Какие факторы, кроме температуры, влияют на темновой ток? - Фотопедия
0 голосов
/

Что является эффективным средством определения среднего темнового тока / шума датчика изображения камеры? Насколько я понимаю, этот тип шума зависит от температуры, какие другие факторы могут влиять на величину темнового тока?

Пожалуйста, обратите внимание, я не собираюсь удалять его, я хочу дать количественную оценку.

Ответы [ 2 ]

1 голос
/

Темновой ток должен в первую очередь быть тепловым фактором, однако тепло может поступать из различных источников. Вообще говоря, при каждом изменении температуры окружающей среды на 10 ° вклад темнового тока должен изменяться в два раза. Тем не менее, другие источники тепла, помимо температуры окружающей среды, могут влиять на темновой ток. Темный «ток» в конечном итоге получил свое название от того факта, что трение электронов, протекающих по цепи, генерирует тепло, которое в случае фотодиодной системы, такой как датчик, может непреднамеренно высвобождать электроны.

Другие источники тепла, такие как высокочастотные компоненты вне датчика (например, DIGIC5 в камере Canon), также могут выделять тепло и вносить нелинейный тепловой градиент по всей площади поверхности датчика (пик на краю или угол ближе всего к этим горячим компонентам.) Следует также отметить, что в датчике CMOS (и я верю в ПЗС), поведение каждого пикселя не одинаковы. Некоторые пиксели более подвержены темновому току, а другие меньше. Это приводит к появлению горячих пикселей, которые на самом деле являются просто пикселями, которые более свободно высвобождают электроны в присутствии увеличивающегося тепла. Однако горячие пиксели исправлены, и их можно отобразить и нормализовать «ответ» с последующей обработкой.


В своем комментарии вы упоминаете, как "получить темный ток / шум". Если я правильно понимаю ваше значение и предполагаю фотографический контекст, лучший способ получить информацию об источниках шума, свойственного электронике, - это взять темные кадры и кадры смещения, Темная рамка представляет собой экспозицию с «ограниченным включением» для определенной продолжительности, ISO и температуры ... обычно идентичная экспозиция предыдущей светлой рамки (обычная экспозиция с отключенной крышкой объектива). Кадр смещения - это кадр наименьшей возможной продолжительности, при том же ISO любого легкого кадра, из которого вы хотите вычесть кадр смещения (температура не является фактором для кадров смещения). ВСЕ кадры должны быть записаны в формате RAW. Захват кадров в формате JPEG приведет к тому, что алгоритм сжатия уничтожит необходимую информацию и сделает ее бесполезной.

Темные и смещенные рамки обычно создаются совместно со светлыми кадрами как часть многокадровой многослойной астрофотографии. Создается множество светлых кадров, создается равное количество темных кадров (или, возможно, фиксированное количество, 20-40 при той же скорости затвора, ISO и температуре), и получается около 20 или около того кадров смещения. Все темные рамки сложены так, чтобы создать «мастерскую темную рамку». Это будет карта всех темных течений. Точно так же все кадры смещения составляются так, чтобы создать «основной кадр смещения». Это эффективно отображает весь собственный электронный шум или шум чтения. Эти две основные карты шума затем применяются к каждому световому кадру для вычитания шума. Каждый световой кадр, после удаления шума, затем складывается для максимизации экспозиции и насыщенности с максимально чистым выходным сигналом.


Следует отметить, что датчики Nikon не используют смещение смещения, что приводит к обрезанию любого отрицательного сигнала напряжения. Это может усложнить удаление шума с изображения таким образом, поскольку невозможно создать полную карту шума считывания с камер. Sony Exmor работает совершенно иначе, чем любой другой датчик, поэтому любая камера, использующая Exmor, вероятно, так же ограничена, как и датчики Nikon в этом отношении.


Я не уверен в ваших конечных целях, однако это единственный известный мне способ отображения шума в современной цифровой камере. До тех пор, пока вы снимаете темные и смещенные кадры в формате RAW, теоретически вы можете "количественно" количество шума в любом данном пикселе, или среднее значение всех пикселей, или среднее значение для данной области пикселей. путем ссылки на цифровые значения для каждого из этих пикселей в данных изображений RAW. Существуют некоторые инструменты , которые могут загрузить любой файл RAW и просто выполнить базовый, не демозированный «рендеринг» на экран, как в цветном, так и в монохромном режиме. Вы также можете ссылаться на API-интерфейсы производителя вашей камеры и документацию формата файлов для непосредственной обработки информации.

Имейте в виду, что информация в файле RAW находится на расстоянии одного шага от фактического аналогового сигнала ... она была преобразована в цифровую форму. Это означает, что у вас будет небольшой вклад шума квантования (обычно это доля электрона, поэтому ничтожно мала), а также коэффициент усиления. Числовой (цифровой) диапазон установлен на 12 или 14 бит в большинстве современных камер, так что это, вероятно, будет наиболее полезно при ISO 100 (где усиление находится на его базовом уровне, и вы можете использовать всю зарядную емкость фотодиодов ).

0 голосов
/

Имеется внутреннее качество датчика камеры и аналоговой обработки, называемое «коэффициентом шума». Аналоговые схемы с более высоким коэффициентом шума означают, что случайные колебания шумового тока имеют более широкий разброс (дисперсия, в математическом выражении), чем схемы с более низкими показателями шума, учитывая, что они имеют одинаковую температуру.

Nikon использует процесс шумоподавления , который стоит понять. (Я полагаю, что у других производителей есть что-то похожее.) В этом процессе NR темное изображение записывается с датчика с закрытой шторкой. Это делается сразу после получения реального изображения, поэтому оно выполняется в тех же условиях (при той же температуре), что и исходное изображение. Затем он вычитает шум датчика из вашей реальной фотографии. (Вы должны включить этот процесс NR).

Что это значит?

Во-первых, вы должны понимать, что датчик регистрирует накопление эффектов фотонного и электрического тока в течение всего времени воздействия. Чем дольше выдержка, тем дольше длится накопление, и накапливается шум датчика от темнового тока. Если затвор открыт, это накопление шума датчика также имеет накопление от интенсивности изображения, добавленной к нему. Накопление приводит к измеряемому электрическому заряду на каждом пикселе датчика. Количество заряда пропорционально фотонной мощности плюс мощность шума, которую он ощущает.

Этот шум датчика может быть разным для каждого пикселя в датчике. Это потому, что могут быть незначительные различия в коэффициенте шума для каждого пикселя (даже если они изготовлены на одной пластине или чипе). Поэтому некоторые пиксели будут иметь больше шума, чем другие, даже если они имеют одинаковую температуру.

Что такое экспозиция?

В приведенном выше описании экспозиция - это не только время открытия затвора. В то же время датчик должен работать. В начале экспонирования каждый пиксель должен быть разряжен от любого электрического заряда, вызванного предыдущей экспозицией, и любых шумов с момента предыдущей очистки. Это сброс к нулю, так сказать. В конце воздействия электрический заряд должен быть измерен. Даже когда темное изображение NR записано (и затвор закрыт), эту обработку датчика необходимо выполнить. Если схема ждет слишком долго, чтобы измерить заряд на каждом пикселе, то шумовой ток может продолжать увеличивать заряд.

Последний шаг в NR

Если у вас есть две «выдержки» от датчика, темное изображение вычитается из реального изображения. Здесь предполагается, что уровень шума, измеренный в каждом пикселе, практически идентичен, поэтому вычитание удаляет большую часть шума.

Это работает?

Я никогда не пробовал NR на своей камере, но я видел, как профессиональные художники по свету используют ее. Я бы принял это как одобрение.

Как определить количество шума?

Как я объяснил, шум можно измерить, взяв темную экспозицию. Вы должны быть в состоянии сделать это без включения функции шумоподавления - просто оставьте крышку объектива включенной и сделайте снимок.

Измерение и количественное определение коэффициента шума немного сложнее, но это общая часть проектирования любых электрических цепей, чувствительных к шуму (например, вашего сотового телефона). Существует много литературы о том, как количественно определить коэффициент шума, и я не буду вдаваться в подробности (если у вас нет конкретного вопроса, а затем я могу попытаться ответить на него). Я не думаю, что это будет легко для мегапиксельного датчика, но это выполнимо.

Это статистическое измерение, и ваши результаты улучшатся, если вы будете проводить измерения в течение более длительного времени.

Что еще вызывает шум?

Вы могли бы видеть, что шум (или коэффициент шума), очевидно, не идентичен от одного измерения к другому. Могут быть и другие факторы, которые могут учитывать изменения. Нужно учитывать одну проникающую радиацию. Это может включать космические лучи или, возможно, излучение наручных часов со светящимися циферблатами (у некоторых из них они есть!). Подобное излучение окружает нас, и датчик камеры может уловить его так же, как счетчик Гейгера. Я не ожидал бы, что это будет много, но я не определил это количественно, поэтому не могу сказать наверняка.

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