Які технічні труднощі стоять перед створенням датчика з високим динамічним діапазоном, як людське око?

Чому у нас ще немає датчиків високого динамічного діапазону, які мають правильну експозицію в кожній частині зображення?

Вже є фотоапарати з DR, більшими за людське око, як миттєво, так і в цілому. Динамічний діапазон людського ока не такий великий, як більшість людей схильні вважати це таким. Як я пам’ятаю, це приблизно десь 12–16 ЕВ, що відповідає рівню сучасного DSLR.

Основна відмінність полягає в тому, що у нас надзвичайно природний контроль діафрагми, який буде коригуватись для різних частин зображення. Ефективно, наші мізки роблять укладку зображень для нас автоматично. Коли ми дивимося на яскраву частину сцени, наші зіниці стискаються і ми бачимо деталі яскравої частини. Якщо ми переміщуємо фокус на більш темну частину, наші зіниці швидко відкриваються і ми бачимо деталі темної частини. Наш мозок знає, як виглядала попередня частина, і тому ми не помічаємо змін у периферійному зорі, але насправді ми не бачимо стільки деталей, на яких ми більше не зосереджені.

Так само, навіть для всього спектру людського зору, існують спеціалізовані камери, які можуть набагато темніше, ніж у нас, і все ще бачать, особливо кольорові, вони просто наразі занадто дорогі для виробництва для широкої публіки, оскільки для них потрібні дуже якісні матеріали та конструкції, щоб отримати підлогу шуму наднизько. Також є датчики, здатні дивитись на дуже яскраві предмети, які людині було б боляче дивитись.

Бачення - це активний процес

Велике питання полягає в тому, що дивитись очима - це зовсім не на відміну від зйомки зображення - зображення повинно містити всю інформацію, яку може дивитись глядач , але нормальне зір - це активний процес, який передбачає рух очей, переорієнтацію та розширення зіниць відповідно до до об'єктів, на які ми дивимось. Таким чином, якщо ви хочете зафіксувати "те, що бачить око", вам потрібно, по суті, зафіксувати точку зору всі налаштування, якими може скористатися око.

Ваше запитання стосується динамічного діапазону, але ця ж проблема виникає з візуальною деталізацією та фокусом. Зображення "еквівалент життя" потребує набагато набагато більше пікселів, ніж насправді може захоплювати ваше око, оскільки роздільна здатність очей дуже нерівна, і при цьому ви дивитесь лише на одне невелике місце із серединою сітківки з високою роздільною здатністю, зображення потребує Більш детальна інформація доступна, оскільки ви будете рухати очима. Фільми повинні вибирати один фокус, тоді як людина може переглядати «єдине зображення» з більшою глибиною, швидко переорієнтовуючи очі та / або переміщуючи їх для належного бінокулярного зору в різних передбачених межах (наприклад, дивлячись на поверхню вікна або через нього ) тощо.

Частина рішення полягає саме в тому, що - використовуючи одну камеру кілька разів швидко (або кілька камер) для зйомки різноманітних зображень у різних налаштуваннях і злиття їх після цього, HDR є найяскравішим прикладом - так, як це робить наше око, він активно виглядає в різних місцях з різними "налаштуваннями", і лише після цього ваш мозок об'єднує все це у цілісну картину чи фільм. Справжні «образи», зняті нашими очима, вже гірші, ніж хороші камери, просто душевне поєднання їх приємне.

Ваш розумовий образ є продуктом не тільки сітківки, але її взаємодії з усіма іншими компонентами, що беруть участь у зорі, включаючи зіницю і, звичайно, ваш мозок. Те, що може здатися вам "єдиною картиною", насправді є результатом швидкісних налаштувань та обробки інформації, а не одного одразу.

Ви можете знайти більше інформації на цю тему тут .

Цілком можливо зробити датчик світла з логарифмічними властивостями - такий датчик мав би неймовірний динамічний діапазон за рахунок обмеженої роздільної здатності для конкретного впливу. Отримання обох вимагає АЦП високої роздільної здатності. Для КТ-зображень зазвичай використовується ліній 24 біт - і логарифм приймається після коригування зміщення для створення КТ-зображення.

Датчик, який здійснює і контроль експозиції (час інтеграції - думаю, швидкість затвора), може зробити краще, і якщо ви дозволите зміни ефективності збору світла (думаю, що число), ви отримаєте ще більшу гнучкість.

Кінцевий динамічний діапазон зазвичай обмежений шумом читання - коли ви читаєте накопичений заряд, буде деяка помилка - порівняно з найбільшим сигналом, який може підтримувати електронний. Як я вже говорив - 24 біти поширені в медичній візуалізації, і це краще, ніж 1 частина на 10 мільйонів. Це набагато більший динамічний діапазон, ніж сітківка для даної експозиції. Але зазвичай не використовується в звичайних камерах, оскільки око не може оцінити ті деталі на зображенні - і роздільна здатність виходить за рахунок швидкості.