सेंसर तकनीक में भविष्य की प्रगति शोर को कम या खत्म कर सकती है?
जवाबों:
यह महसूस करना बहुत महत्वपूर्ण है कि यह उच्च आईएसओ सेटिंग नहीं है जो शोर छवि का परिणाम है, यह तथ्य यह है कि उच्च आईएसओ सेटिंग का उपयोग करने का मतलब है कि आप बहुत कम रोशनी कैप्चर करते हैं।
प्रकाश फोटॉनों से बना होता है जो एक लाइटसोर्स द्वारा यादृच्छिक रूप से उत्सर्जित होते हैं। जब प्रकाश का स्तर कम होता है या एक्सपोज़र का समय बहुत कम होता है तो आपके द्वारा प्राप्त किए जाने वाले फोटॉनों की संख्या काफी हद तक अलग-अलग हो जाएगी
कल्पना कीजिए कि आप उस दर का अनुमान लगाने की कोशिश कर रहे हैं जिस पर लोग शॉपिंग मॉल छोड़ रहे हैं। यदि आपके पास लोगों को गिनने के लिए केवल 10 सेकंड हैं, तो आपके द्वारा प्राप्त किए जाने वाले परिणाम के आधार पर गणना करते समय बहुत कुछ अलग-अलग होगा, और जो आपने चुना उससे बाहर निकलें। यदि आपके पास लोगों को गिनने के लिए 10 मिनट हैं, तो आपको बहुत अधिक स्थिर उत्तर मिलेगा जो सभी निकासों के लिए समान होगा (यह मानते हुए कि बाहर निकलने के लिए कोई व्यक्तिगत प्राथमिकता नहीं है) और अलग-अलग 10 मिनट की समय खिड़कियों पर (यह मानते हुए कि कोई अन्य कारक प्रभावित नहीं कर रहे हैं परिणाम)।
ऐसा तब होता है जब आप एक उच्च आईएसओ सेटिंग का उपयोग करते हैं, तो आप बहुत कम फोटॉन कैप्चर करते हैं इसलिए समान रंग के ऑब्जेक्ट को कवर करने वाले पड़ोसी पिक्सल का एक सेट 4, 3, 4, और 5 फोटॉन प्रत्येक प्राप्त कर सकता है, इसलिए एक समान वर्दी रंग के बजाय आपको प्रत्येक पिक्सेल के लिए एक दानेदार परिणाम मिलता है।
इस शोर को फोटोन शोर कहा जाता है और छाया को छोड़कर उच्च आईएसओ छवियों में शोर का प्रमुख स्रोत है। यहां तक कि अगर आपके पास एक सही सेंसर था जो गिना जाता था और ईमानदारी से प्रत्येक फोटॉन की रिपोर्ट करता था जो सेंसर को मारता था तब भी आपके पास कम रोशनी में एक महत्वपूर्ण मात्रा में शोर होता था।
यह कहना नहीं है कि हम उच्च आईएसओ प्रदर्शन की सीमा तक पहुंच गए हैं। अभी तक कोई रास्ता नहीं। शुद्ध फोटॉन शोर बहुत महीन होता है, जो उच्च आईएसओ तस्वीरों में देखे गए थक्केदार पैटर्न के शोर से कम आपत्तिजनक होता है।
पिक्सेल क्रॉस टॉक को कम करना, सामान्य रूप से इलेक्ट्रॉनिक्स में सुधार केवल शोर आयाम को कम करने में एक छोटा प्रभाव हो सकता है , लेकिन शोर की गुणवत्ता में सुधार पर एक बड़ा प्रभाव पड़ता है ।
विकिपीडिया में "सही" सेंसर का एक सिमुलेशन है जहां फोटॉन शोर केवल शोर स्रोत है:
एक बड़े संस्करण के लिए क्लिक करें जहाँ आप अलग-अलग पिक्सेल बना सकते हैं। Mdf द्वारा छवि कुछ अधिकार सुरक्षित।
kप्रति पिक्सेल औसतन फोटॉन हैं , तो पिक्सेल शोर का परिमाण होगा sqrt(k)।
इसे कम करो, हां। उदाहरण के लिए, कैनन 5D मार्क III उच्च आईएसओ प्रदर्शन में कैनन 5D की तुलना में 2/3 स्टॉप बेहतर है, हालांकि उनके सेंसर समान आकार के हैं, क्योंकि यह सात साल नया है। बेशक, पिछला प्रदर्शन भविष्य के परिणामों का जरूरी संकेत नहीं है, लेकिन मुझे वृद्धिशील लाभ के लिए कोई कारण नहीं है कि इसे जारी नहीं रखा जाए।
इसे पूरी तरह से खत्म करना शारीरिक रूप से असंभव है। जब आप लाखों में आईएसओ प्राप्त करते हैं, तो आप कुछ फोटॉन से डेटा निकालने की कोशिश कर रहे हैं। भले ही आपकी तकनीक कितनी अच्छी हो, लेकिन जानकारी निकालने के लिए आपके पास बस नहीं है।
अब, सभी आईएसओ के लिए "पूर्ण" प्राप्त करने के लिए, जैसा कि, 3200 कहते हैं, ध्यान दें कि "पूर्ण" के लिए वास्तव में एक सुसंगत मानक नहीं है। " आप कुछ अद्भुत नई तकनीक विकसित कर सकते हैं जो सिग्नल-टू-शोर अनुपात में कुछ सैद्धांतिक बाध्य तक पहुंचती है, लेकिन क्या वास्तव में कोई फर्क नहीं पड़ता जब मेरी आँखें इस पिक्सेल # 0f3ed2 होने का दावा करती हैं, तो आप दावा करते हैं कि यह # 0e3fd4 होना चाहिए, और सेंसर को लगता है कि यह # है 0d3dd3?
यह पहले से ही हुआ! फिल्म पर, या प्रारंभिक डिजिटल, उच्च आईएसओ का मतलब था 400, नवीनतम पूर्ण फ्रेम कैमरों पर इसका मतलब 6400 है। समस्या यह है कि हर बार ऐसा होता है, 'उच्च आईएसओ' उच्चतर होने के लिए नए सिरे से परिभाषित होता है, या दूसरे शब्दों में, उच्च आईएसओ का हमेशा मतलब होता है " इतना ऊंचा कि मौजूदा तकनीक इसे शोर मचाती है "। जैसा कि टोनी ने उल्लेख किया है, अंततः, भौतिक सीमाएं हैं कि यह कितनी दूर जा सकती है।
हैकर न्यूज़, मैं हाल ही में 2008 से इस पेपर में आया था, जो भौतिक विज्ञान के प्रोफेसर एमिल मार्टिनक द्वारा अपने खाली समय में स्पष्ट रूप से लिखा गया था।
डिजिटल एसएलआर में शोर, डायनेमिक रेंज और बिट डेप्थ
वह विभिन्न प्रकार के शोर को दर्शाता है जो संभव है, और उनके सापेक्ष महत्व का वर्णन करता है।
- फोटॉन ने शोर मचाया
- शोर पढ़ो
- पैटर्न शोर
- थर्मल शोर
- पिक्सेल प्रतिक्रिया गैर-एकरूपता (PRNU)
- परिमाणीकरण त्रुटि।
इसे पढ़ने के बाद आपको महसूस होगा कि विभिन्न प्रकार के सेंसर शोर को पूरी तरह से हटाना असंभव है। निश्चित रूप से उन्हें (विभिन्न तरीकों से) कम से कम करना संभव है, लेकिन अन्य डिज़ाइन निर्णय भी हैं जो कैमरा / सेंसर निर्माता को बनाने चाहिए जो अन्य समस्याओं या व्यापार-ऑफ (उदाहरण के लिए ए / डी कनवर्टर में ऑफ़सेट्स लागू करना), अंजीर देखें। 10 + 11)
एक सैद्धांतिक सीमा के बारे में आपके सवालों के बारे में:
"विशिष्ट एक्सपोज़र के लिए सबसे महत्वपूर्ण शोर स्रोत शोर और फोटॉन शॉट शोर पढ़ा जाता है।"
"PRNU ग्राफ के ढलान का उलटा (उदाहरण के लिए चित्र 7 देखें) S / N अनुपात के लिए एक ऊपरी सीमा है, जब तक कि PRNU को पोस्ट-प्रोसेसिंग में मुआवजा नहीं दिया जाता है।"
यह सामान्य रूप से सेंसर के साथ एक समस्या है - ऑप्टिकल सेंसर से एक्सेलेरोमीटर और गायरोस तक। सभी उपभोक्ता उत्पाद इससे निपटते हैं और उपयोगकर्ता से शोर को छिपाने की कोशिश करते हैं - उदाहरण के लिए, आपका फोन उस स्तर से नीचे कंपन करने के तरीके को सक्षम करने में सक्षम होता है जो इसे कार्रवाई करने का कारण बनता है, और ऐसे ऐप हैं जो आपको दिखा सकते हैं।
ब्याज के क्षेत्र के भीतर संकेतों को सही ढंग से रिकॉर्ड करने में सक्षम कोई भी सेंसर ब्याज के क्षेत्र के बाहर संकेतों को रिकॉर्ड करने में सक्षम होगा, और ब्याज की सीमा के नीचे या ऊपर के संकेतों को आमतौर पर शोर कहा जाता है। यह 'मुद्दा' केवल ऑप्टिकल सेंसरों से संबंधित नहीं है, यह उन चीजों को संवेदन करने की भौतिक सीमाओं से संबंधित है जिनमें हम रुचि रखते हैं।
तो इसका उत्तर है - कोई भी सेंसर जो शोर को खत्म करने के लिए पर्याप्त 'असंवेदनशील' है, हम जो संकेत चाहते हैं, उसमें से कुछ को भी खत्म कर देंगे, जिससे गैर-शोर सेंसर का निर्माण असंभव है।