कैमरे 3 से अधिक रंग चैनलों की पेशकश क्यों नहीं करते हैं? (या वे करते हैं?)


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वर्तमान में, अधिकांश (सभी?) व्यावसायिक रूप से उपलब्ध कैमरे तीन रंग चैनलों में प्रकाश को कैप्चर करते हैं: लाल, हरा और नीला। यह मुझे लगता है कि अधिक से अधिक वर्णक्रमीय रेंज और रिज़ॉल्यूशन के साथ एक कैमरा होना बहुत उपयोगी होगा, और इसलिए मैं सोच रहा हूं कि कैमरे क्यों उपलब्ध नहीं हैं जो तीन से अधिक रंग चैनलों को कैप्चर करते हैं।

मुझे वास्तव में क्या मतलब है?

टिप्पणियों में कुछ प्रश्न थे (हटाए जाने के बाद से) जो मेरा मतलब था, इसलिए मैं बेहतर स्पष्टीकरण देना चाहूंगा। दृश्यमान प्रकाश लगभग 390-700nm तरंग दैर्ध्य से होता है। इन दो अंत बिंदुओं के बीच में तरंग दैर्ध्य की एक अनंत संख्या होती है, लेकिन आंख में उन्हें भेदने की बहुत सीमित क्षमता होती है, क्योंकि इसमें केवल तीन रंगीन फोटोरिसेप्टर होते हैं। इनके लिए प्रतिक्रिया वक्र नीचे की आकृति के भाग (a) में दिखाए गए हैं। ( बड़ा संस्करण ।) यह हमें प्रकाश की आवृत्ति के आधार पर अलग-अलग रंगों को देखने की अनुमति देता है, क्योंकि कम आवृत्ति प्रकाश का नीले रिसेप्टर्स पर अधिक प्रभाव पड़ेगा और उच्च आवृत्ति प्रकाश का लाल रिसेप्टर्स पर अधिक प्रभाव पड़ेगा।

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एक कैमरा में एक डिजिटल सेंसर अपने पिक्सल के सामने फिल्टर होने से काम करता है, और आमतौर पर तीन प्रकार के फिल्टर होते हैं। इन्हें प्रतिक्रिया वक्रों के साथ चुना जाता है जितना संभव हो उतना ऊपर (ए) के ऊपर, मानव आंखों को देखने के लिए नकल करने के लिए।

हालांकि, तकनीकी रूप से यह कहने का कोई कारण नहीं है कि हम चौथे फिल्टर प्रकार को कैसे जोड़ नहीं सकते हैं, उदाहरण के लिए नीले और हरे रंग के बीच की चोटी के साथ, जैसा कि आकृति (बी) में दिखाया गया है। अगले भाग में मैं समझाता हूं कि तस्वीरों के पोस्ट-प्रोसेसिंग के लिए यह उपयोगी क्यों होगा, भले ही यह किसी भी चीज़ के अनुरूप न हो, जिसे आंखें देख सकती हैं।

एक अन्य संभावना इन्फ्रा-रेड या पराबैंगनी में अतिरिक्त चैनल जोड़ने की होगी, जैसा कि आंकड़े (ग) में दिखाया गया है, कैमरे की वर्णक्रमीय सीमा का विस्तार करता है। (यह तकनीकी रूप से अधिक चुनौतीपूर्ण होने की संभावना है।)

अंत में, एक तीसरी संभावना एक उच्च वर्णक्रमीय संकल्प के साथ एक कैमरा का निर्माण करते हुए आवृत्ति रेंज को और भी अधिक सूक्ष्म रूप से विभाजित करने की होगी। इस संस्करण में, सामान्य आरजीबी चैनलों का निर्माण सॉफ्टवेयर में किया जाता है, जो सेंसर के अधिक महीन दाने वाले डेटा से होता है।

मेरा प्रश्न यह है कि डीएसएलआर आमतौर पर इन विकल्पों के अलावा (क) में से कोई भी प्रस्ताव क्यों नहीं देते हैं, और क्या ऐसे कैमरे उपलब्ध हैं जो किसी भी अन्य को प्रदान करते हैं। (मैं तस्वीर लेने के लिए आप किस तरह के कैमरे का उपयोग कर रहा हूं, इसके बारे में पूछ रहा हूं - मुझे पता है कि ऐसे वैज्ञानिक उपकरण हैं जो इस प्रकार की सुविधा प्रदान करते हैं।)

यह क्यों उपयोगी होगा?

मैं अपने DSLR के साथ लिए गए रंगीन शॉट्स से ब्लैक एंड व्हाइट तस्वीरों को संपादित करने के साथ खेल रहा हूँ। मुझे यह प्रक्रिया दिलचस्प लगती है क्योंकि एक B & W तस्वीर को संपादित करते समय तीन RGB चैनल सिर्फ दृश्य के बारे में डेटा के स्रोत बन जाते हैं। वास्तविक रंग जो वे प्रतिनिधित्व करते हैं, लगभग एक तरह से अप्रासंगिक हैं - नीला चैनल ज्यादातर उपयोगी है क्योंकि दृश्य में वस्तुएं प्रकाश की मात्रा में भिन्न होती हैं जो वेवलेंग्थ की उस सीमा में प्रतिबिंबित होती हैं, और यह तथ्य कि यह मानव आंखों के रूप में क्या देखता है से मेल खाती है "नीला" बहुत कम प्रासंगिक है।

तीन चैनलों के होने से अंतिम B & W छवि के विभिन्न पहलुओं के संपर्क को नियंत्रित करने में बहुत लचीलापन मिलता है। यह करते समय मेरे साथ ऐसा हुआ कि एक चौथा रंग चैनल और भी अधिक लचीलापन देगा, और इसलिए मुझे आश्चर्य है कि ऐसा क्यों नहीं है।

अतिरिक्त रंगीन चैनल रंगीन फोटोग्राफी के साथ-साथ काले और सफेद रंग के लिए और उसी कारण से उपयोगी होंगे। आप बस उसी तरह से RGB चैनलों में से प्रत्येक का निर्माण कर रहे होंगे जिस तरह से आप B & W छवि का निर्माण करते हैं, विभिन्न चैनलों से डेटा का संयोजन करके विभिन्न आवृत्ति रेंज के प्रकाश का प्रतिनिधित्व करते हैं। अधिकांश उद्देश्यों के लिए यह सॉफ्टवेयर में स्वचालित रूप से किया जाएगा, लेकिन यह प्रसंस्करण के बाद के विकल्पों के मामले में बहुत अधिक लचीलापन प्रदान करेगा।

यह कैसे उपयोगी हो सकता है इसका एक सरल उदाहरण के रूप में, हम जानते हैं कि पौधे निकट-अवरक्त में बहुत परावर्तित होते हैं। इस तथ्य को अक्सर हड़ताली विशेष प्रभाव शॉट्स उत्पन्न करने के लिए उपयोग किया जाता है, जिसमें पौधे रंग में चमकदार सफेद दिखाई देते हैं। हालाँकि, अगर आपके संपादन सॉफ्टवेयर में चौथे चैनल के रूप में आपकी इनफ्रा-रेड इमेज होती है, तो यह कलर इमेज को प्रोसेस करने के लिए उपलब्ध होगी, उदाहरण के लिए, केवल कम IR-परावर्तक वस्तुओं को छोड़ते हुए, छवि के सभी पौधों के एक्सपोज़र को बदलकर।

के मामले में इन्फ्रा-रेड मैं समझता हूँ कि वहाँ शारीरिक कारण हैं यही कारण है कि यह एक सेंसर कि करना मुश्किल है नहीं है आईआर के प्रति संवेदनशील है, ताकि डिजिटल सेंसर आमतौर पर उनके सामने एक आईआर अवरुद्ध फिल्टर की है। लेकिन दृश्य रेंज में उच्च वर्णक्रमीय रिज़ॉल्यूशन वाला सेंसर बनाना संभव होना चाहिए, जिससे एक ही प्रकार का लाभ मिल सके।

कोई सोच सकता है कि डिजिटल प्रसंस्करण के युग में यह सुविधा कम उपयोगी होगी, लेकिन मुझे वास्तव में लगता है कि यह अब अपने आप में आ जाएगी। उपलब्ध डेटा द्वारा आप डिजिटल रूप से क्या कर सकते हैं, इसकी सीमाएं हैं, इसलिए मुझे लगता है कि वर्णक्रमीय डेटा की एक बड़ी मात्रा प्रसंस्करण तकनीकों को सक्षम करेगी जो इसके बिना बिल्कुल भी मौजूद नहीं हो सकती।

प्रश्न

मैं यह जानना चाहूंगा कि यह सुविधा क्यों नहीं है। क्या चार या अधिक रंग चैनलों के साथ एक सेंसर बनाने में एक बड़ी तकनीकी चुनौती है, या इस तरह की सुविधा की मांग की कमी के कारण अधिक है? क्या मल्टी-चैनल सेंसर एक शोध प्रयास के रूप में मौजूद हैं? या क्या मैं केवल इस बारे में गलत हूं कि यह कितना उपयोगी होगा?

वैकल्पिक रूप से, यदि मौजूद है (या अतीत में है), कौन से कैमरों ने इसे पेश किया है, और इसके मुख्य उपयोग क्या हैं? (मैं उदाहरण चित्र देखना पसंद करूंगा!)


अरे सब, यहाँ टिप्पणियों में बड़े पैमाने पर चर्चा हुई है, स्वचालित प्रणालियों को ट्रिगर करने के लिए पर्याप्त से अधिक। यदि आप प्रश्नों और / या उत्तरों पर चर्चा में आना चाहते हैं, तो कृपया इसे हमारे चैट रूम में ले जाएं। धन्यवाद।
जॉन कैवन

संबंधित (लेकिन अलग) प्रश्न : हम सभी तरंग दैर्ध्य के लिए फिल्टर के बजाय आरजीबी का उपयोग क्यों करते हैं
करन करन

क्या इसके लिए बेहतर विकल्प गियर प्रकाश व्यवस्था के कुछ आधुनिक प्रकार की वजह से समस्याओं से निपटने के पेशकश कर रहा है उपयोगी होगा ...
rackandboneman

जवाबों:


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कैमरे 3 से अधिक रंग चैनलों की पेशकश क्यों नहीं करते हैं?

इसका उत्पादन करने के लिए अधिक लागत आती है (किसी भी प्रकार की एक से अधिक लागत का उत्पादन अधिक होता है) और बायर सीएफए से अधिक (विपणन योग्य) लाभों के बगल में नहीं होता है।

(या वे करते हैं?)

उन्होने किया। सेवानिवृत्त लोगों सहित कई कैमरों में RGBW (RGB + White) RGBE (RGB + Emerald), CYGM (सियान येलो ग्रीन मैजेंटा) या CYYM (सियान येलो येलो मैजेंटा) फिल्टर थे।

यह मुझे लगता है कि अधिक से अधिक वर्णक्रमीय रेंज और रिज़ॉल्यूशन के साथ एक कैमरा होना बहुत उपयोगी होगा, और इसलिए मैं सोच रहा हूं कि कैमरे क्यों उपलब्ध नहीं हैं जो तीन से अधिक रंग चैनलों को कैप्चर करते हैं।

चैनलों की संख्या सीधे वर्णक्रमीय श्रेणी से संबंधित नहीं है।

क्या चार या अधिक रंग चैनलों के साथ एक सेंसर बनाने में एक बड़ी तकनीकी चुनौती है, या इस तरह की सुविधा की मांग की कमी के कारण अधिक है?

मांग की कमी निर्णायक कारक है।

इसके अतिरिक्त CYYM / CYGM फिल्टर रंग के शोर को बढ़ाते हैं क्योंकि रूपांतरण के दौरान बड़े गुणांक वाले अंकगणितीय संचालन की आवश्यकता होती है। ल्यूमिनेन्स रिज़ॉल्यूशन बेहतर हो सकता है, हालांकि रंग शोर की कीमत पर।

क्या मल्टी-चैनल सेंसर एक शोध प्रयास के रूप में मौजूद हैं? या क्या मैं केवल इस बारे में गलत हूं कि यह कितना उपयोगी होगा?

आप गलत हैं कि वर्णक्रमीय रेंज अधिक चैनलों के साथ बड़ी होगी, आप सही हैं कि चौथा चैनल रंग और मोनोटोन दोनों के लिए कई दिलचस्प प्रसंस्करण तकनीक प्रदान करता है।

वैकल्पिक रूप से, यदि मौजूद है (या अतीत में है), कौन से कैमरों ने इसे पेश किया है, और इसके मुख्य उपयोग क्या हैं?

उदाहरण के लिए Sony F828 और Nikon 5700, वे और कुछ अन्य भी दूसरे हाथ में उपलब्ध हैं। वे सामान्य उपयोग वाले कैमरे हैं।


यह जानना भी दिलचस्प है कि वर्णक्रमीय सीमा न केवल अधिकांश कैमरों में मौजूद गर्म दर्पण द्वारा सीमित है, बल्कि फोटोडियोड की संवेदनशीलता के साथ है जो सेंसर बनाते हैं। मुझे नहीं पता कि उपभोक्ता कैमरों में किस प्रकार के फोटोडायोड का उपयोग किया जाता है, लेकिन यहां एक अनुकरणीय ग्राफ है जो अर्धचालकों की सीमा दिखाता है:

सहज अर्धचालक की तुलना


सॉफ्टवेयर के बारे में जो चौथे चैनल को निकालने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है: यह शायद है, dcrawलेकिन इसे संशोधित किया जाना चाहिए और सिर्फ एक चैनल को निकालने के लिए पुन: संकलित किया जाना चाहिए।

वहाँ F828 में के लिए एक 4x3 मैट्रिक्स है dcraw.cजो बनाता है चौथा चैनल का उपयोग करें। यहां एक विचार है: { 7924,-1910,-777,-8226,15459,2998,-1517,2199,6818,-7242,11401‌​‌​,3481 }- यह रैखिक रूप में मैट्रिक्स है, सबसे संभवतया हर चौथा मूल्य एमराल्ड का प्रतिनिधित्व करता है। आप इसे इस में बदल देते हैं: { 0,0,0,8191,0,0,0,0,0,0,0,0 }(मुझे नहीं पता कि इसके बजाय क्या संख्या होनी चाहिए 8191, एक अनुमान लगाना ), पुनर्नवीनीकरण और आउटपुट छवि को लाल चैनल में डीकोसिंग के बाद एमराल्ड चैनल मिलता है (यदि मैं स्रोतों को सही ढंग से समझता हूं)।


टिप्पणियाँ विस्तारित चर्चा के लिए नहीं हैं; इस वार्तालाप को बातचीत में स्थानांतरित कर दिया गया है ।
जॉन कैवन

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यूरी, dcraw आदि के बारे में आपकी टिप्पणियों में कुछ सुपर उपयोगी जानकारी थी, जो अब चैट रूम में चली गई। क्या कोई ऐसा मौका है जिसे आप अपने उत्तर में संपादित कर सकें?
नथानिएल

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इस लंबे समय के ऑप्टिकल सिस्टम इंजीनियर से कुछ नोट्स। सबसे पहले, "हाइपरस्पेक्ट्रल" कैमरे नामक चीजें हैं जो आने वाली रोशनी को दर्जनों या यहां तक ​​कि एक सौ रंग (तरंग दैर्ध्य) चैनलों को तोड़ने के लिए झंझरी या समकक्ष का उपयोग करती हैं। जैसा कि आप कल्पना कर सकते हैं कि इनका उपयोग नहीं किया गया है, या उपयोगी नहीं है, प्रति से रंगीन फोटो बनाने के लिए, लेकिन विशिष्ट सामग्री से उत्सर्जित संकीर्ण-बैंड वर्णक्रमीय लाइनों, या प्रतिबिंबित करने के लिए महान हैं। भूवैज्ञानिक, उदाहरण के लिए, एक हवाई जहाज में घुड़सवार हाइपरस्पेक्ट्रल कैमरा का उपयोग करके खनिज जमा की पहचान करने के लिए इनका उपयोग करते हैं।

अगला, प्रत्येक एकल तरंग दैर्ध्य (फोटॉन ऊर्जा) द्वारा उत्पादित रंगों और हमारी आंखों के रंगों के बीच एक बड़ा अंतर है। हमारे पास तीन या कुछ भाग्यशाली लोगों के लिए, चार अलग-अलग शंकु हैं, जिनमें से प्रत्येक में विभिन्न वर्णक्रमीय प्रतिक्रिया वक्र हैं। आप इन कर्व्स को पूरे नेट पर पा सकते हैं, जिसमें उस विकिपीडिया पेज पर पहली तस्वीर भी शामिल है। इसके बाद, हमारे द्वारा अनुभव किए जाने वाले रंगों / रंगों की श्रेणी में एक संपूर्ण मानचित्र शामिल होता है , जबकि किसी एक फोटॉन तरंग दैर्ध्य द्वारा निर्मित रंग उस मानचित्र के क्षेत्र में एक रेखा बनाते हैं।

एडविन लैंड द्वारा चलाए जा रहे कुछ शानदार सहित कई प्रयोगों से पता चला है कि आरजीबी का मिश्रण आंख को सभी दृष्टिगत रंगों को फिर से संगठित करने की अनुमति देने के लिए पर्याप्त है। (वास्तव में, यह पता चला है कि केवल दो रंग प्लस एक दूसरे का ग्रेसीकेल प्रतिनिधित्व पर्याप्त होगा। मस्तिष्क में ऑप्टिकल प्रसंस्करण वास्तव में अजीब है)।


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RGB कैमरा सेंसर इसलिए लोकप्रिय हैं क्योंकि वे मानव दृष्टि को पुन: पेश करते हैं

यही सबसे अधिक लोगों की जरूरत है - ऐसी तस्वीरें बनाना जो हम देखते हैं जैसी दिखती हैं।

बेहतर वर्णक्रमीय रिज़ॉल्यूशन के साथ अधिक बैंड को अलग करने के लिए आरजीबी सबपिक्सल्स को विभिन्न प्रकार के फिल्टर के साथ प्रतिस्थापित करना काम करेगा लेकिन:

  • केवल एक ही उद्देश्य के लिए । सभ्य फ़ोटो बनाने के लिए सभी को लगभग एक ही RGB फ़िल्टर की आवश्यकता होती है, लेकिन इसमें संभावित संख्या में वर्णक्रमीय बैंड होते हैं जो किसी के लिए उपयोगी हो सकते हैं। आप इस तरह से एक सार्वभौमिक कैमरा नहीं बना सकते।

  • यह सेंसर की समग्र संवेदनशीलता को कम करेगा । प्रत्येक दिया गया सबपिक्सल उस संकीर्ण बैंड को छोड़कर सभी प्रकाश के लिए बेकार है जिसे वह स्वीकार करता है। अधिक फिल्टर = अधिक व्यर्थ प्रकाश।

इसलिए, संकीर्ण रूप से विशिष्ट सेंसर बनाने के बजाय, बिना किसी बिल्ट-इन फिल्टर के सेंसर होना बेहतर है, और छवि अधिग्रहण के दौरान केवल फिल्टर का आदान-प्रदान करें। इस तरह से पूरे सेंसर क्षेत्र का उपयोग प्रत्येक फिल्टर के साथ किया जाता है, न कि केवल एक छोटा सा अंश जो कि मिलान उप-प्रकार होता है।


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यह कड़ाई से सच नहीं है, 3 प्राथमिक रंग एक मानव देख सकते हैं सभी hues प्रदान नहीं कर सकते हैं। यदि आप CIE क्रोमैटिकिटी आरेख को देखते हैं, तो यह एक प्रकार का त्रिकोणीय दिखता है, लेकिन जब आप एक व्यावहारिक RGB त्रिकोण देखते हैं, तो आप देखते हैं कि आपके कितने रंग गायब हैं। नीले-हरे क्षेत्र में एक 4 प्राथमिक शायद 20% अधिक रंगों के साथ एक चतुर्भुज बनाएगा।
मार्क रैनसम

पीएस एकमात्र कारण है कि लोग आरजीबी से संतुष्ट हैं कि ठेठ सरगम ​​के बाहर के रंग दुर्लभ हैं जो आरजीबी प्रजनन करने में सक्षम हैं।
मार्क रैनसम

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बायर फिल्टर सिर्फ एक प्रदर्शन के रूप में एक त्रिकोण के लिए रंग अंतरिक्ष को प्रतिबंधित नहीं करेगा? यह एक ऐसा विषय है जो मुझे नहीं लगता कि पर्याप्त ध्यान देता है; उदाहरण के लिए सेंसर चिप अंतर के बारे में बात करते समय इसका कभी उल्लेख नहीं किया गया है।
मार्क रैनसम

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एक ही प्रश्न मानव रेटिना पर लागू होता है जिसमें केवल 3 प्रकार के "फिल्टर" होते हैं - और जवाब है, मुझे लगता है, कि प्रदर्शन और संवेदन अलग-अलग जानवर हैं! शायद, डिस्प्ले के विपरीत, जहां गेमट एक दूसरे से लड़ रहे हैं, यह इतना उबाऊ और आसान है कि कोई भी इसके बारे में बात नहीं करता है।
szulat

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@MarkRansom आप प्रदर्शन या रिकॉर्डिंग के बारे में बात करते हैं? बहुत बड़ा अंतर है। XYZ स्पेस एक ट्रिस्टिमुलस स्पेस है और यह क्रोमैटिकिटी का उस ग्राफ पर निर्देशांक है जिसे मैंने नाम दिया है। यहां यह चित्रित किया गया है (बाहरी, छायांकित एक)।
यूरी पिनहोल

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इंसान की आंख में तीन रंग के सेंसर होते हैं। उनके वर्णक्रमीय प्रोफाइल व्यापक हैं और वे ओवरलैप करते हैं। वे प्रत्येक मस्तिष्क को तंत्रिका संकेत भेजते हैं जहां इनपुट को रंग के रूप में व्याख्या की जाती है। मस्तिष्क में प्रसंस्करण अजीब होने के बारे में पिछले उत्तर में टिप्पणी सही है। यह मामला दिया गया रंग के लिए केवल 3 उत्तेजनाओं की आवश्यकता है। अधिक विवरण के लिए रंग दृष्टि पर विकिपीडिया लेख देखें।


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आईआर और यूवी लाइट के लिए अतिरिक्त चैनल के साथ मल्टी स्पेक्ट्रल कैमरे भी हैं, लेकिन उपभोक्ता उत्पाद के रूप में नहीं।

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