जवाबों:
निश्चित बिंदु से परे प्रकाश की तीव्रता को कैप्चर करने में आधुनिक डिजिटल कैमरा सेंसर क्या वास्तव में सीमित करते हैं?
सेंसर के भौतिक गुणों के संदर्भ में:
ऐसे फोटॉन हमलों से उत्पन्न फोटॉन स्ट्राइक और मुक्त इलेक्ट्रॉनों की संख्या जब तक कि प्रत्येक फोटोसाइट (/ ए / के / सेंसल, पिक्सेल वेल, आदि) के भीतर मुक्त होने की क्षमता के साथ अधिक उपलब्ध इलेक्ट्रॉन नहीं होते हैं, तब तक उनके पूर्ण अच्छी तरह से परिभाषित होते हैं। क्षमता। यह फिल्म से बहुत अलग नहीं है, जिसमें पूर्ण संतृप्ति तक पहुंच जाता है जब इमल्शन में शेष चांदी के हलाइड क्रिस्टल नहीं होते हैं जो पहले से ही पर्याप्त 'संवेदनशीलता specks' नहीं है जो कि डेवलपर द्वारा परमाणु चांदी में तब्दील हो जाए। मुख्य अंतर प्रतिक्रिया वक्रों का आकार है जब प्रत्येक तकनीक पूरी क्षमता से संपर्क करती है। प्रति पूर्णांक क्षमता तक इलेक्ट्रॉनों की समान संख्या में डिजिटल परिणाम जारी किया जाता है जब तक कि पूरी तरह से क्षमता नहीं हो जाती है। जैसा कि फिल्म पूर्ण संतृप्ति के पास है, शेष चांदी के लवण को प्रभावित करने के लिए अधिक से अधिक प्रकाश ऊर्जा (या विकास के समय) की आवश्यकता होती है।
डिजिटल डेटा के रूप में एनालॉग वोल्टेज को रिकॉर्ड करने के संदर्भ में:
जब प्रत्येक फोटोसाइट (ए / के / ए 'सेंसेल', 'पिक्सेल वेल', आदि) से एनालॉग वोल्टेज सेंसर से पढ़ा जाता है, तो सिग्नल पर प्रवर्धन लागू होता है। कैमरे की आईएसओ सेटिंग यह निर्धारित करती है कि प्रवर्धन कितना लागू किया गया है। आईएसओ के प्रत्येक स्टॉप वृद्धि के लिए, दो बार अधिक प्रवर्धन लागू किया जाता है। यदि कैमरे की "बेस" संवेदनशीलता (सादगी के लिए, आइए 100 को एम्प्लीफिकेशन ऑफ़ 1.00X कहते हैं जिसमें इनपुट वोल्टेज आउटपुट आउटपुट वोल्टेज के बराबर होता है), तो फ़ोटोज़ जो अच्छी तरह से पूर्ण क्षमता तक पहुँचते हैं, को पोस्ट एकीकरण पर अधिकतम वोल्टेज रीडिंग में परिणाम करना चाहिए। एनालॉग सर्किट एडीसी खिला। यदि आईएसओ 200 (2.0X प्रवर्धन) का उपयोग किया जाता है, तो किसी भी संवेदी से वोल्टेज जो कि एक आधा (1/2) पूर्ण अच्छी तरह से क्षमता या अधिक तक पहुंच गई है, पोस्ट प्रवर्धन सर्किट पर अनुमत अधिकतम वोल्टेज तक बढ़ जाता है।
1.0X से अधिक कोई भी प्रवर्धन प्रत्येक फोटोसाइट की पूर्ण क्षमता से कम "छत" पर लागू होगा। जब उच्च प्रवर्धन का उपयोग किया जाता है, तो पूर्ण अच्छी क्षमता की तुलना में कमजोर सिग्नल भी एम्पलीफायर से डाउनस्ट्रीम सर्किट की अधिकतम वोल्टेज क्षमता तक पहुंचते हैं। किसी भी पूर्व-प्रवर्धित सिग्नल स्तर जो कि प्रवर्धन के बाद "मीटर को पेग" करने के लिए पर्याप्त मजबूत है, किसी अन्य पूर्व-प्रवर्धित सिग्नल स्तर से अप्रभेद्य है जो "मीटर को पेग" करेगा।
जब इन प्रवर्धित एनालॉग सिग्नलों को एनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर (ADC) द्वारा डिजिटल डेटा में परिवर्तित किया जाता है, तो सर्किट की अधिकतम वोल्टेज क्षमता वाले सिग्नलों को एनालॉग-टू-डिजिटल रूपांतरण की बिट गहराई द्वारा अनुमत अधिकतम मान सौंपा जाता है। यदि 8-बिट मान में परिवर्तित किया जाता है, तो वोल्टेज को 0-255 के बीच बाइनरी में एक मान दिया जाता है। एडीसी को खिलाने वाले एनालॉग सर्किट द्वारा स्वीकृत अधिकतम सिग्नल को 255 के रूप में दर्ज किया जाएगा। यदि 14-बिट, वोल्टेज को 0-16,383 के बीच मान दिया जाता है, तो अधिकतम मूल्य 16,383 के बाइनरी मान के साथ असाइन किया जाता है, और इसी तरह।
जब आप वास्तव में तस्वीरें ले रहे हों, तो उसके लिए रास्ता:
कैमरे के "बेस" संवेदनशीलता पर जब आप फ़ोटोग्राफ़ी कर रहे होते हैं, तो आपको सबसे अधिक अंतर और सबसे बढ़िया संख्या में सबसे चमकीले और गहरे रंग के तत्वों के बीच के ग्रेडेशन मिलते हैं, जो चमकदार तत्वों को देने के लिए शटर टाइम और एपर्चर को मिलाया जाता है। पूर्ण संतृप्ति पर या उसके निकट होने के लिए दृश्य केवल पर्याप्त जोखिम है। यदि आप जिस छवि को बनाना चाहते हैं, उसके लिए उस दृश्य में हाइलाइट्स की पूरी संतृप्ति को प्राप्त करने के लिए एक उच्च आईएसओ मान का उपयोग करना उपयोगी होता है, जो कि लंबे समय तक या एक विस्तृत पर्याप्त छिद्र के साथ संभव नहीं है। लेकिन एक उच्च आईएसओ का उपयोग एक मूल्य पर आता है। कुल गतिशील सीमा सेंसर से आने वाले विद्युत संकेतों के उच्च प्रवर्धन से कम हो जाती है।
तो हम हमेशा आईएसओ 100 पर शूटिंग क्यों नहीं करते हैं, या जो भी कैमरे का आधार आईएसओ है, और फिर बाद में एक्सपोज़र को आगे बढ़ाएं? क्योंकि ऐसा करने से उस छवि में "शोर" बढ़ जाता है जो उच्चतर आईएसओ मूल्यों पर शूटिंग करने से भी अधिक होता है। कितना अधिक और कितना निर्भर करता है और सिग्नल में कमी कहां से की जाती है। लेकिन सेंसर से आने वाले एनालॉग वोल्टेज में शोर में कमी को लागू करके शोर के प्रभाव को कम करना भी एक मूल्य के साथ आता है - प्रकाश के बहुत मंद बिंदु स्रोतों को अक्सर "शोर" के रूप में फ़िल्टर किया जाता है। यही कारण है कि शोर कम करने के मामले में बहुत अच्छे कम रोशनी / उच्च आईएसओ प्रदर्शन वाले कुछ कैमरों को एस्ट्रोफोटोग्राफ़र्स द्वारा "स्टार ईटरर्स" के रूप में भी जाना जाता है।
Variation आवृत्ति के आधार पर एक फोटॉन में निहित ऊर्जा में थोड़ा बदलाव होता है, जिस पर वह दोलन कर रहा होता है। कम आवृत्तियों पर दोलन करने वाले फोटोज उच्चतर आवृत्तियों पर दोलन करने वाले फोटोन की तुलना में संवेदी को प्रहार करते समय थोड़ी कम ऊर्जा छोड़ते हैं। लेकिन फोटॉनों के लिए एक विशिष्ट आवृत्ति / तरंग दैर्ध्य पर दोलन करते हुए, एक पिक्सेल कुएं के नीचे की ओर प्रहार करने पर जारी ऊर्जा की मात्रा पूरी तरह से क्षमता तक पहुंचने तक समान होती है।
² हम सबसे गहरे और सबसे चमकीले तत्वों के बीच के अंतर को कहते हैं जो एक सेंसर (या फिल्म) रिकॉर्डिंग माध्यम की गतिशील रेंज द्वारा रिकॉर्ड किया जा सकता है । डिजिटल कैमरे के साथ संवेदनशीलता (आईएसओ) में वृद्धि के प्रत्येक पड़ाव के लिए, "शून्य" और "पूर्ण संतृप्ति" के बीच रैखिक वोल्टेज अंतर आधा है। जब लघुगणक तराजू में परिवर्तित किया जाता है, जैसे कि 'इव', डायनेमिक रेंज के एक 'स्टॉप' की कमी में संवेदनशीलता परिणाम को दोगुना करना (बाकी सब समान होना, जो शायद ही कभी होता है)।
माइकल क्लार्क के उत्कृष्ट उत्तर (पूर्ण-अच्छी क्षमता की कतरन और ADC क्लिपिंग का वर्णन) में जोड़ते हुए, डिजिटल फोटोग्राफी पाइपलाइन में कई अन्य बिंदु हैं जहाँ क्लिपिंग हो सकती है:
गैर-रॉ छवियों के लिए, ऑन-डिवाइस रंग सुधार / संपीड़न से पहले स्वचालित गामा समायोजन और संपीड़न के दौरान।
जब आप एक छवि को जेपीईजी या एमपीईजी के रूप में संकुचित करते हैं, तो हार्डवेयर जो कुछ भी संकुचित माध्यम का समर्थन करता है, उसकी गहराई को कम कर देता है, जो आमतौर पर हार्डवेयर बिट गहराई से बहुत कम होता है। उस छंटनी के कारण, दोनों चमक चरम सीमाओं के पास मूल्य खो जाते हैं।
संपीड़न से पहले, आपका कैमरा रंग सुधार और गामा समायोजन लागू करता है जो प्रभावी गतिशील रेंज को प्रभावित कर सकता है जो कंप्रेसर द्वारा प्रदान की गई सीमित गहराई के भीतर फिट बैठता है। उदाहरण के लिए, कैनन लॉग मोड में वीडियो रिकॉर्ड करते समय, दृश्य के सबसे गहरे और सबसे हल्के हिस्सों को गणितीय रूप से केंद्र की ओर खींचा जाता है, ताकि प्रभावी गतिशील सीमा में काफी वृद्धि हो, और छवि के कुछ हिस्सों को सीमा के दोनों छोर पर क्लिप किया जाएगा।
प्रसंस्करण के बाद। जब पोस्ट-प्रोसेसिंग करते हैं जो एक छवि की चमक को काफी बदल देता है, तो गणना के शुरुआती चरणों के लिए वास्तव में मूल्यों को उस सीमा से अधिक करना संभव होता है जो उन्हें धारण करने के लिए उपयोग की जाने वाली बिट्स की संख्या द्वारा सही ढंग से दर्शाया जा सकता है। जबकि दुर्लभ, यह कभी-कभी होता है, और जब यह होता है, तो यह फोटो के उन क्षेत्रों में भी क्लिपिंग का कारण बन सकता है जो वास्तव में मूल छवि में क्लिप नहीं होते हैं।
रंग सरगम में सुधार के दौरान छवि को प्रिंट या प्रदर्शित करते समय। रंग सुधार करते समय, कभी-कभी आप उन मानों को प्राप्त कर सकते हैं जो सरगम के बाहर आते हैं जिन्हें आउटपुट माध्यम द्वारा सटीक रूप से पुन: पेश किया जा सकता है। उस बिंदु पर, रंग इंजन को यह तय करना होगा कि उन आउट-ऑफ-गेमट मूल्यों के साथ क्या करना है। यह भी प्रभावी ढंग से क्लिपिंग का परिणाम है, हालांकि यह नेत्रहीन रूप से कुछ अलग दिखता है, जब ज्यादातर लोग क्लिपिंग के बारे में सोचते हैं, जिसके परिणामस्वरूप आमतौर पर गलत रंग की चीजें दिखाई देती हैं।
आसान अनुभवजन्य स्पष्टीकरण:
एक बहुत ही चमकीले बल्ब को देखें, यदि प्रकाश पर्याप्त रूप से उज्ज्वल है, तो आप बल्ब के अंदर नहीं देख पाएंगे क्योंकि आपके शिष्य अधिक बंद हो सकते हैं और अभी भी बहुत अधिक प्रकाश आपके रेटिना से टकरा रहा है, इसे संतृप्त कर रहा है और जो जानकारी तक पहुँच रहा है आपका दिमाग़ ख़त्म हो गया है (आप केवल तेज़ रोशनी देख रहे हैं लेकिन प्रकाश के भीतर का विवरण नहीं)। यही कारण है कि यदि आप कोशिश करते हैं, तो आपको ऐसा नहीं करना चाहिए, सीधे आसमान पर दोपहर के सूरज को देखने के लिए, आप सूरज को नहीं देख पाएंगे, लेकिन एक तीव्र प्रकाश (खबरदार जो इसे बिना करने की कोशिश कर रहा है उचित सुरक्षा वास्तव में आपकी आंखों या आपके फोटोग्राफिक उपकरण, लेंस और सेंसर को स्थायी रूप से नुकसान पहुंचा सकती है)
कोई भी सेंसर उसी तरह का व्यवहार करता है (आपके कैमरे से या अन्यथा)। एक बार सिग्नल (इस मामले में प्रकाश) अपनी क्षमता के लिए बहुत अधिक है (संतृप्ति स्तर तक पहुँच जाता है), यह किसी भी अतिरिक्त जानकारी को क्लिप करेगा, यह अधिक सिग्नल को समझने में असमर्थ है, इसमें कोई भी मूल्यवान जानकारी के बिना बस एक फ्लैट उच्च सिग्नल पर गुजर रहा है।