नीला चैनल नीरव क्यों है?

Question

यह व्यापक रूप से देखा गया है कि डिजिटल कैमरों में ब्लू चैनल सबसे नीच है। मैंने निश्चित रूप से अपने कैमरे से देखा है। ऐसा क्यों है?

क्या यह किसी विशेष तकनीक (जैसे बायर एरे या सीएमओएस सेंसर) की एक कलाकृतियां है, या उच्च आवृत्ति प्रकाश की भौतिकी के साथ कुछ करना है, या यह मानव दृष्टि से संबंधित है?

_{फॉलोअप सवाल: सेंसर नीली रोशनी के प्रति कम संवेदनशील क्यों हैं?}

Comments

आप इस ब्याज को निकाल सकते हैं: micro.magnet.fsu.edu/primer/digitalimaging/concepts/… (संक्षेप में उत्तर नीले रंग के प्रति कम संवेदनशील है)। मेरे लिए सप्ताहांत प्रकाश पढ़ने के लिए इसमें बहुत अधिक तकनीक। ;)

— जॉन कैवन

मुझे यह विडंबनापूर्ण लगता है और यह सोचते हुए कि मैट का अपना प्रश्न अपनी ही पोस्ट में खोज लिंक में दूसरे स्थान पर है। ; D

— jrista

@ जिक्र - हा हा, यह प्रफुल्लित करने वाला है!

— जॉन कैवन

मुझे लगता है कि इसका मतलब है कि साइट काम कर रही है। :)

— Mattdm

@ नीचे जेफ का जवाब एक शानदार शुरुआत है (जैसा कि @ कॉन्सेलेयर की छोटी टिप्पणी है), लेकिन मुझे ऐसा नहीं लगता कि यह सामान्य प्रश्न (अब ऊपर विस्तार किया गया है) को संबोधित करता है; मैंने अधिक सामान्य और आधिकारिक उत्तर प्राप्त करने की उम्मीद में एक इनाम जोड़ा है। धन्यवाद।

— Mattdm

Answer 1

टॉल जेफ द्वारा चर्चा की गई सेंसर प्रतिक्रिया के अलावा, अधिकांश दृश्य रोशनी (धूप, गरमागरम) हरे और लाल के सापेक्ष नीले प्रकाश में कमी है। इस जावा ब्लैकबॉडी सिम्युलेटर को फायर करें और देखें कि नीले रंग ब्याज की रंग तापमान (~ 5500 K दिन के उजाले, ~ 3000 K गरमागरम) के लिए हरे या लाल से कम है।

एक और छोटा कारक है जो समस्या को कम करता है। सीसीडी और सीएमओएस सरणियाँ फोटॉन-गिनती डिटेक्टर हैं। अधिकांश प्लॉट, जो ब्लैकबॉडी सिम्युलेटर में ऊपर हैं, में वर्णक्रमीय ऊर्जा घनत्व दिखाते हैं , न कि फोटॉन मायने रखता है। नीले फोटॉन लाल तरंगों की तुलना में अधिक ऊर्जावान होते हैं, उनके तरंग दैर्ध्य के व्युत्क्रम अनुपात से, इसलिए भूखंडों पर समान ऊर्जा मूल्य के लिए, आपको नीले फोटोन की तुलना में लगभग 25% अधिक लाल फोटॉन मिलेगा। और उस संवेदनशीलता प्रभाव के लिए शुरुआती बिंदु टाल जेफ का वर्णन है।

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CCDs और बैकसाइड-इल्युमिनेटेड सेंसर्स के बारे में, frontside-illuminated CCDs एक ही मंद नीली संवेदनशीलता से पीड़ित होते हैं, क्योंकि चिप के गैर-संवेदी गेट संरचना से गुजरने के दौरान नीले प्रकाश का अधिकांश भाग अवशोषित होता है। बैक-इलुमिनेटेड सेंसर्स में बेहतर ब्लू रेस्पॉन्स देखने को मिलेगा। देखें इस ठेठ वर्णक्रमीय प्रतिक्रिया वक्र (अनुसंधान ग्रेड CCDs के विभिन्न प्रकारों के लिए)।

Comments

यह उल्लेख करने के लिए नहीं कि बहुत सारा नीला वातावरण में बिखरा हुआ है, विशेष रूप से फोटो (यानी सूर्योदय और सूर्यास्त) के लिए सबसे अच्छे घंटों में।

— अगोस

Answer 2

कला की वर्तमान स्थिति को देखते हुए, ब्लू चैनल में शोर कैस्केडिंग प्रभावों का एक संयोजन है जो नीले रंग के "लुक" को सबसे खराब बनाने के लिए एक साथ काम करता है। सबसे पहले, बेयर पैटर्न सेटअप के साथ, मैट्रिक्स * में लाल या नीले रंग के रूप में कई हरे रंग के पिक्सेल होते हैं। यह तुरंत हरे चैनल की तुलना में नीले और लाल को एक स्थानिक नुकसान में डालता है और उन दो चैनलों के लिए बहुत अधिक वर्णक्रमीय शोर पैदा करता है जब आरजीबी ट्रिपलेट्स को आसन्न सेंसर पिक्सल से फिर से संगठित किया जाता है। उदाहरण के लिए, एक 10M पिक्सेल सेंसर में 5M स्रोत ग्रीन पिक्सेल, 2.5M लाल वाले और 2.5M ब्लू वाले हैं। स्पष्ट रूप से, जब आप अंतिम 10M RGB तिगुनी में उस कच्ची जानकारी को बनाते हैं, तो यह स्पष्ट है कि लाल या नीले चैनल के लिए 1/2 से अधिक जानकारी नहीं हो सकती है और यह अंतिम छवि में शोर के रूप में प्रकट होता है।

अगला प्रभाव लाल, हरे और नीले फिल्टर के माध्यम से सेंसर सिस्टम की वर्णक्रमीय संवेदनशीलता के साथ करना है। एक प्रणाली के रूप में, आधुनिक सीएमओएस सेंसर स्पेक्ट्रम के ग्रीन और रेड क्षेत्रों के बारे में 50% अधिक संवेदनशील हैं, क्योंकि वे नीले क्षेत्रों में हैं। उदाहरण के लिए, साइप्रेस के इस सीएमओएस सेंसर के लिए , हम पेज 3 पर देख सकते हैं कि सापेक्ष संवेदनशीलता लाल (75%), ग्रीन (80%), ब्लू (50%) के बारे में है जब आप प्रत्येक के लिए सही तरंगदैर्घ्य पर वक्रों को अनुक्रमित करते हैं। रंग। संवेदक के एक निश्चित स्तर के साथ संयुक्त संवेदनशीलता की कमी और अन्य दो रंगों की तुलना में सेंसर के शोर के लिए सभी पिक्सेल के लिए सैंपलिंग शोर को एक महत्वपूर्ण सिग्नल पर नीले रंग में रखा जाता है।

इसे बाहर निकालते हुए, इसका मतलब है कि रंग CMOS सेंसर ग्रीन को पुन: पेश करने में सबसे अच्छा कर रहे हैं, लाल के बाद दूसरा, और अंत में ब्लू द्वारा जो समग्र शोर के नजरिए से तीन में से सबसे खराब है।

भविष्य की ओर देखते हुए, ध्यान दें कि ब्लू चैनल के साथ ये सीमाएं वास्तव में लागत / प्रदर्शन अनुकूलन का मामला है। यही है, भौतिक विज्ञान के लिए कुछ भी अंतर्निहित नहीं है, जिसके लिए नीले रंग के प्रदर्शन को बदतर होने की आवश्यकता होती है, केवल इतना है कि यह ध्यान देने योग्य मार्जिन द्वारा नीले चैनल को बेहतर बनाने के लिए वर्तमान डिवाइस निर्माणों को अधिक महंगा बनाया जाएगा। इसके अलावा, यह देखते हुए कि मानव आंख नीले / पीले रंग की धुरी पर बहुत संवेदनशील नहीं है, समाधान पहले से ही बहुत अच्छी तरह से अनुकूलित समाधान हैं। वास्तव में, मैं कर रहा हूँ यकीन है कि सबसे कैमरा निर्माताओं कुल लागत एक ही या अधिक भुगतान करने से पहले पहले ड्रॉप करना पसंद करेंगे सिर्फ नीले चैनल शोर के प्रदर्शन में सुधार करने के लिए।

** बायर ने मैट्रिक्स को इस तरह से सेटअप करने के लिए चुना क्योंकि मानव दृश्य प्रणाली को इसका अधिकांश हिस्सा ल्यूमिनेन्स सिग्नल (यानी: चमक जानकारी) के रंग स्पेक्ट्रम के हरे हिस्से से मिलता है। यही है, आंखों में छड़ें हरे रंग की रोशनी के प्रति सबसे संवेदनशील हैं जो स्पेक्ट्रम के हरे हिस्से को नेत्रहीन रूप से सबसे महत्वपूर्ण बनाते हैं। *

Comments

हां, पृष्ठभूमि पर अधिक: निर्माता अपने चिप्स को इस तरह से वजन करते हैं क्योंकि वे मानव आंख के रंग संवेदनशीलता वितरण का अनुमान लगा रहे हैं: हमारी आंखें लगभग 50% हरे रंग की तरह संवेदनशील हैं, और लगभग 20% संवेदनशील हैं। नीला। यही कारण है कि रंग-से-ग्रेस्केल रूपांतरणों को वैसे ही भारित किया जाता है जैसे वे आमतौर पर (0.2989r + 0.5870g + 0.1140b) के दायरे में होते हैं।

— जॉन प्यारे

संभवतः Foveon सेंसर इस व्यवहार को प्रदर्शित नहीं करते हैं।

— मार्सिन

@ मार्सीन: क्यों नहीं?

— Mattdm

@ टाल जेफ: मैं थोड़ा चिंतित हूं कि यह उत्तर, जबकि उच्च श्रेणी निर्धारण किया गया है, अन्य दो के लिए सीधे विरोधाभास है। यही है, आप कहते हैं कि भौतिकी में कुछ भी अंतर्निहित नहीं है जो नीले प्रदर्शन को बदतर बनाता है, जबकि अन्य कहते हैं कि यह मूल रूप से उस पर आता है। कौन सा सही है?

— Mattdm

@ मैडम: क्योंकि फोवॉन सेंसर मोसिंग का उपयोग नहीं करते हैं, और तीनों चैनलों के लिए समान मात्रा में साइटें हैं।

— Marcin

Answer 3

क्योंकि मानव की आंखें / दिमाग नीली रोशनी में बदलाव के प्रति उतने संवेदनशील नहीं होते, जितने कि वे हरे / लाल बत्ती में परिवर्तन के होते हैं। आधुनिक कैमरा सेंसर मानव आंखों की तरह काम करते हैं और इसलिए यह हरे / लाल रंग की तुलना में नीले रंग के प्रति कम संवेदनशील है। चूंकि रंग मॉनिटर पर तटस्थ प्रदर्शित करने के लिए मानक नीले, हरे और लाल रंग के बराबर मात्रा में है, और चूंकि सेंसर लाल और हरे रंग की तुलना में नीले रंग के प्रति कम संवेदनशील हैं, इसलिए यह नीले चैनल को बढ़ाना सुविधाजनक है। ब्लू चैनल सिग्नल को प्रवर्धित करना ब्लू चैनल के शोर को भी बढ़ाता है।

कैमरा शोर में कमी केवल तभी लागू की जाती है जब आप JPEG की शूटिंग कर रहे हों, लेकिन चूंकि बहुत से लोग RAW को शूट करते हैं, इसलिए ब्लू चैनल हमेशा कुछ शोर होता है। मैंने इस समस्या का उपाय खोजा है। किसी ने छवि को लैब रंग और चिकनी / धब्बा को केवल ल्यूमिनेन्स चैनल में बदलने का सुझाव दिया, फिर शोर को हटाने के लिए आरजीबी में वापस कन्वर्ट करें। तुम कोशिश कर सकते हो।

Comments

तो, आप कह रहे हैं कि आधुनिक कैमरा सेंसर जानबूझकर नीले रंग के प्रति कम संवेदनशील होते हैं, क्योंकि यह मॉडल मानव आंख को बेहतर बनाता है?

— Mattdm

इसकी नीली रोशनी की प्रकृति जो सेंसर के साथ-साथ मानव आंखों को कम संवेदनशील बनाती है। नीली रोशनी को ठीक से महसूस करने के लिए आपको इसे बढ़ाना होगा जो शोर को भी बढ़ाता है।

— fahad.hasan

क्यूं कर? यह नीली रोशनी के बारे में क्या है? और अगर हम इसके प्रति कम संवेदनशील हैं, तो आपको इसे और अधिक बढ़ाने की आवश्यकता क्यों होगी? (जैसा कि सेंसर के कम संवेदनशील होने के विपरीत, जिसे लगभग-स्पष्ट रूप से अधिक प्रवर्धन की आवश्यकता होती है।)

— Mattdm

सेंसर वास्तव में चोटी की संवेदनशीलता के लिए डिज़ाइन किया गया है। वर्णक्रमीय संवेदनशीलता की तुलना में स्पेक्ट्रम के नीले छोर पर 2x के एक कारक द्वारा आमतौर पर नीचे होती है। ब्लू चैनल पर लाभ को कम कर दिया जाता है ताकि शोर्टवेल्वेंस सेंसिटिविटी की कमी की भरपाई हो सके, जिसका मतलब है कि सिग्नल के साथ-साथ उस चैनल में थर्मल शोर भी बढ़ जाता है। वही सच है लेकिन लाल और हरे रंग के चैनल में बहुत कम ध्यान देने योग्य है।

— fahad.hasan

इसके अलावा, @ टाल जेफ के जवाब में, वर्तमान में +20 को वोट दिया गया, उनका कहना है कि "भौतिकी में कुछ भी अंतर्निहित नहीं है जिसके लिए नीली प्रदर्शन को बदतर होने की आवश्यकता होती है", जो इस के प्रत्यक्ष विरोधाभास में लगता है, मुझे थोड़ा भ्रमित कर रहा है। क्या आप मुझे सीधा करने में मदद कर सकते हैं? धन्यवाद।

— Mattdm

Answer 4

हमने डिजिटल (RAW) मोड में DP3 मेरिल के नीले-हरे-लाल चैनलों का विश्लेषण किया है। मैंने अभी जून, 2018 में यह कैमरा खरीदा था। नीला चैनल ए / डी कनवर्टर में एक स्तर पर निर्भर त्रुटि प्रदर्शित करता है जो कि लाल-हरे चैनल में मौजूद नहीं है, जो अपेक्षित रूप से कार्य करता है। ऐसा प्रतीत होता है कि ब्लू चैनल को ए / डी या कोड में एक त्रुटि हो सकती है जो ब्लू चैनल डिजिटल सिग्नल के लिए ए / डी वोल्टेज का अनुवाद करता है। यह एक संवेदनशीलता मुद्दा नहीं है। यह एक संतृप्ति मुद्दा हो सकता है, अर्थात भौतिक वोल्टेज बहुत कम वोल्टेज पर / d श्रेणी से अधिक हो सकता है, अर्थात उस चैनल में बहुत अधिक लाभ होता है। डेटा प्राप्त करने के लिए कैमरा ISO 100 में सेट किया गया था, और डेटा को एक फ्रेम पर शटर गति और सिग्नल स्तर की एक सीमा से अधिक हासिल किया गया था। ब्लू चैनल माप सबसे कम सिग्नल स्तर पर लगभग सही संकेत थे। सिग्नल जितना अधिक होगा, त्रुटि उतनी ही अधिक होगी। यह X3F फ़ाइलों या शायद बाइट ऑर्डर करने की समस्या पैदा करने वाले एल्गोरिथ्म में एक लाभ / डिजिटलीकरण समस्या है। हम X3F फ़ाइलों को सीधे यह देखने के लिए देख रहे हैं कि क्या त्रुटि पहले से मौजूद है, लेकिन मुझे उम्मीद है कि कनवर्टर द्वारा उत्पादित TIFF और JPEG दोनों फ़ाइलों में एक ही समस्या है। यह एक सवाल है कि क्या निर्माता को इस समस्या को ठीक करने में दिलचस्पी होगी? Foveon चिप एक अच्छा विचार है जिसे ठीक से इंजीनियर करने की आवश्यकता है। यह एक सवाल है कि क्या निर्माता को इस समस्या को ठीक करने में दिलचस्पी होगी? Foveon चिप एक अच्छा विचार है जिसे ठीक से इंजीनियर करने की आवश्यकता है। यह एक सवाल है कि क्या निर्माता को इस समस्या को ठीक करने में दिलचस्पी होगी? Foveon चिप एक अच्छा विचार है जिसे ठीक से इंजीनियर करने की आवश्यकता है।

Comments

यह उपरोक्त टिप्पणी का अनुसरण है। सीधे x3f फ़ाइल को परिवर्तित करके, सिग्मा रूपांतरण उपयोगिता से बचें, हम पाते हैं कि डेटा सभी चैनलों में सही है। समस्या ब्लू चैनल में टिफ़ / jpg में है। हम यह देखना चाहते हैं कि त्रुटि क्या है, लेकिन रूपांतरण की उस शाखा के लिए शायद एक बाइट स्वैप है। टेस्ट कई तरीकों से किए गए हैं, और कैमरे का आउटपुट वही है, जिसकी उम्मीद कैमरे में आरजीबी फोटॉनों के लिए संवेदनशीलता और मतलब अवशोषण पथ को देखते हुए की जानी चाहिए।

— cmitylliam

नमस्ते, आप किस उपकरण का उपयोग कर रहे हैं? github.com/Kalpanika/x3f/releases ?

— biziclop