Sensor ISO variável: possível e / ou útil?


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Esta resposta à pergunta sobre como o ISO é implementado em câmeras digitais parece implicar que cada photosite ( ou seja , pixel) pode ter seu ISO definido independentemente. Se isso for verdade, então eu pensaria que é teoricamente possível tirar uma fotografia em que determinados photosites tenham um ISO diferente dos outros. A primeira parte da minha pergunta é: Supondo que a variável ISO seja possível, seria útil? Parece-me que essa pode ser uma maneira útil de aumentar a faixa dinâmica do sensor, por exemplo , escolhendo um ISO alto apenas para regiões da imagem que estão na sombra. Supondo que a variável ISO seria útil, por que ainda não foi implementada em câmeras digitais? (Ou tem?)


Parece tecnicamente possível, mas pode exigir muitos circuitos na precisão de pixels e pode ser difícil de escalar e causar muito calor. Além disso, não está claro que isso funcione melhor do que as soluções atuais, como ler photosites parcialmente durante a exposição ou ter photosites de tamanhos diferentes, dando a eles diferentes sensibilidades nativas.
— Itai

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Há um pequeno problema: você precisa definir o ISO antes de ler um valor de pixel, mas saberá que o pixel pertence a uma área de sombra somente depois de ler o valor.
— Imre

@ True, mas isso não é necessariamente um problema técnico. Por exemplo, como o Itai mencionou acima, já existe tecnologia para ler os valores do photosite no meio da exposição. Sistemas avançados de medição também podem ser usados ​​para "adivinhar" os valores ISO das regiões. Finalmente, para fotos estáticas, como paisagens, uma exposição inicial de teste pode ser usada para definir os valores ISO para uma segunda foto.
— ESultanik

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Deve-se notar que o ISO não altera nada sobre o que o sensor ou pixel é realmente capaz. A única coisa que a configuração ISO faz é alterar o ponto branco de uma determinada exposição. Sensores são dispositivos lineares fixos capazes de registrar uma carga fixa (contagem de elétrons) em cada pixel, +/- a média do ruído eletrônico (que atualmente é normalizado em poucos elétrons atualmente). Ao aumentar a ISO, todos os você está fazendo está dizendo que em vez de "branco" a ser alcançado a 40.000 elétrons, sua alcançado a 20.000, ou 10.000, etc.
— jrista

O que ocorre em cada pixel é a ativação de linha / coluna e a leitura da carga. Durante a leitura, essa carga é amplificada pela quantidade necessária para "saturar" de acordo com a configuração ISO e, ao mesmo tempo, uma variedade de compensação eletrônica de ruído também pode ser aplicada (no D800, existem vários circuitos dedicados para mitigar o ruído eletrônico, e é por isso que seu baixoISO DR é tão bom.) Logicamente, não acho que uma variável ISO se aplique. A solução para o ruído com baixo SNR é reduzir o ruído eletrônico ... e a Sony conseguiu isso em seus sensores Exmor.
— jrista

Respostas:


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A coisa mais próxima que eu sei do que você está pensando é o que a Fujifilm está fazendo com o modo DR em seus sensores EXR, como visto nos X-10 e X-S1) - metade dos pixels é deliberadamente subexposta por uma parada (ou duas ) e combinado com os pixels expostos "normalmente" antes da saída da imagem. Para obter mais detalhes, consulte a revisão X-10 da DPReview - o que você está interessado aqui é o modo DR de 6 MP, em vez do modo DR de 12 MP, que é a subexposição padrão "e depois aplica uma curva de tom diferente à imagem inteira. "visto em muitas câmeras hoje em dia e comercializa o ruído das sombras para aumentar o alcance dinâmico. O modo DR de 6 MP é interessante, pois (em teoria) permite aumentar o alcance dinâmico, mantendo o ruído das sombras como faria normalmente, embora, é claro, você


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Essencialmente, um sensor como esse que teria exposições variáveis ​​para cada site de fotos teria uma imagem que precisa ser mapeada por tom durante o processo de conversão RAW. Mais informações teriam que ser enviadas com cada pixel, e isso aumentaria o tamanho dos dados transmitidos, juntamente com a potência de processamento necessária na câmera. Essa é uma mera questão técnica, e tenho certeza de que em mais alguns anos isso não será um problema.

A maior dor de cabeça que vejo seria garantir que os programas populares de conversão RAW suportassem o processo de decodificação. O arquivo RAW resultante pode precisar conter informações de cores de 32 bits e há um suporte muito limitado para a operação de imagens coloridas de 32 bits atualmente. Na maioria das vezes, eles precisam ser mapeados em tom até 16 bits primeiro. Este não é um processo que produzirá ótimos resultados se for feito automaticamente com o software atual.


Realmente não vejo fabricantes preocupados com essa dor de cabeça. É por isso que eles possuem o formato RAW proprietário e a Fuji nunca parou de criar arranjos estranhos de pixels com vários tamanhos e filtros de cores. Se eles conseguirem uma vantagem disso, espero que eles o façam. A maioria dos aplicativos de processamento de imagem de ponta, incluindo o Lightroom e o Bibble (agora AferShot), já funcionam em 32 bits internamente. É mais eficiente trabalhar linearmente em 32 bits com processadores modernos. O primeiro parágrafo que você escreveu faz sentido para mim.
— Itai

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Os sensores CMOS já são basicamente um conjunto de sensores com ISO diferente, que eles precisam compensar. É isso que dá uma aparência plástica aos sensores CMOS, mas também o que atenua a floração.

No entanto, eles na verdade já fabricam chips CMOS com vários "ISO" para obter uma faixa dinâmica mais alta, onde a área de tamanho de pixel é o dobro da metade dos pixels, ou um dos dois pixels verdes é duas vezes mais sensível que o outro. O custo é de mais transistores por pixel, o que pode causar problemas com ruído e sensibilidade geral, devido a deixar menos espaço para os sensores fotográficos. As células integradoras de luz de pixel grande resultam em menor ruído (geralmente), razão pela qual um sensor de 36x24 mm na X Mpixel é melhor que um sensor de 1/3 de polegada na X MPixel - eles respondem melhor à luz para superar o ruído de todos os componentes eletrônicos .

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