Що я фотографую ВНУТРИ камеру?

Я експериментував із фотографією при слабкому освітленні. Я сфотографував щось дивне всередині своєї камери і насправді не знаю, що це. Це зображення, зроблене спочатку ...

Здається, прискіпливо. Після деякої обробки я виявив наступне ...

Що це?

Якийсь backgound. Це було зроблено за допомогою Nikon D80, встановленого на ISO 3200, та 30-секундної експозиції. Формат зображення був RAW. Був встановлений зум-об'єктив f2,8 - 4, 24 - 85 мм (об'ємний - і до цього я дістанусь пізніше). Зображення було вирівняно, а крива розтягнута (a) GIMP. Усі зображення в форматі RAW або PNG, тому там не повинно бути ніяких артефактів JPEG. Тож у мене є питання.

1. Що зумовлює білий біт у верхній частині зображення? Це не легкі кровотечі. Знімок зроблений із накритою кришкою об'єктива, камерою всередині сталевого шухляди шафи, у моєму неосвітленому гаражі вночі. Це не легкі кровотечі. Далі, щоб підтвердити це, я фактично взяв 2 кадри, перевернувши камеру догори дном на її «шукач перегляду». Цей білий біт завжди спрямований до пошуку виду.

2. Яке часткове коло видно в основній масі кадру? Це тепловий образ? Я вважаю, що камери на основі датчиків CMOS можуть трохи побачити ближню ІЧ-смугу. Об'єктив досить об'ємний і, можливо, тепліше, ніж корпус основної камери. Чи відповідає термін відповідь на питання (1). У верхній частині камери є багато елементів управління та бітів.

3. Що зумовлює вертикальні лінії на зображенні? Це щось стосується фільтра Байєра або лінійної адреси окремих фотодетекторів CMOS?

4. Що викликає фіолетові та зелені плями? Я усвідомлюю, що це не справжні кольори, але все-таки вони є репрезентативними для зміни інтенсивності макромасштабу в межах кадру.

Будь-які думки?

Спочатку зрозумійте пару речей:

Незважаючи на те, що ми називаємо ці речі "цифровими камерами", процес перетворення фотонів у числа є цілком аналогічним. Аналогові мікросхеми сприймають усілякий шум із свого оточення.

Шум не є однією постійною величиною, це діапазон їх, які виходять на рівні, що називається підлогою шуму . Обробка, яку ви зробили на інакше чорному зображенні, розтягує все, що знаходиться нижче підлогового шуму, більшість із яких близьке до чорного для початку, по всьому темному та яскравому спектру в кожному каналі. Гістограми до та після обробки покажуть це.

Що зумовлює білий біт у верхній частині зображення?

Я здогадуюсь, що це тепло, можливо, нижня частина камери чомусь тепліша, ніж верхня. Ваша обробка це перебільшує.

Яке часткове коло видно в основній масі кадру?

Це може бути все, що завгодно. Датчик міг би взяти ІЧ низькочастотний фільтр, пропущений, і ви дивитесь на кришку об'єктива. Це може бути наслідком деформацій, спричинених, коли датчик піднімався зі спинки присоскою під час складання або мінливою напругою, яку на нього поставляють утримуючі деталі. Я впевнений, що Nikon знає, але враховуючи, наскільки далеко в цьому шумі, це або не варто піклуватися, або це враховується в дизайні решти камери.

Що зумовлює вертикальні лінії на зображенні?

За цих умов найкращою теорією було б те, що деяка тактова схема в тілі регулярно індукує трохи струму на одну з аналогових частин. Якщо ви ознайомтеся з цим навчальним посібником з перетворення ІК D80 , ви помітите, що на тій самій платі, що і датчик, є компоненти, а інші - на головній платі. Існує маса можливостей для такого витоку.

Що викликає фіолетові та зелені плями?

Датчики в цифрових камерах є найшумнішими у синьому каналі , і якщо ви подивитеся на RGB-склад фіолетових, там набагато більше синього, ніж червоного або зеленого. Більш зелені патьоки можуть бути результатом того, що деякі частини камери шуміть по-різному. Знову ж таки, ваша обробка перебільшує ці відмінності. Більшість кольорів насправді наближені до чорного, що ви ніколи не помітите їх інакше.

Можливо, це являє собою невелику різницю температури датчика.

Гарячий датчик видає більше шуму, ніж прохолодний.

Невелика різниця температур може бути пояснена наявністю електронних компонентів або тим, як датчик контактує з іншими частинами, що дозволяє більш-менш відводити тепло.

Деякі пов’язані посилання:

http://en.wikipedia.org/wiki/Image_noise#Sensor_heat

http://www.zodiaclight.com/astrophotography/chipHeating5.htm

https://thephoblographer.wordpress.com/2010/01/22/freeze-your-camera-get-better-high-iso/

(Я, мабуть, спробую це сам, подивіться, чи зможемо ми отримати таку ж схему!)

Редагувати

Після деякого обговорення в коментарях виявляється, що сам датчик може виробляти деяку значну кількість тепла (завдяки Давидмху та Крісу Н).

Я спробував це зі своєю камерою. Olympus EM-1, Iso 200, 60s, F2.8. Сире зображення потім обробляється в Lightroom. Камера була, звичайно, у темряві, при кімнатній температурі (18 ° C) Ось результат:

Я б сказав ... ну, не дуже переконливо! Хтось може щось побачити? Звичайно, це інша камера. Ми повинні спробувати з іншими моделями D80, щоб перевірити, чи є він специфічним для цієї моделі.

Це в основному шум, але з декількох різних механізмів. Розглянемо надзвичайне посилення дрібних деталей, які вам довелося застосувати, щоб отримати цю картину. Тут є кілька чітких джерел шуму.

Загальна зернистість - випадковий шум від окремих чутлів. Це відбудеться. Кожен датчик містить деякий кінцевий випадковий шум, який додається до того, який сигнал він вимірює.

Вертикальні смуги - це шум візерунка датчика. Ніколи не є точним, включаючи геометрію та інші параметри датчика, як він виготовлявся. Датчик - це прямокутний масив, і деякі типи помилок положення та розміру матриці відображатимуться як вертикальні та горизонтальні смуги. Чому ваші показують більше вертикальних смуг, ймовірно, пов'язані з точною структурою датчика. Зауважте, що є і деякі горизонтальні стейки, але менш очевидно.

Біла частина вгорі - це, мабуть, невелика різниця тепла між нижньою та верхньою датчиками. Знову ж таки, ви значно посилили крихітний шум-сигнал, тому це може бути наслідком невеликої частки градуса С. Електроніка повинна бути десь у камері, і це спричинить трохи більше тепла, ніж деінде. Деякого теплового градієнта поперек датчика неможливо уникнути і не виходить за межі цього надзвичайного збільшення шуму.

Загальний малюнок "подвійний D" - це внутрішня частина вашої лінзи. Насправді досить свідчить про низьке співвідношення сигнал / шум цього датчика, що він взагалі може зображати всередині кришки об'єктива. Погляньте на внутрішню сторону кришки об'єктива, і ви побачите цю схему. Спробуйте ще раз експеримент із кришкою лінзи, поверненою на 90 °, і ви побачите великомасштабне зображення, обернене на 90 °.

Вам може бути цікаво, як це вдалося зобразити лінзовою кришкою, коли ви дуже обережно видалили світло з камери. Відповідь полягає в тому, що не видно світла, уявіть лінзу. Зображення формується поблизу ІЧ-спектру і походить від невеликих перепадів температур та чорних характеристик випромінювання тіла з різних частин кришки об'єктива. Випромінювання чорного тіла завжди навколо нас, і його випромінює кожен об'єкт, який не знаходиться при абсолютній температурі 0. Сюди входить внутрішня структура камери, об'єктив та кришка об'єктива. Об'єкти при нормальній температурі людини випромінюють так мало випромінювання чорного тіла, а радіація, яку вони випромінюють, знаходиться на такій довгій хвилі, що ми цього не помічаємо. Зазвичай ваша камера не ' не помічайте цього, оскільки світло зі сцени в багато разів сильніше і переповнює отримане ІЧ-тіло чорного тіла. У цьому випадку ви доклали великих зусиль, щоб усунути звичайне світло сцени і посилити крихітний сигнал, який залишився, і ви можете ледве розкрити зображення.

Випромінювання чорного тіла непомічене в масштабах людини при температурі людини, але може бути важливим для деяких наукових вимірювань. Ось чому датчик у телескопах високого класу активно охолоджується. Космічний телескоп Хаббла використовує рідкий гелій, щоб утримувати датчик близько 4 ° K, якщо я пам'ятаю правильно.

Чи є кришка об'єктива в центрі стику? Схоже, ви можете побачити контури шапки зеленим кольором. Якщо так, то інші видимі форми (коло), ймовірно, пов’язані і з особливостями об'єктива. Спробуйте зняти об'єктив і зніміть прикріплену кришку тіла, щоб побачити, як змінюється зображення.

Біла частина може бути легкою (ІК, можливо), просочуватися через пошук. На моєму ремені камери є гумовий шматочок, який підходить до пошуку, щоб запобігти невеликим витокам світла під час тривалої експозиції. Спробуйте накрити шукач і побачити, як це змінює зображення.

Я рекомендую цей документ для можливих пояснень. Йдеться про Панками, які використовуються в обох Марках розвідувальних машин. Він описує ретельне вивчення джерел шуму в CCD-станціях та описує детальну процедуру калібрування для CCD-камер Pancam.

Ось посилання на папір: Дослідження панорамної камери Mars Exploration Rover Athena (Pancam) (PDF Document)

Інший документ, який може бути цікавим: Калібрування під час польоту та продуктивність інструментів Mars E xplorationRover Panoramic Camera (Pancam) (PDF-документ)

Редагувати

Погравши з оригінальними та обробленими зображеннями у ImageJ, я схиляюся до висновку, що радіальна структура, можливо, є артефактом самої обробки, оскільки вона з'являється головним чином у зеленому каналі оброблюваного зображення. У червоному каналі теж є незначний натяк на кільце. Було б цікаво, якими були ваші кроки обробки.

Ось що я отримую, якщо я контрастно покращую кожен канал окремо до його мінімального та максимального значення, порівняно з версією OP:

У моїй версії я не бачу жодної подібної структури, за винятком вертикальних смуг і світлішої верхньої межі зображення.

Той факт, що візерунок кільця з’являється в зеленому каналі, але ледь не в червоному каналі, говорить проти гіпотези ІЧ, оскільки якщо я не помиляюся, ІК швидше з’явиться у червоному каналі. ІЧ повинен принаймні з'являтися з подібною інтенсивністю в червоному каналі, якщо тільки в зеленому фільтрі не спостерігається витік ІЧ, але не в червоний фільтр.

2-е редагування

Я думаю, що "оригінальна" версія, показана тут, втратила інформацію під час переходу у формат PNG. Відтворити дивний візерунок, помітний на оброблюваному зображенні, неможливо. Найближче я можу підійти до обробленої версії:

Спочатку я максимізував контраст, не обрізаючи зображення. Потім я створив 3d графік поверхні значень інтенсивності, обрізаний на значення вдосконаленого зображення в діапазоні між 66 (26% від 255) і 26 (10% від 255). Здається, з’являється злегка кругова картина, схожа на оброблювану версію OP, але я думаю, що решта шаблону втрачається через нижню бітову роздільну здатність файлу PNG.

Оригінальна версія, контрастність покращена, виглядає так:

На щастя, у мене D80, тому я спробував повторити ваш експеримент. На жаль:

• Це було протягом дня;
• Я був у своєму гаражі, хоч у ньому є вікно, з якого всередину просочилося світло;
• У мене шафа дерев'яний, а не сталевий;
• Мій об'єктив - Sigma 18-50 f / 2.8, на відміну від вашого;)

Але я використовував кришку об'єктива, я закрив шафу і встановив діафрагму на f / 22, про всяк випадок. Я зробив два постріли в 30-х випадках, про всяк випадок, і отримав подібні результати для обох, але відмінні від вашого:

Це RAW, коли він з'явився з камери (розмір розміром 600 px):

Тут я застосував +4,5 EV компенсації експозиції на RawTherapee, щоб артефакти вийшли:

Це дійсно показує білосніжне світіння зверху, можливо, менш вимовлене лише тому, що я не пройшов весь шлях з контрастом. Він також показує вертикальні смуги, але я не бачу круглої форми.

Я погоджуюся з теорією про нерівномірне нагрівання на датчику, і смуги можуть походити від CCD технології датчика. Залежно від способу його побудови механізм транспортування заряду може спричинити смуги.

Знімок зроблено із кришкою об'єктива

Яке часткове коло видно в основній масі кадру?

Це кришка об'єктива.