Megapixel-ræs og små objektiver

[Simen1]

Hvis det er rigtigt at pixel-binning er det samme som at reducere opløsning. Så er alle glade! For så kan vi med samme sensor lave BÅDE billeder med høj opløsning når lyset er til det, og billeder med reduceret opløsning/pixel-binning når der mangler lys. Så får vi jo det bedste fra begge verdener: Den gamle lavopløste lysfølsomme, og den nye højopløste.

Det er et godt kompromiss. Dvs at det finnes ulemper ved pixel binning:

- Noe mer areal går med til transistorer og ledninger -> litt lavere lysfølsomhet per binned pixel sammenlignet med å bruke det samme arealet til én ekte pixel.

- Lavere seriebildehastighet (siden alle pixlene må leses inn til prosessoren i kameraet og binnes der.)

- Høyere strømforbruk til bildeprosessoren -> færre bilder per batteri

- Økte produksjonskostnader pga finere detaljer (fargefiltre, mikrolinser etc) og større sannsynlighet for produksjonsfeil.

 

Hmm nu skriver du farvefiltre fjernet. Er du sikker på du ønsker det? Vil du ikke snarere have filtre der er åbent for synligt lys? Uden filtre er der en del IR der vil drille. Men det kan der sandelig også komme fantastiske billeder ud af (jvf fx det meget specielle kameratekniske mesterværk Я Куба af Mikhail Kalatozov, fotograf Sergei Urusevsky)

Jeg tenkte på helt uten filtre ja. Sort-hvitt bilder har en egen sjarm og nisje. Det er mer fleksibelt å la denne nisjen få skru på IR-filter og UV-filter på objektivet etter eget ønske. Man kan få mange utrolige fine effekter om man åpner for IR i en del situasjoner.

 

Og ja der er lidt off-topic. Men filtre er jo en MEGET vigtig del af det tab vi har med beyer (cirka 67%) så helt irrelevant er det bestemt ikke.

I teorien hadde 66,66..% vært perfekt filtrering av grunnfargene, men i praksis tror jeg det er en god del mer som forsvinner. Fjerner man filtrene helt regner jeg med at lyssensitiviteten blir 5 ganger bedre, ikke bare 3.

 

Det kunne jo også bruges som variant af pixel-binning. Og det ville jo være genialt hvis filterene lå som LCD der kunne slås fra on the fly!!! Så kunne man også bygge kombinerede billeder af farve og lysintensitet umiddelbart efter hinanden.

Glimrende forslag, men jeg må skuffe deg angående LCD. LCD har ganske treg responstid og vil dermed ikke kunne brukes ved lukkertider på under ca 1/200 sekund. Men verre er det at LCD ikke fungerer på den måten. Enten slipper det gjennom alt lys, eller ingenting. Dersom man har et fargefilter foran så slipper det enten gjennom en farge eller ingenting. Uheldigvis kan dermed ikke valget bli å slippe gjennom én farge eller alle farger.

 

Jeg setter pris på forlagene Vi skulle vært rådgivere for kameraprodusentene

[EskeRahn]

...Her blander du litt, subpikselbinning og reduksjon av pikselantall er ikke det samme.

...

Det er meget vanskeligt at beskrive i ord, det kræver nok nogle tegninger/skitser for at gøre klart, i stil med dem i link du medtog.

 

Det er (desværre!) ikke bare lige til at adskille binning og samling efter bayer.

Problemet er jo at man for at booste opløsning 'opfinder' farver fra nabo-sub-pixeler således at en firegruppe R-G-G-B laves til fire RGB. En slags 'invers-binning'!

 

Men selv hvis vi ser på en ren farve, fx rød, og (desværre ukorrekt) antager at der ikke laves 'invers-binning', så mener jeg nu IKKE at binning kan skade.

Har forsøgt at lave en lille skitse.

Hvis vi laver binning af fx 2x2 pixels der hver består af 4 subpixel i R-G-G-B (uanset om det er traditionelt gitter eller Fujis nye gitter (med skiftevis spejlede mønstre), så vil det give dig fire gange så mange subpixels af hver farve til at opbygge den 'binnede' subpixel, og da de fire små R subpixel er spredt over et større areal end den fjerdedel i en enkelt, vil de kunne give et bedre estimat for middelværdi over pixel.

 

Se på vedhæftede skitse, der dækker over fire pixels i resultatet. Antag at motiv er trekant som er rent rød, og resten sort.

Denne trekant dækker cirka 160% af arealet af en pixel. UDEN binning (til højre) vil vi få udslag i én sensor, og derfor svar 0% 0% 100% 0%. MED binning vil få udslag i én sensor for hver af 'spidserne', og fire nederst til venstre og vil derfor få 25% 0% 100% 25%. Vi har hemed opnået en slags antialiasing. Og endelig er 25%+25%+100%=150% tættere på de 160% end de 100% uden binning.

Det er KLART at dette motiv er valgt for at vise effekten. Men jeg tror ikke der kan laves et motiv hvor det bliver DÅRLIGE med binning - medmindre selvfølgelig motivet er så fint-opløst at detaljerne gør at man netop løber uden om sensorerne.

 

For nemheds skyld er her antaget firkantede sub-pixels, og intet spild. Dette er selvfølgelig ikke realistisk. Men hvis det relative spild er det samme (fx cirkler der netop rører) vil resultatet være det samme - bare lidt mere bøvlet at lave skitsen...

[EskeRahn]

.

.

Glimrende forslag, men jeg må skuffe deg angående LCD. LCD har ganske treg responstid og vil dermed ikke kunne brukes ved lukkertider på under ca 1/200 sekund. Men verre er det at LCD ikke fungerer på den måten. Enten slipper det gjennom alt lys, eller ingenting. Dersom man har et fargefilter foran så slipper det enten gjennom en farge eller ingenting. Uheldigvis kan dermed ikke valget bli å slippe gjennom én farge eller alle farger.

 

Jeg setter pris på forlagene Vi skulle vært rådgivere for kameraprodusentene

Ja, nogen gange kunne de sikkert vinde noget ved at lytte til 'skøre ideer' fra lægfolk.

 

Er nu ikke helt sikker på at du har ret med lcd. Jeg mener da at det er muligt at lave farve LCD af reflective-typen. Nokia har da de senere år brugt trans-flective kombinationen i (nogle af/alle?) deres telefoner. Men det er selvfølgelig muligt at disse er lavet så hver pixel slipper en specifik eller ingen farve igennem??

 

Kan du skubbe til nogle hos AKAM og få dem til at lave en mere seriøs test af pixel-binning?

Jeg har lige fået mit gamle F30 retur (hun fik mit F50 i stedet), og har lavet lidt eksperimenter i formiddags med F30 vs F60 med iso3200 og 6Mpixel Fine. med stativ og selvudløser.

NOGLE ting bliver bedre på det ene, NOGLE på det andet. Der er kraftigere støjfjerning på F30, men alligevel er der detaljer der er tydelige på det ene men ikke det andet OG omvendt, så ingen entydig 'dom'. Men det hører vist ikke rigtigt hjemme i denne tråd...

[Sutekh]

Hvis vi laver binning af fx 2x2 pixels der hver består af 4 subpixel i R-G-G-B (uanset om det er traditionelt gitter eller Fujis nye gitter (med skiftevis spejlede mønstre), så vil det give dig fire gange så mange subpixels af hver farve til at opbygge den 'binnede' subpixel, og da de fire små R subpixel er spredt over et større areal end den fjerdedel i en enkelt, vil de kunne give et bedre estimat for middelværdi over pixel.

Problemet her er at når du slår fire enkanals subpiksler sammen til en trekanals fargepiksel, så er det ikke det samme som det som faktisk kalles binning. Du blander betydningen av uttrykkene, ordet binning betyr ikke det du tror det betyr.

 

Binning er sammenslåing av subpiksler med samme filterfarge til større subpiksler. Det utføres i hardware, gjerne før AD-omforming, og det er ikke det samme som å skalere antall RGB-piksler.

 

Å bruke målinger fra omkringliggende fotodioder til å regne ut RGB-verdi for hver subpiksel/fotodiode er en form for interpolering. Og i prinsippet er det ikke så veldig forskjellig fra interpolering gjort for å unngå pikselering ved store utskrifter.

 

Det første gjøres i hardware som del av bildetagningen, det andre er en del av etterbehandlingen.

 

Og jeg snakker som nevnt om problemer med faktisk binning når du bruker bayer-filtere. Grunnen til at fujifilm har kommet opp med det nye mønsteret i artikkelen jeg lenket til er nettopp for å kunne utføre mer effektiv binning, siden du får to subpiksler med samme filterfarge som direkte naboer, og kan slå disse sammen før AD-omforming. Da får du halvert spatiell oppløsning, men bedret signal-støyforhold. Hvis du gjør det samme på en bayersensor blir den effektive oppløsningen redusert ytterligere på grunn av at avstanden mellom subpikslene som slås sammen er større.

Endret 29. desember 2008 av Sutekh

[EskeRahn]

Binning er sammenslåing av subpiksler med samme filterfarge til større subpiksler. Det utføres i hardware, gjerne før AD-omforming, og det er ikke det samme som å skalere antall RGB-piksler.

Det er jeg helt med på, det er også det jeg forsøgte at illustrere resultatet av med skitsen... (netop derfor jeg snakker om et ensfarvet rødt motiv for at forsimple)

 

Her en skitse udvidet med hvad der sker hvis man også laver 'invers-binning' (eller hvad det nu hedder??) ud fra nearest neighbour.

Endret 29. desember 2008 av EskeRahn

[Sutekh]

Jeg ser ærlig talt ikke helt hva du prøver å komme frem til... "eksempelet" ditt er ikke forskjellig fra det man kunne oppnå med vanlig nedskalering i etterbehandling, og tar heller ikke hensyn til de faktiske fysiske begrensningene som gjør pikselbinning upraktisk på bayer-sensorer.

 

Og det du kaller "invers binning" er som nevnt interpolering.

[EskeRahn]

Jeg ser ærlig talt ikke helt hva du prøver å komme frem til... "eksempelet" ditt er ikke forskjellig fra det man kunne oppnå med vanlig nedskalering i etterbehandling, og tar heller ikke hensyn til de faktiske fysiske begrensningene som gjør pikselbinning upraktisk på bayer-sensorer.

 

Og det du kaller "invers binning" er som nevnt interpolering.

Ja, det jeg i mangel af bedre begreb kalder 'invers binning' bruger interpolering.

 

Det er muligt at vi er ude i nogle sprogproblemer, eller også formulerer jeg mig bare ikke klart nok. For det du kommenterer er ikke det jeg skriver (eller forsøger at skrive).

Og jo, det eksemplet viser er forskelligt.

 

Men HVIS man kun vil se på ægte binning direkte fra sensor inden AD, så er der klart fysiske vanskeligheder i bayer-layout.

 

Jeg har forsøgt at starte en adkilt tråd om binning, så denne tråd ikke udelukkende bliver om binning.

https://www.diskusjon.no/index.php?showtopic=1054014

[EskeRahn]

Har tilføjet oprindelig post #1 input fra anden tråd: Hvor skal dette ende? #192

 

...Og rettet/tilføjet yderligere efter denne post...

Endret 13. august 2009 av EskeRahn

[Simen1]

DPreview: Quantum dots promise more sensitive sensors.

 

De påberoper seg en kvanteeffektivitet på 90-95% mot 25% på dagens sensorer (back illumination).

 

Det nevnes ingenting om gammabestrålt "black" silisium som også skal ha svært høy kvanteeffektivitet.

[EskeRahn]

DPreview: Quantum dots promise more sensitive sensors.

 

De påberoper seg en kvanteeffektivitet på 90-95% mot 25% på dagens sensorer (back illumination).

 

Det nevnes ingenting om gammabestrålt "black" silisium som også skal ha svært høy kvanteeffektivitet.

ORV!

Ja det lyder jo vældig interessant.

Vi må så håbe at de ikke får ret i det perspektiv de stiller op "...and possibly re-ignite the pixel race", men at det bliver brugt til at give os bedre bileldkvalitet.

[EskeRahn]

Jeg har jo talt meget grimt om kameraer til mobiltelefoner, men her er alligevel noget af en overrraskelse - på papiret i hvert fald:

http://www.gsmarena.com/nokia_n8-3252.php

En sensor på hele 1/1.83" eller knapt 14mm, og så endda med F2.8 foran (se fx her) Men dog uden optisk zoom. Kun 28mm ækvivalent wide.

Det er alligevel ganske imponerende set i forhold til tykkelsen af telefonen. Denne er angiveligt lige under 13mm tyk. Men det er dog garanteret uden fortykkelsen til kameraet, så 15mm nok nærmere virkeligheden. Men stadig flot.

 

Så vi må faktisk forvente bedre billeder fra denne telefon end de fleste kompakt kameraer sat i wide-mode (Husk N8 har ingen zoom)

 

Hvis vi ser i dpreviews tabel (eller se post #1) kan vi regne med at diagonal på det aktive areal er de vanlige ca 2/3 af det dette fiktive 'billedrørsmål', så det er formentligt en sensor på ca 7.4x5.6mm

Det må jo betyde at den har en ganske bred 'lysgang' mellem sidste linse og sensor. De er nok godt over de 90°

 

Hvis de kan lave sensor så stor i en lille telefon, hvorfor kan vi så ikke få en stor dejlig lysfølsom sensor i et kompaktkamera der er halvanden til to gange tykkere???

Men på den anden side set ville jeg nu nok hurtigt komme til at savne zoom...

[Simen1]

Litt flisespikking: En 1/1,83" sensor er en liten smule mindre enn 1/1,8" som er 7,18 x 5,32 mm. Med 12 megapiksler vil den være diffraksjonsbegrenset fra ca f/5. Det er derfor gledelig og genialt at de begrenser lysmengden på en annen måte enn med justering av blender. De bruker innebygget ND-filter.

 

Jeg har sett litt nærmere på bildet. Jeg teller 18 piksler diameter på lysåpningen og 509 piksler bredde på telefonen. Bredden på telefonen vet vi er 59,1 mm. Det vil si at lysåpningen er ca 2,1 mm. Hvis vi antar at sensoren er 7,18 x 5,32 mm (4,85x crop-faktor) og lysåpningen er 2,1 mm så vil det si at brennvidden er rundt 28/4,85 = 5,77 mm eller 2,1 * 2,8 = 5,88 mm. (Kontrollregningen stemmer altså ganske bra)

 

Hyperfocalavstanden til 5,83mm f/2,8 er ca 1,5 meter. Det vil si at fokus er nødvendig fordi man ofte tar bilder nærmere enn 1,5 meter med vidvinkel.

 

Med et så kompakt kamera kan erstatte zoom med 3-4 kameraer med fast brennvidde. Kameraer i samme fysiske størrelse men med forskjellig brennvidde. F.eks tilsvarende 14mm fisheye, 28mm f/2,8, 60mm f/4 macro, 150mm f/5,6. Da kunne man gjort noe ganske unikt: tatt bilde samtidig med 4 ulike brennvidder og dermed fått en slags mulighet for ekstrem softwarezoom i senter av bildet.

Endret 9. august 2010 av Simen1

[EskeRahn]

Litt flisespikking: En 1/1,83" sensor er en liten smule mindre enn 1/1,8" som er 7,18 x 5,32 mm. Med 12 megapiksler vil den være diffraksjonsbegrenset fra ca f/5. Det er derfor gledelig og genialt at de begrenser lysmengden på en annen måte enn med justering av blender. De bruker innebygget ND-filter.

.

.

.

Med et så kompakt kamera kan erstatte zoom med 3-4 kameraer med fast brennvidde. Kameraer i samme fysiske størrelse men med forskjellig brennvidde. F.eks tilsvarende 14mm fisheye, 28mm f/2,8, 60mm f/4 macro, 150mm f/5,6. Da kunne man gjort noe ganske unikt: tatt bilde samtidig med 4 ulike brennvidder og dermed fått en slags mulighet for ekstrem softwarezoom i senter av bildet.

Indrømmet jeg regnede bare på 2/3 af tal, brugte ikke tabel

 

Men ja, din idé med flere fastfokus-optiker er bestemt spændende, man kunne endda vende tilbage til gamle tiders drejeoptik, og således nøjes med en enkelt sensor. Det skal så nok være med motor og ikke manuelt, for at kunne laves småt uden at blive for skrøbeligt. I de dimensioner kan det måske ligefrem være ét enkelt stykke glas, med flere slibninger der drejes (eller skydes)?? Og skal man spare plads kan dette arangement grundet vægtfordeling måske samtidig bruges som vibrator.

[Simen1]

Dreieoptikk er en god idé.

 

Men å lage det av et stykke glass kan nok bli vanskelig med tanke på ulik brennvidde. Bruker man bare ett glass så må det være i brennviddeavstanden. Bruker man objektiver med flere glass kan man plassere glasset i andre avstander enn brennviddeavstanden.

[EskeRahn]

Dreieoptikk er en god idé.

 

Men å lage det av et stykke glass kan nok bli vanskelig med tanke på ulik brennvidde. Bruker man bare ett glass så må det være i brennviddeavstanden. Bruker man objektiver med flere glass kan man plassere glasset i andre avstander enn brennviddeavstanden.

Hvis det er så relativt avanceret at de har klemt et 'rigtigt' objektiv med flere linser ind i de dimensioner, så har du selvfølgelig ret.

Men er der bare et glas, er afstandsforskelle vel så små at man ligeså godt kan støbe det I et stykke glas, med linserne i de forskellige højder?

(For mon ikke det alligevel er støbte og ikke slebne linser der anvendes??)

[EskeRahn]

Kom til at tænke på at det at antal megapixel der giver mening for en given sensorstørrelse falder med 1/F² (se i #1) det faktisk har en anden interessant side-effekt man skal være opmærksom på ved zoomobjektiver.

 

Det normale er jo at den maksimale blændeåbning falder når man zoomer ind.

 

Man kan faktisk have en konfiguration der vil give BEDRE resultater ved at bruge Crop&Stretch (=digital zoom) end optisk zoom!!!

Det vil ske hvis optik er således at 1/F falder hurtigere end bredden af det udsnit man ser.

Eller sagt på anden vis, hvis tallet F*udsnitsbredden stiger undervejs i zoom skal man passe på, og måske undlade at bruge dette stykke af zoom.

 

Eksempel.

ANTAG at vi har en sensor der er 'på kanten' ved største blændeåbning F2.8, og vi har et motiv der er netop 1m bredt.

Hvis vi så zoomer noget ind så vi får F5.6, og hvis udsnittet her er over 1/2 m, ja så ville det have været bedre at lave Crop&Stretch på det originale!!

 

Det kunne faktisk være vældig interessant at se dette produkt plottet som funktion af brændevidden for et objektiv.

For jeg kan sagtens forestille mig nogle af de objektiver med relativ stor blændeåbning i wide, måske kan være 'ramt' her.

En kandidat kunne være (men jeg gætter her) Sony WX5, der falder fra F2.4 til F5.9 på 'kun' 5x zoom.

Uden at have haft det i hånden, så kunne jeg godt forestille mig at den blændede så hurtigt ned i wide enden, at det ville gælde.

 

Det er ikke kun et spørgsmål om megapixel, det samme gør sig gældende hvis vi ser på lysinfaldet på sensorfladen.

Så i dårligt lys vil støjen stige når pruduktet stiger, så det måske er bedre at bruge Crop&Stretch, hvis detaljer ikke er afgørende.

 

Har nogen prøvet at se på dette??

[EskeRahn]

Faldt over denne lille pædagogiske grafiske fremstilling af det problem Rayleigh-kriteriet udtaler sig om ( 1.22*λ*f/D<Δl ):

http://micro.magnet.fsu.edu/primer/java/imageformation/rayleighdisks/index.html

De tre sliders fra venstre mod højre viser

• at kravet er værre for rød end for blå
  
• at kravet er værre for mindre pixelafstand
  
• at kravet er værre for mindre blænde (Højere F)
  

Det er ganske vist ikke helt korrekt det de viser, da total-billede øverst (og kurver) burde have været en superposition(addition) af de to billeder. Men man fornemmer effekten af at de flyder ind i hinanden.

Det havde været mere korrekt hvis de havde alpha-blendet to billeder.

Kurverne er mere komplekse at få korrekte, så lad det ligge...

 

:-)

[Joaaso]

skulle nesten tro at canon har lest litt i denne tråden:P 120MP APS-H sensor lansert i dag..!

CR

[EskeRahn]

skulle nesten tro at canon har lest litt i denne tråden:P 120MP APS-H sensor lansert i dag..!

CR

he he. Vi kan da så kun håbe at de har nogle gode bindings-modes, for ellers bliver det da som et kompaktkamera hvad angår lysfølsomhed

 

Tilføjelse: Har tillagt APS-H til tabellen. Af den har vi så en teoretisk grænse for antal megapixel: 1471.9/F² , eller med F2.8 : 187.7

Endret 25. august 2010 av EskeRahn

[BeFs]

Dere er faktisk helt... sinnssyke!