Sensor ISO variable: ¿posible y / o útil?

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Esta respuesta a la pregunta sobre cómo se implementa ISO en las cámaras digitales parece implicar que cada sitio fotográfico ( es decir , píxel) puede tener su ISO establecido de forma independiente. Si esto es cierto, entonces pensaría que es teóricamente posible tomar una fotografía en la que ciertas fotositas tienen un ISO diferente que otras. La primera parte de mi pregunta es: suponiendo que la variable ISO sea posible, ¿sería útil? Me parece que esta podría ser una forma útil de aumentar el rango dinámico del sensor, por ejemplo , eligiendo un ISO alto solo para las regiones de la imagen que están en la sombra. Suponiendo que ISO variable sería útil, ¿por qué no se ha implementado todavía en cámaras digitales? (¿O lo tiene?)

ESultanik
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Suena técnicamente posible, pero puede requerir demasiados circuitos para hacer con precisión de píxel y puede ser difícil de escalar y causar demasiado calor. Además, no está claro que esto funcione mejor que las soluciones actuales, como leer fotosites a mitad de camino durante la exposición o tener fotosites de diferentes tamaños, dándoles diferentes sensibilidades nativas.
Itai
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Hay un pequeño problema: necesita establecer ISO antes de leer un valor de píxel, pero sabrá que el píxel pertenece a un área de sombra solo después de leer el valor.
Imre
@ Soy cierto, pero eso no es necesariamente un problema técnico. Por ejemplo, como Itai mencionó anteriormente, ya existe tecnología para leer los valores de fotosita a la mitad de la exposición. Los sistemas de medición avanzados también podrían usarse para "adivinar" valores ISO para regiones. Finalmente, para tomas fijas como paisajes, se podría usar una exposición de prueba inicial para establecer los valores ISO para una segunda toma.
ESultanik
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Cabe señalar que ISO no cambia nada sobre lo que el sensor o píxel es realmente capaz de hacer. Lo único que hace la configuración ISO es cambiar el punto blanco de una exposición dada. Los sensores son dispositivos lineales fijos que son capaces de registrar una carga fija (recuento de electrones) en cada píxel, +/- el promedio de ruido electrónico (que en estos días de forma normalizada es solo unos pocos electrones). Al aumentar el ISO, todos que estás haciendo está diciendo que en lugar de "blanco" está logrando en 40.000 electrones, su logrado a 20.000, o 10.000, etc
jrista
Lo que ocurre en cada píxel es la activación de fila / columna y la lectura de carga. Durante la lectura, esa carga se amplifica en la cantidad necesaria para "saturarse" de acuerdo con la configuración ISO, y al mismo tiempo, también se puede aplicar una variedad de compensación electrónica de ruido (en el D800, hay un montón de circuitos dedicados para mitigar el ruido electrónico, por lo que su DR bajo de ISO es tan bueno). Lógicamente, no creo que se aplique una ISO variable. La solución al ruido de baja SNR es reducir el ruido electrónico ... y Sony lo ha logrado en sus sensores Exmor.
jrista

Respuestas:

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Lo más parecido que sé a lo que estás pensando es lo que Fujifilm está haciendo con el modo DR en sus sensores EXR, como se ve en el X-10 y X-S1): la mitad de los píxeles están subexpuesta deliberadamente por una parada (o dos ) y combinado con los píxeles expuestos "normalmente" antes de que se emita la imagen. Para obtener más detalles, consulte la revisión X-10 de DPReview : lo que le interesa aquí es el modo DR de 6 MP, en lugar del modo DR de 12 MP, que es el estándar "subexponer y luego aplicar una curva de tono diferente a toda la imagen "visto en muchas cámaras en estos días y cambia el ruido de las sombras para aumentar el rango dinámico. El modo DR de 6 MP es interesante ya que (en teoría) le permite aumentar el rango dinámico mientras mantiene el ruido de la sombra como lo haría normalmente, aunque, por supuesto, usted '

Philip Kendall
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Esencialmente, un sensor como este que tendría exposiciones variables para cada sitio de fotos tendría una imagen que necesita ser mapeada durante el proceso de conversión RAW. Tendría que enviarse más información con cada píxel, y esto aumentaría el tamaño de los datos transmitidos, junto con la potencia de procesamiento requerida en la cámara. Esa es una mera cuestión técnica, y estoy seguro de que dentro de unos años, eso no será un problema en absoluto.

El mayor dolor de cabeza que veo sería asegurarme de que los populares programas de conversión RAW admitan el proceso de decodificación. Es posible que el archivo RAW resultante deba contener información de color de 32 bits, y hoy en día existe una compatibilidad muy limitada para operar con imágenes de color de 32 bits. En su mayor parte, primero deben mapearse por tonos a 16 bits. Este no es un proceso que producirá excelentes resultados si se realiza automáticamente con el software actual.

Eric
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Realmente no veo que a los fabricantes les importe tanto dolor de cabeza. Es por eso que tienen un formato RAW patentado y Fuji nunca se detuvo para crear arreglos extraños de píxeles con varios tamaños y filtros de color. Si pueden obtener una ventaja, espero que lo hagan. La mayoría de las aplicaciones de procesamiento de imágenes de alta gama, incluidas Lightroom & Bibble (ahora AferShot), ya funcionan internamente en 32 bits. Es más eficiente trabajar en 32 bits linealmente con procesadores modernos. Sin embargo, el primer párrafo que escribiste tiene sentido para mí.
Itai
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Los sensores CMOS ya son básicamente una serie de sensores con diferentes ISO, que tienen que compensar. Esto es lo que da la apariencia plástica de los sensores CMOS, pero también lo que atenúa la floración.

Sin embargo, en realidad ya hacen chips CMOS con múltiples "ISO" para lograr un rango dinámico más alto, donde el área de tamaño de píxel es el doble para la mitad de los píxeles, o uno de los dos píxeles verdes es dos veces más sensible que el otro. El costo es de más transistores por píxel, lo que puede causar problemas con el ruido y la sensibilidad general, debido a que deja menos espacio para los fotosensores. Las células que integran la luz de píxeles grandes producen un ruido más bajo (generalmente), por lo que un sensor de 36x24 mm en X Mpixel es mejor que un sensor de 1/3 de pulgada en X MPixel: responden mejor a la luz para superar el ruido de todos los componentes electrónicos .

Michael Nielsen
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