मानव आंख की तरह उच्च गतिशील रेंज के साथ सेंसर बनाने के पीछे तकनीकी समस्याएं क्या हैं?


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हमारे पास अभी तक उच्च गतिशील रेंज सेंसर क्यों नहीं हैं जो तस्वीर के हर हिस्से में सही एक्सपोज़र हैं?


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वास्तव में उत्तर देने के बाद मैंने देखा कि यह पहले से ही यहां चर्चा में है । यदि वह आपके लिए सब कुछ का जवाब नहीं देता है, तो अधिक विवरण के साथ अपने प्रश्न का विस्तार करने पर विचार करें।
मिविलर

एक BlackMagic (पूर्ण HD वीडियो) कैमरे में 14 का EV है, आधुनिक पेशेवर वीडियो कैमरों (4K) में 18 EV हैं। तो हमारे पास ये सेंसर हैं ...
टीफ़ुटो डे

जवाबों:


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डीआर के साथ पहले से ही मानव आंख से बड़ा कैमरा है, दोनों तुरन्त और समग्र। मानव आँख की गतिशील सीमा उतनी बड़ी नहीं है जितनी कि ज्यादातर लोग सोचते हैं कि यह है। जैसा कि मुझे याद है, यह लगभग 12 से 16 ईवीएस है, जो कि आधुनिक डीएसएलआर के स्तर के आसपास है।

प्राथमिक अंतर यह है कि हमारे पास अत्यंत प्राकृतिक एपर्चर नियंत्रण है जो छवि के विभिन्न भागों के लिए समायोजित करेगा। प्रभावी रूप से, हमारे दिमाग स्वचालित रूप से हमारे लिए छवि स्टैकिंग करते हैं। जब हम किसी दृश्य के उज्ज्वल भाग को देखते हैं, तो हमारे शिष्य सिकुड़ जाते हैं और हम उज्ज्वल हिस्से का विस्तार देखते हैं। यदि हम शिफ्ट के गहरे भाग पर ध्यान केंद्रित करते हैं, तो हमारे शिष्य तेजी से खुलते हैं और हम अंधेरे भाग का विस्तार देखते हैं। हमारा मस्तिष्क जानता है कि पिछला हिस्सा कैसा दिखता था और इसलिए हम अपनी परिधीय दृष्टि में बदलाव को नोटिस नहीं करते हैं, लेकिन हम वास्तव में उतना विस्तार नहीं देख रहे हैं जहां हम अब और केंद्रित नहीं हैं।

इसी तरह, मानव दृष्टि की समग्र श्रेणी के लिए भी, ऐसे विशेष कैमरे हैं जो हमसे कहीं अधिक गहरे जा सकते हैं और फिर भी देखते हैं, विशेष रूप से रंग, वे वर्तमान में आम जनता के लिए उत्पादन करने के लिए बहुत महंगे हैं क्योंकि उन्हें बहुत उच्च गुणवत्ता वाली सामग्री और निर्माण की आवश्यकता होती है शोर मंजिल सुपर कम मिलता है। बहुत चमकीली वस्तुओं को देखने में सक्षम सेंसर भी हैं जो लोगों को देखने के लिए दर्दनाक होंगे।


ए जे, डीएसएलआर में आंख के समान गतिशील रेंज नहीं है। DSLR 14 की शक्ति पर 2 है, मानव आँख के लिए 14 की शक्ति पर 10 है
रोमियो निनोव

@RomeoNinov - केवल तत्काल डीआर के लिए नहीं, केवल स्पष्ट के लिए। क्या आपके पास अपने दावे के लिए एक स्रोत है? मेरा स्रोत यहां है "एफ हम इसके बजाय अपनी आंख की तात्कालिक गतिशील रेंज (जहां हमारे पुतली खोलना अपरिवर्तित है) पर विचार करना चाहते थे, फिर कैमरे बहुत बेहतर किराया करते हैं। यह एक दृश्य के भीतर एक क्षेत्र को देखने के समान होगा, जिससे हमारी आंखें समायोजित होंगी, और कहीं और नहीं देखना। उस मामले में, अधिकांश का अनुमान है कि हमारी आँखें गतिशील रेंज के 10-14 एफ-स्टॉप से ​​कहीं भी देख सकती हैं "
एजे हेंडरसन

@RomeoNinov - थोड़ा बेहतर संसाधन । तो यह इंगित करने योग्य है कि हमारी आंखें बेहतर करती हैं जहां कैमरे खराब करते हैं, लेकिन हमारी आंखें वहां खराब होती हैं जहां कैमरे बेहतर करते हैं। छाया में, हमारे पास 20EV हैं जहां कैमरों ने EV को कम कर दिया है। ब्राइटनेस में हमारे पास लगभग 10EV होते हैं लेकिन कैमरों में उनका पूरा 12 से 14EV होता है। 10 ^ 14 कुल रेंज है जिसे हम तब देख सकते हैं जब हमारी आंखें समायोजित होती हैं, न कि हम जो किसी भी समय देखते हैं। और उस संबंध में, कैमरे 2 ^ 14 तक सीमित नहीं हैं।
ए जे हेंडरसन

हां, कैमरे आपकी कच्ची छवि की गहराई तक सीमित हैं। आप छवि से अधिक बिट्स या अधिक जानकारी प्राप्त नहीं कर सकते। मैं सहमत हूं कि छवि मस्तिष्क "देखना" केवल आंख से एक स्नैपशॉट से नहीं है, इसके अलावा हम दो आंखों का उपयोग करते हैं, जो मस्तिष्क में छवि के लिए बहुत अतिरिक्त जानकारी जोड़ते हैं। और जिस संसाधन में आप दूसरी टिप्पणी का उल्लेख करते हैं, आप 10. की शक्ति में प्रदर्शित आंख की गतिशील सीमा देखते हैं, जो केवल मेरे शब्दों की पुष्टि करता है। यहां तक कि अगर डॉ केवल 12 है ईवी यह 2 ^ 14 जो 16384 है की तुलना में 10 ^ 12 जो milion milions है,
रोमियो Ninov

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लेकिन यहां तक ​​कि एक सेंसर गंभीर रूप से सीमित है, कहते हैं, किसी भी समय एक छह स्टॉप DR का उपयोग Tv और Av में परिवर्तन करके क्रमिक फ्रेम में बहुत अंधेरे से बहुत उज्ज्वल मूल्यों तक मापने के लिए किया जा सकता है! एपर्चर के संदर्भ में जो आंख / मस्तिष्क प्रणाली करती है।
माइकल सी

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देखना एक सक्रिय प्रक्रिया है

एक बड़ा मुद्दा यह है कि आपकी आँखों से देखना एक छवि को कैप्चर करने के विपरीत है - एक छवि में सभी जानकारी शामिल करने की आवश्यकता होती है जो देखने वाले को दिख सकती है , लेकिन सामान्य दृष्टि एक सक्रिय प्रक्रिया है जिसमें आंखों की गति, रीफोकसिंग और पुतलियों का फैलाव शामिल है। जिन वस्तुओं को हम देख रहे हैं। इस प्रकार, यदि आप "क्या आंख देखता है" पर कब्जा करना चाहते हैं, तो संक्षेप में, उन सभी सेटिंग्स को देखें जो आंख का उपयोग कर सकती हैं।

आपका प्रश्न डायनेमिक रेंज के बारे में है, लेकिन दृश्य विस्तार और फ़ोकस के साथ भी यही समस्या है। एक 'जीवन समतुल्य' छवि को आपकी आंख की तुलना में बहुत अधिक पिक्सल की आवश्यकता होती है, वास्तव में कब्जा कर सकते हैं, क्योंकि आंख का संकल्प बहुत असमान है और जब आप रेटिना के अपने उच्च-मध्य के साथ केवल एक ही छोटे स्थान पर देख रहे हैं, तो एक छवि की आवश्यकता होती है अधिक विस्तार उपलब्ध है जब से आप अपनी आँखें स्थानांतरित करेंगे। फिल्मों को एक एकल फोकस चुनने की आवश्यकता है, जबकि एक मानव एक 'सिंगल इमेज' को अधिक गहराई से आंखों को तेजी से रिफ्लेक्ट करके और / या उन्हें अलग-अलग इच्छित सीमाओं पर उचित दूरबीन दृष्टि के लिए स्थानांतरित कर सकता है (उदाहरण के लिए एक खिड़की की सतह को देखकर या इसके माध्यम से) ), आदि।

समाधान का एक हिस्सा ठीक यही है - एक कैमरे का कई बार जल्दी से (या कई कैमरों का) अलग-अलग सेटिंग्स पर विभिन्न चित्रों को कैप्चर करना और उन्हें बाद में मर्ज करना, HDR सबसे ज़बरदस्त उदाहरण है - जैसा कि हमारी आँख करती है, यह सक्रिय रूप से दिखता है विभिन्न "सेटिंग" के साथ विभिन्न स्थानों पर, और उसके बाद ही आपका मस्तिष्क एक सुसंगत चित्र या फिल्म में यह सब मिला देता है। हमारी आँखों द्वारा ली गई वास्तविक "छवियां" पहले से ही अच्छे कैमरों से भी बदतर हैं, बस उनका मानसिक संयोजन अच्छा है।


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फिल्मों में फोकस के बारे में अपनी बात के लिए +1। यह भी एक मुख्य कारण है कि 3 डी फिल्में देखने पर कई लोगों को सिरदर्द क्यों होता है। आंख को शारीरिक रूप से स्क्रीन पर ध्यान केंद्रित करना चाहिए, लेकिन त्रिविम छवि मस्तिष्क को यह सोच कर चकरा देती है कि स्क्रीन के कुछ हिस्से वास्तव में जितने करीब हैं, उससे कहीं ज्यादा करीब हैं या दूर हैं, जब आप सीधे उन्हें देखने की कोशिश करते हैं। स्टूडियो बाईं और दाईं दोनों छवियों में एक ही स्थान पर दृश्य के केंद्र बिंदु को प्रदर्शित करके इसे कम करने की कोशिश करता है। इसलिए यदि आप पृष्ठभूमि विवरण देखना चाहते हैं, तो इबुप्रोफेन को न भूलें!
bcrist

तथ्य यह है कि देखना एक सक्रिय प्रक्रिया है, यह एक कारण है कि वास्तव में अच्छे कलाकार चित्रों का उत्पादन कर सकते हैं जो एक साधारण तस्वीर से बेहतर दिखते हैं। एक साधारण तस्वीर एक ही दृष्टिकोण, फोकस, एक्सपोज़र और व्हाइट-बैलेंस विशेषताओं के साथ दृश्य में सब कुछ कैप्चर करेगी, जबकि किसी व्यक्ति की आंखें जो वास्तव में दृश्य देख रही थीं, वे लगातार समायोजित हो सकती हैं क्योंकि वे अलग-अलग हिस्सों को देखते हैं। एक चित्रकार, एक कैमरे के विपरीत, एक ऐसी छवि का निर्माण कर सकता है जहां दृश्य का प्रत्येक भाग ऐसा दिखता है जो उस व्यक्ति के लिए होगा जो वास्तव में उस स्थान पर था, उसे देख रहा था।
सुपरकैट

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आपकी मानसिक छवि न केवल रेटिना, बल्कि दृष्टि में शामिल सभी अन्य घटकों के साथ, और पुतली और निश्चित रूप से आपके मस्तिष्क को शामिल करने का उत्पाद है। आपको 'एक चित्र' के रूप में जो प्रतीत हो सकता है वह वास्तव में उच्च गति समायोजन और सूचना प्रसंस्करण का परिणाम है और एक भी स्नैपशॉट नहीं है।

आप इस विषय पर अधिक जानकारी पा सकते हैं यहाँ


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लॉगरिदमिक गुणों के साथ एक प्रकाश संवेदक बनाना पूरी तरह से संभव है - ऐसे सेंसर में किसी विशेष जोखिम के लिए सीमित संकल्प की कीमत पर अविश्वसनीय गतिशील रेंज होगी। दोनों को प्राप्त करना एक उच्च संकल्प एडीसी की आवश्यकता है। सीटी इमेजिंग के लिए, 24 बिट्स रैखिक का आमतौर पर उपयोग किया जाता है - और फिर सीटी छवि बनाने के लिए ऑफसेट समायोजन के बाद लघुगणक लिया जाता है।

एक सेंसर जो एक्सपोज़र कंट्रोल (एकीकरण समय - शटर स्पीड) दोनों को बेहतर करता है, और यदि आप लाइट कलेक्शन दक्षता (थिंक एफ नंबर) में बदलाव की अनुमति देते हैं तो आपको और भी अधिक लचीलापन मिलता है।

अंतिम डायनामिक रेंज आमतौर पर रीडआउट शोर द्वारा सीमित होती है - जब आप संचित चार्ज को पढ़ते हैं तो कुछ त्रुटि होगी - बनाम सबसे बड़ा सिग्नल जो इलेक्ट्रॉनिक समर्थन कर सकता है। जैसा कि मैंने कहा - मेडिकल इमेजिंग में 24 बिट्स आम हैं और 10 मिलियन में यह 1 भाग से बेहतर है। यह किसी दिए गए प्रदर्शन के लिए रेटिना की तुलना में बहुत अधिक गतिशील रेंज है। लेकिन आमतौर पर पारंपरिक कैमरों में उपयोग नहीं किया जाता है क्योंकि आंख छवि में उन विवरणों की सराहना नहीं कर सकती है - और संकल्प गति की कीमत पर आता है।

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