестным помехам, но в целом немного менее резок:

Проблемная область в значительной степени идеально подходит для выявления этой проблемы: значения в красном и синем каналах очень разные (синий почти равен нулю, красный похож на зеленый), есть участки с низкой детализацией (артефакты более отчетливым без фактической детализации, покрывающей их), и эта часть фотографии находится рядом с углом, где свет достигает датчика под более низким углом, что повышает вероятность перекрестных помех.

Я попытался создать другое изображение, используя режим «none», чтобы проиллюстрировать разницу в значении между зелеными пикселями, окруженными красными, и зелеными пикселями, окруженными синим, но не смог с этим справиться :)