Переменный датчик ISO: возможно и / или полезно?

Этот ответ на вопрос о том, как ISO реализован в цифровых камерах, по- видимому, подразумевает, что каждый фотосайт ( то есть пиксель) может иметь свой ISO, установленный независимо. Если это правда, то я думаю, что теоретически возможно сделать фотографию, на которой одни фотосайты имеют другой ISO, чем другие. Первая часть моего вопроса: если переменная ISO возможна, будет ли это полезно? Мне кажется, что это может быть полезным способом увеличения динамического диапазона датчика, например , путем выбора высокого значения ISO только для областей изображения, которые находятся в тени. Предполагая, что переменная ISO будет полезна, почему она еще не реализована в цифровых камерах? (Или есть?)

— ESultanik
источник

Звуки технически возможны, но могут потребовать слишком много схемотехники с точностью до пикселя и могут быть трудно масштабируемы и вызывают слишком много тепла. Кроме того, не ясно, что это работает лучше, чем современные решения, такие как частичное чтение фотосайтов во время экспозиции или наличие фотосайтов разного размера, что дает им различную исходную чувствительность.

— Итай

Есть небольшая загвоздка: вам нужно установить ISO перед чтением значения пикселя, но вы будете знать, что пиксель относится к теневой области только после считывания значения.

— Imre

@Imre Правда, но это не обязательно техническая проблема. Например, как упомянул Itai выше, уже есть технология, позволяющая считывать значения фотосайта во время экспозиции. Усовершенствованные системы измерений также могут быть использованы для «угадывания» значений ISO для регионов. Наконец, для неподвижных снимков, таких как пейзажи, можно использовать начальную тестовую экспозицию, чтобы установить значения ISO для второго снимка.

— ESultanik

Следует отметить, что ISO ничего не меняет в отношении того, на что способен сенсор или пиксель. Единственное, что делает настройка ISO, это изменяет белую точку данной экспозиции. Датчики представляют собой фиксированные линейные устройства, которые способны регистрировать фиксированный заряд (количество электронов) в каждом пикселе, +/- среднее значение электронного шума (которое в наши дни на нормализованной основе составляет всего несколько электронов.) При увеличении ISO все Вы делаете, что говорите, что вместо «белого» достигается при 40 000 электронов, а при 20 000 или 10 000 и т. д.

— jrista

В каждом пикселе происходит активация строки / столбца и считывание заряда. Во время считывания этот заряд усиливается на необходимую величину для «насыщения» в соответствии с настройкой ISO, и в то же время может также применяться различная компенсация электронного шума (в D800 имеется множество схем, выделенных для смягчения электронного шума, поэтому его lowISO DR так хорош.) Логически, я не думаю, что такая вещь, как переменная ISO, будет применима. Решение проблемы шума с низким SNR заключается в уменьшении электронного шума ... и Sony достигла этого в своих датчиках Exmor.

— Йриста

Ответы:

Самое близкое, что я знаю к тому, о чем вы думаете, это то, что Fujifilm делает с режимом DR в своих датчиках EXR, как это видно в X-10 и X-S1) - половина пикселей намеренно недоэкспонирована остановкой (или двумя ) и в сочетании с «нормально» экспонированными пикселями перед выводом изображения. Для получения более подробной информации см. Обзор DPReview X-10 - здесь вас интересует режим 6 MP DR, а не режим 12 MP DR, который является стандартным «недодержкой», а затем примените другую кривую тона ко всему изображению. "наблюдается во многих камерах в наши дни и заменяет теневые шумы для увеличения динамического диапазона. Режим DR 6 MP интересен тем, что он (в теории) позволяет вам увеличить динамический диапазон, сохраняя при этом теневой шум, как обычно, хотя вы, конечно,

— Филип Кендалл
источник

По сути, такой датчик, который будет иметь переменную экспозицию для каждого фотосайта, будет иметь изображение, которое необходимо отобразить в процессе преобразования RAW. С каждым пикселем нужно будет отправлять больше информации, и это увеличит размер передаваемых данных, а также вычислительную мощность, необходимую для камеры. Это просто техническая проблема, и я уверен, что через несколько лет это вообще не будет проблемой.

Самая большая головная боль, которую я вижу, заключается в том, чтобы убедиться, что популярные программы преобразования RAW будут поддерживать процесс декодирования. Получающийся в результате файл RAW может содержать 32-битную информацию о цвете, и в настоящее время очень ограничена поддержка работы с 32-битными цветными изображениями. По большей части их сначала нужно преобразовать в 16-битные. Это не тот процесс, который даст отличные результаты, если будет сделан автоматически с сегодняшним программным обеспечением.

— Эрик
источник

На самом деле я не вижу, чтобы производители заботились о такой головной боли. Вот почему у них есть собственный формат RAW, и Fuji никогда не останавливался на создании странных расположений пикселей с различными размерами и цветными фильтрами. Если они могут получить преимущество от этого, я ожидаю , что они сделают это. Большинство высокопроизводительных приложений для обработки изображений, в том числе Lightroom & Bibble (сейчас AferShot), уже работают внутри 32-битных. Более эффективно работать с 32-разрядными линейно с современными процессорами. Первый абзац, который вы написали, имеет для меня смысл.

— Итай

КМОП-датчики - это, в основном, массив датчиков с разными значениями ISO, которые они должны компенсировать. Это то, что дает пластический вид на датчики CMOS, но также и то, что ослабляет цветение.

Тем не менее, они на самом деле уже делают CMOS-чипы с несколькими «ISO» для достижения более высокого динамического диапазона, где область размера пикселя удваивается для половины пикселей, или один из двух зеленых пикселей в два раза чувствительнее, чем другой. Стоимость - больше транзисторов на пиксель, что может создать проблемы с шумом и общей чувствительностью из-за того, что осталось меньше места для фотодатчиков. Ячейки, интегрирующие свет в большие пиксели, в результате дают меньший шум (как правило), поэтому датчик 36x24 мм в X Mpixel лучше, чем датчик 1/3 дюйма в X MPixel - они лучше реагируют на свет, чтобы преодолеть шум всей электроники ,

— Майкл Нильсен
источник