Comments 58
Вообще то диафрагма — устройство для регулирования апертуры.
Когда я занимался фотографией (когда апертурой объектива можно было управлять), слово "диафрагма" означало не только устройство для регулирования апертуры, но и значение апертуры. А слово "апертура" иногда (крайне редко) в литературе означало устройство для ее изменения. И значительно чаще в обоих смыслах употребляллсь слово "диафрагма".
В смысле раньше на каждой камере, даже для самых начинающих, можно было выставить диафрагму, а теперь засилье объективов с фиксированной аппертурой.
Разве только профессиональные и полупрофессиональные камеры могут теперь предложить эту настройку.
Разве только профессиональные и полупрофессиональные камеры могут теперь предложить эту настройку.А что вы подразумеваете под полупрофессиональными? Даже на объективах Samsung NX/NX-mini такая возможность присутствует (по крайней мере на некоторых).
1) свертке с некоторой разновидностью PSF
2) взятию значений того что получилось в отдельных точках
sinc к дискретизации не имеет никакого отношения. Вот для восстановления частотно-ограниченного изображения до дискретизации надо сетку точек сворачивать с sinc, да.
Modulation Transfer Function in Optical and Electro-Optical Systems
One-dimensional sensor modulation transfer function, revisited
www.dummies.com/photography/digital-photography/resolution/the-components-of-a-digital-cameras-image-sensor
Небольшая диффузия от плёночки, круглая линза — и вот, внезапно, PSF уже соответствует не квадратному пикселю, а круглому.
У меня сейчас идёт контракт по разработке алгоритма многокадрового супер-разрешения для смартфонов, где дополнительная информация извлекается из алиасинга — прошедшей мимо фильтра высокочастотной информации и завернутой при дискретизации в низкочастотную область. При этом я замерял PSF камеры — она действительно очень хорошо приближается функцией Гаусса, а не квадратом.
Его задача как раз в том чтобы алиасинг подавить настолько насколько это вообще возможно.
Фильтр, который на 100% подавляет алиасинг — это cut-off фильтр, и результатом такого фильтра будет сильный ringing, что неприемлемо на практике. Поэтому любой подобный фильтр будет пропускать часть высоких частот, и это нормально.
Поэтому в Вашем проекте должна по идее использоваться специальная камера без этого фильтра, иначе работать все будет очень хреново
Даже небольшого количества прошедших высоких частот достаточно для их восстановления. Реально восстанавливаемый частотный диапазон в моём случае составляет x1.15-x1.2 относительно частоты сэмплирования для камеры без CFA.
Что до линзочек то они там не особо-то и круглые да и размером побольше реальной светочувствительной области, они же не изображение формируют а просто свет собирают.
Мне достаточно знания PSF от плёнки и линз, как они реально выглядят, для меня особого значения не имеет.
Ага, и получить мыло вместо деталей на изображении. Уж лучше с небольшим алиасингом, но с деталями на изображении.
Добрая половина спектра — это детали размером менее 2 пикселей. В реальных фотографиях подобное «мыло» практически незаметно, тем более что и оптика, как правило, такие частоты сама по себе плохо разрешает.
Детали размером в 1 пиксель действительно сохранить трудно из-за CFA. Лучше немного подразмыть, чем внести неприятные искажения при дебайере.
И ещё насчёт деталей и оптики. Вот смотрите фото со смартфона: изображение. Детали в 2 пикселя вполне себе неплохо передаются.
Но да, там где пытаются достичь максимума возможного — OLPF снимают, есть как специальные версии камер так и кустарные переделки. Потому и удивлен что у Вас предпочитают работать с уже «испорченной» картинкой.
OLPF оставляют, потому что камера должна уметь снимать и обычные снимки. Просто OLPF в используемой камере не так сильно режет частоты, допуская небольшое количество алиасинга.
И основной лимитирующий фактор на практике — это шум, а не частота сэмплирования. Потому что motion blur, defocus — и высокие частоты для SR брать просто неоткуда. Тем не менее, супер-разрешение, за счёт улучшения SNR, позволяет увидеть высокочастотные детали до частоты сэмплирования, которые находились ниже уровня шума.
Ну а то, что в некоторых случаях можно заглянуть и дальше частоты сэмплирования благодаря алиасингу — это просто приятный бонус.
Даже то, что называется RAW — это уже результат серьёзного пост-процессинга реальной картинки этим процессором, просто без сжатия, дебайеризации и с глубиной цвета 12-16 бит.
Можете посмотреть спеки и тесты «профессиональных» камер, там одна и та же матрица ставится во всё новые и новые модели в течение лет пяти. А вот процессор изображений постоянно улучшается. За счёт этого с одной и той же матрицы удаётся вытащить заметно более качественную картинку. Меньше шумов, лучше детализация, лучше динамический диапазон и т.д.
Понятно, что ни с какими залётными китайцами никто не поделится алгоритмами и схемами (там всё или полностью аппаратно, или на очень низком уровне).
В андроиде камера может лишь наложить дополнительные фильтры на уже полученный jpeg. Ну и немного по другому задать параметры, типа степени шумоподавления.
Вся обработка снимка, физическое управление модулем камеры идет в Camera HAL — набор из кучи библиотек (под 100 в некоторых девайсах) которые снимают данные с модуля, обрабатывают и сохраняют готовый файл. Они могут использовать (а могут и не использовать) возможности SOC по цифровой обработке изображений.
сенсор микро 4:3 улавливает больше света благодаря увеличению площади поверхности CMOS-чипаСтранно, всегда думал, что улавливает как раз оптика. А большой сенсор -> больше пиксель -> меньше шум и больше дд (кстати, небо и блестящие поверхности у 4/3 также пересвечены, как у смартфона).
у камеры с микро 4:3 гораздо больше размытияБольше размытия богу размытия. Строго говоря, это дефект, такой же, как и виньетирование, например.
1. Указываемое значение апертуры является относительным. Так сложилось, что в фотоаппаратуре указываются не реальные значения апертуры и фокусного расстояния, а эффективные — визуально соответствующие съёмке с полнокадровой камеры, т.е. результат съёмки с указанными значениями апертуры будет близок к результату, полученному с полнокадровой камеры.
Поэтому значение значения апертуры без значения размера сенсора лишено смысла. Вы же правда понимаете, что F1.8 на смартфоне и F1.8 на полнокадровом фотоаппарате (дырка размером с большой палец) — это две большие разницы?
Чтобы перевести апертуру из эффективной в реальный размер дырки, нужно просто умножить её на размер текущего сенсора и поделить на 35мм (1.378").
То есть апертура F1.8 для 1/2.55" сенсора — это F6.3. Но и апертура F2.0 для 1/2.3" сенсора — это тоже F6.3. То есть увеличение апертуры — это всего лишь маркетинг.
2. Суммарное количество света, попадающее на матрицу, не зависит от размера матрицы и зависит только от количества света, прошедшего через линзу. При однаковом количестве пискелей, каждый пиксель получит одинаковое количество света, разница же только в размерах самого пикселя. Просто не умеют пока делать маленькие пиксели такими же эффективными, как большие.
В контексте размера сенсора однако существенно то что f-number считается относительно реального а не эффективного фокусного расстояния. А это реальное расстояние пропорционально размеру сенсора. Меньше сенсор — меньше входной зрачок при том же f-number. Причем что интересно, яркость на сенсоре при одинаковом f-number все равно будет одинаковой (света собирается меньше, но и освещаемая площадь тоже меньше), отсюда и рассуждения про площадь сенсора (при фиксированном f-stop яркость та же, но чем больше сенсор тем больше света он «соберет»)
Именно так. Я лишь имел в виду, что для получения однакового изображения при уменьшении размеров сенсора, нужно пропорционально уменьшать фокусное расстояние и размер дырки.
В контексте размера сенсора однако существенно то что f-number считается относительно реального а не эффективного фокусного расстояния.
Да, но в ходу эффективное фокусное расстояние, а не реальное.
Причем что интересно, яркость на сенсоре при одинаковом f-number все равно будет одинаковой (света собирается меньше, но и освещаемая площадь тоже меньше), отсюда и рассуждения про площадь сенсора (при фиксированном f-stop яркость та же, но чем больше сенсор тем больше света он «соберет»)
Я это тоже считаю маркетингом. Лично мне куда важнее количество света, попадающее на сенсор в целом, чем на единицу площади. Если бы параметр ISO пересчитывали, исходя из размеров сенсора, мир был бы более прекрасен.
А то получается: ISO-50, f/1.8, 27 mm, а кадр шумный, потому что важный параметр (реальное фокусное расстояние 4 mm) далеко спрятан. Реальные же параметры по шуму (но не по глубине резкости) для полнокадрового аналога: f/12, ISO около 2000-2500.
То есть апертура F1.8 для 1/2.55" сенсора — это F6.3. Но и апертура F2.0 для 1/2.3" сенсора — это тоже F6.3. То есть увеличение апертуры — это всего лишь маркетинг.
Шумы же сенсора, зависит от технологии, материалов и размера. Так, что два сенсора 1/2,55 и 1/2,3 вообще бессмысленно сравнивать не имея прочих параметров. Плюс есть еще много всего, что влияет на итоговое качество картинки, начиная от качества линз( при одинаковой «диафрагме» ) и заканчивая софтом.
По факту сравнивать имеет смысл только итоговый результат. Поскольку даже шумное, но четкое изображение, будет лучше не шумного, но вне фокуса, так что все эти параметры от лукавого, хотя при прочих равных «большая диафрагма» лучше( если она конечно не достигнута снижение требований к качеству изображения, например снижение четкости по углам ).
«Диафрагма» говорит о кол-ве света на единицу площади, у разных сенсоров с одной диафрагмой на единицу площади попадет одинаковое кол-во света. Ваше утверждение по меньше мере странное.
Просто мне параметр "количество света на единицу площади сенсора" важен гораздо менее, чем "количество света на пиксель", потому что именно последний параметр отвечает за шумность сырой картинки.
Вот представьте: уменьшили размер сенсора, сохранив количество пикселей, и подвинули его поближе к линзам, при этом оставили старую оптику, немного подправив фокусное расстояние. По факту ничего не поменялось: количество света на пиксель осталось прежним, разве что немного снизилось качество снимков из-за усиления оптических искажений. Зато можно бить пяткой в грудь, что диафрагма стала больше (ведь это относительный параметр).
Шумы же сенсора, зависит от технологии, материалов и размера. Так, что два сенсора 1/2,55 и 1/2,3 вообще бессмысленно сравнивать не имея прочих параметров.
Абсолютно очевидно, что ухудшение одного из параметров должно приводить к ухудшению качества снимков при прочих равных. И глупо оправдывать это улучшением остальных характеристик, ведь ничто не мешало улушить характеристики, не ухудшая размер сенсора.
По факту сравнивать имеет смысл только итоговый результат. Поскольку даже шумное, но четкое изображение, будет лучше не шумного, но вне фокуса, так что все эти параметры от лукавого, хотя при прочих равных «большая диафрагма» лучше( если она конечно не достигнута снижение требований к качеству изображения, например снижение четкости по углам ).
Для этого и делают две камеры. Восстановление одного изображения по двум, снятым с разными условиями — вполне себе актуальная задача обработки изображений.
Но при одинаковой светосиле, фокусном расстоянии (его эффективно переводят на FF или 4:3) и одинаковой выдержке вы получите одинаковую картинку с одинаковой освещенностью, но с разным эффектом размытия.
Для фотографии параметр освещенности самый важный, а он задается комбинацией светосилы и выдержки.
А в терминах размера входного зрачка и как следствие общего количества света собираемого F1.8 для разных сенсоров это совершенно разные вещи, о чем, собственно, совершенно справедливо и написано.
хвастать увеличением апертуры при уменьшении матрицы довольно лицемерно.
маркетинг на том и основан
Не вопрос, среднеформатная камера весом под десять кг, и ценой под десять тыс баксов.
Раскрою Вам, как фотографу, ужасную тайну. У профессиональных Фуллфреймовых матриц ужасно низкая чувствительность, что они просто жить не могут без студийного света или вспышки с рефлектрами. И что желать, чтобы снимать в полной темноте (помимо УФ импульсной возбуждающей вспышки)? Делать пиксели суперчувствительными (вплоть до применения лавмнных светодиодов под термостатированием). Т.е. суперминиатюрными с высокой заселенностью, когда они буквально сразу перенасыщаются. Но это не беда, если на пиксель приходится группа таких элементов с разными экспозициями (геометрический брекетинг матрицы). Какая-то из пищинок "выстрелит", окажется в серой зоне. Нужно лишь помножить ее значение (двоичным сдвигом) на степ, чтобы узнать величину сигнала. Получаем картинку с оптимальным отношением сигнал-шум вне зависимости от освещенности в кадре и движухи (самая длинная выдержка не превышает 10 мс), но для этого нужны парные каждому фоточувствительному элементу ллвушки (УВХ, теневые затворы). Т.е. Затвор находится внутри самой матрицы, каждый субпоксель имеет свое фиксированное вр5мя экспозиции, и группа однотипных по сигналу прячется. Получается куча кадров в одной матрице, потом производится пересортица на компараторе, оцифровка встроенным в матрицу ощим для всех ЦАП. Сохраняем неспешно (лучше в том же Пельтье-статированном состоянии, что и при экспонировании) сверширокодиапазонное цветное изображение без артефактов движения и шумов. Можно разместить в вакуумизированной колбе с первой линзой и выводами радиатора отвода тепла узла термостата (вакуум нужен для избавления от точки росы).
Приведу пример усовершенсьэтвованной схемы Байера (9 ступенчатой) без снижения физичесеого разрешения. В синем квадрате обведена область значимых значений пикселя (желтая клетка внутри. Пиксели (RGB) располагаются во асех углах с шагами квалратиков-покселей. Обратите внимание на сдвиг структур. Каждому номеру в клетке соответсьвеуи степень двойки в экспозиционном коэффициенте (2^n). Из 36 квадратиков области определения значения компонентов пикселя импользуется только 3, по одному каждого цвета. Этим мы избавляемся от процедуры экспозамера сцены, "останавливая мгновение" без предварительных прикидок, и постобработкой отбрасывая лишнее.
Увеличение апертур смартфонов не поможет, если фотоматрицы будут уменьшаться