Speilreflekskongen er tilbake

[ATWindsor]

 

Så påstanden din er fysisk umulig å hente ut større potensial i S/N?

Frem til man kan kvitte seg med fargefilteret og samtidig beholde dagens kvanteeffektivitet, ja.

 

For all del, du kan alltids tweake fargefilteret, og ofre fargeinformasjon til fordel for signal-støyforhold. Det går alltids an å optimalisere noen egenskaper på bekostning av andre. Men den fundamentale kvanteeffektiviteten til fotodiodene under fargefilteret er så bra som den blir. Det er ikke sensoren som bestemmer signal-støyforhold før du kommer ned i området 1-3 enkeltfotoner, over det så er det lysets stokastiske fordeling som bestemmer signal-støyforholdet.

 

 

Jeg spurte ikke "er det fysisk umulig forutsatt en rekke låste parametre", jeg spurte om du mener det er fysisk umulig. At det er fotonenes egenskaper som setter den praktiske begrensingen ble påstått for 6 år siden også, men det har blitt bedre siden da.

 

AtW

[Sutekh]

Jeg spurte ikke "er det fysisk umulig forutsatt en rekke låste parametre", jeg spurte om du mener det er fysisk umulig.

Og jeg svarte deg. At svaret ikke er så enkelt som du ønsker deg får være ditt problem. Hinderet for økt kvanteeffektivitet i dag er fargefilteret, ikke sensoren, og for å kvitte seg med fargefilteret må man finne opp en helt ny underliggende sensorteknologi.

 

At det er fotonenes egenskaper som setter den praktiske begrensingen ble påstått for 6 år siden også, men det har blitt bedre siden da.

Ja, det har blitt (egentlig ikke så veldig mye) bedre i løpet av de siste seks årene. Det har ikke blitt bedre i løpet av de siste tre. Teknologisk utvikling flater ut. Endret 13. september 2016 av Sutekh

[ATWindsor]

 

Jeg spurte ikke "er det fysisk umulig forutsatt en rekke låste parametre", jeg spurte om du mener det er fysisk umulig.

Og jeg svarte deg. At svaret ikke er så enkelt som du ønsker deg får være ditt problem. Hinderet for økt kvanteeffektivitet i dag er fargefilteret, ikke sensoren, og for å kvitte seg med fargefilteret må man finne opp en helt ny underliggende sensorteknologi.

 

At det er fotonenes egenskaper som setter den praktiske begrensingen ble påstått for 6 år siden også, men det har blitt bedre siden da.

Ja, det har blitt (egentlig ikke så veldig mye) bedre siden for seks år siden. Det har ikke blitt bedre siden for tre år siden. Teknologisk utvikling flater ut.

 

 

Det er du som forsvarer en enkel påstand (nemlig at det ikke kan bli bedre uten å bli monookromt eller større sensorer), vennligst ikke lat som det er jeg som forfekter en lite nyansert påstand.

 

Det stemmer, teknologisk utvikling flater ut. Men har det stoppet helt? (på denn fronten).

 

AtW

[Sutekh]

Det stemmer, teknologisk utvikling flater ut. Men har det stoppet helt? (på denn fronten).

Ja, men også nei.

 

Utviklingen fortsetter, men ikke i den forstand at man klarer å øke kvanteeffektiviteten (som for alle praktiske formål er så nær 100% som det går an å få den). Det man derimot klarer å oppnå er å øke tettheten av fotodioder og samtidig beholde kvanteeffektiviteten.

[ATWindsor]

 

Det stemmer, teknologisk utvikling flater ut. Men har det stoppet helt? (på denn fronten).

Ja, men også nei.

 

Utviklingen fortsetter, men ikke i den forstand at man klarer å øke kvanteeffektiviteten (som for alle praktiske formål er så nær 100% som det går an å få den). Det man derimot klarer å oppnå er å øke tettheten av fotodioder og samtidig beholde kvanteeffektiviteten.

 

 

Mao, så kan man få bedre ytelse på høy iso, uten større sensor, og uten en monokrom sensor.

 

AtW

[Sutekh]

Mao, så kan man få bedre ytelse på høy iso, uten større sensor, og uten en monokrom sensor.

Nei. Du kan få bedre ytelse på lav iso.

[ATWindsor]

 

Mao, så kan man få bedre ytelse på høy iso, uten større sensor, og uten en monokrom sensor.

Nei. Du kan få bedre ytelse på lav iso.

 

 

Så du påstår 1. Økt tetthet at fotodioder påvirker ikke høy ISO på en sensor av en gitt størrelse? 2. Gjennomsnittlig kvanteeffektivitet på CCD er tett opp til 100%?

 

AtW

[tow]

 

 

Mao, så kan man få bedre ytelse på høy iso, uten større sensor, og uten en monokrom sensor.

Nei. Du kan få bedre ytelse på lav iso.

 

 

Så du påstår 1. Økt tetthet at fotodioder påvirker ikke høy ISO på en sensor av en gitt størrelse? 2. Gjennomsnittlig kvanteeffektivitet på CCD er tett opp til 100%?

 

Så lenge mikrolinsene dekker nær 100% av sensoren har antallet lite å si, ja. 

Ikke per piksel, men på sensoren totalt, som er det eneste som har betydning før du begynner å øke utskriftsstørrelsen opp mot det punkt at hver piksel synes. 

[Sutekh]

Så du påstår 1. Økt tetthet at fotodioder påvirker ikke høy ISO på en sensor av en gitt størrelse?

Stort sett ikke.

 

Det var for ikke så alt for lenge tilbake slik at større fotodioder var (også etter skalering til samme bildestørrelse) litt bedre i de aller mørkeste partiene. Målestøyen per areal var litt mindre for større fotodioder. Om det stemmer i noen særlig grad fremdeles har jeg ikke giddet å sette meg ned og gjøre den ganske knotete matematikken for å finne ut av. Tynnere kretsbaner er generelt sett mer påvirkelige for ytre støykilder enn tykkere, men målestøy er generelt sett veldig liten på alle større sensorer (1" og oppover). Som sagt så er det post-2013 i all hovedsak fotonstøy som dominerer under stort sett alle forhold man finner på å ta bilder.

 

2. Gjennomsnittlig kvanteeffektivitet på CCD er tett opp til 100%?

CMOS, ingen som bruker CCD lenger. Og ja, i hvert fall i systemkamerastørrelser. Mobiltelefonsensorer skal jeg ikke uttale meg om. Endret 13. september 2016 av Sutekh

[ATWindsor]

 

Så du påstår 1. Økt tetthet at fotodioder påvirker ikke høy ISO på en sensor av en gitt størrelse?

Stort sett ikke.

 

Det var for ikke så alt for lenge tilbake slik at større fotodioder var (også etter skalering til samme bildestørrelse) litt bedre i de aller mørkeste partiene. Målestøyen per areal var litt mindre for større fotodioder. Om det stemmer i noen særlig grad fremdeles har jeg ikke giddet å sette meg ned og gjøre den ganske knotete matematikken for å finne ut av. Tynnere kretsbaner er generelt sett mer påvirkelige for ytre støykilder enn tykkere, men målestøy er generelt sett veldig liten på alle større sensorer (1" og oppover). Som sagt så er det post-2013 i all hovedsak fotonstøy som dominerer under stort sett alle forhold man finner på å ta bilder.

 

2. Gjennomsnittlig kvanteeffektivitet på CCD er tett opp til 100%?

CMOS, ingen som bruker CCD lenger. Og ja, i hvert fall i systemkamerastørrelser. Mobiltelefonsensorer skal jeg ikke uttale meg om.

 

 

Fotonstøy påvirkes av hvor tett med sensorer det er på flaten. (dvs det praktiske arealet med sensorer)

 

Jeg har ikke sette CMOS i kamera med effektivitet på tett opp mot 100%. 80% virker såvidt jeg har sett itl å være mer normalt for svært godt-ytende sensorer.

 

AtW

Endret 13. september 2016 av ATWindsor

[ATWindsor]

 

 

 

Mao, så kan man få bedre ytelse på høy iso, uten større sensor, og uten en monokrom sensor.

Nei. Du kan få bedre ytelse på lav iso.

 

 

Så du påstår 1. Økt tetthet at fotodioder påvirker ikke høy ISO på en sensor av en gitt størrelse? 2. Gjennomsnittlig kvanteeffektivitet på CCD er tett opp til 100%?

 

Så lenge mikrolinsene dekker nær 100% av sensoren har antallet lite å si, ja. 

Ikke per piksel, men på sensoren totalt, som er det eneste som har betydning før du begynner å øke utskriftsstørrelsen opp mot det punkt at hver piksel synes. 

 

 

Et ganske stort viss da, om man forutsetter "uendelig gode" microlinser, så trenger man strengt tatt ikke store sensorer i det hele tatt? Det eneste som betyr noe er arealet med mikrolinser.

 

AtW

[Sutekh]

Et ganske stort viss da, om man forutsetter "uendelig gode" microlinser, så trenger man strengt tatt ikke store sensorer i det hele tatt? Det eneste som betyr noe er arealet med mikrolinser.

 

Det eneste mikrolinsene gjør er å sørge for at du utnytter hele sensorarealet. Det er ikke som om mikrolinsene dekker et større område enn sensoren.

[ATWindsor]

 

Et ganske stort viss da, om man forutsetter "uendelig gode" microlinser, så trenger man strengt tatt ikke store sensorer i det hele tatt? Det eneste som betyr noe er arealet med mikrolinser.

 

Det eneste mikrolinsene gjør er å sørge for at du utnytter hele sensorarealet. Det er ikke som om mikrolinsene dekker et større område enn sensoren.

 

 

Det er det de skal gjøre ja, men det er ikke alltid slik at man i praksis får hvert eneste foton dit man ønsker det med en mikrolinser. Da er man oppe i uendelig gode linser, og da får man følger som at store sensorer ikke trengs.

 

AtW

[Sutekh]

Fotonstøy påvirkes av hvor tett med sensorer det er på flaten. (dvs det praktiske arealet med sensorer)

Fotonstøy bestemmes egentlig bare av en ting, og det er hvor mye lys du samler inn. Det er igjen gitt av blant annet det effektive lysfølsomme arealet til sensoren, men med moderne mikrolinsematriser så er det arealet i praksis 100%, relativt uavhengig av sensorstørrelse og pikseltetthet.

 

Jeg har ikke sette CMOS i kamera med effektivitet på tett opp mot 100%. 80% virker såvidt jeg har sett itl å være mer normalt for svært godt-ytende sensorer.

De fleste steder som måler kvanteeffektivitiet ser på hele sensorpakken, inkludert fargefilter, AA-filter og annet glass foran fotodioden. Da er 60% et ikke så uvanlig tall. Av det jeg har sett så er 80% vanligere for overvåkningskameraer og kameraer for industrielle applikasjoner, som er optimalisert for ytelse i svakt lys i stedet for fargeinformasjon.

[Sutekh]

Det er det de skal gjøre ja, men det er ikke alltid slik at man i praksis får hvert eneste foton dit man ønsker det med en mikrolinser. Da er man oppe i uendelig gode linser, og da får man følger som at store sensorer ikke trengs.

Øh, nei 

 

Uavhengig av hvor stor prosentandel av lyset du klarer å lede fra sensoroverflaten og inn til fotodioden, så vil en større sensor fremdeles ha mulighet til å samle inn en større mengde lys.

[Simen1]

For å sette litt størrelser på forbedringspotensialet: Forutsatt at pikslene ikke går i metning kan signalet forbedres med:

- Fjerne fargefilteret (potensielt en dobling av signal)

- Forbedre mikrolinsene. De er omtrent 90% effektive i dag så potensialet er ca 10%.

- Forbedre andre tapskilder i sensoren som går under samlebegrepet kvanteeffektivitet. Denne varierer mellom ca 70 og 95% i dag avhengig av bølgelende så det er ikke veldig mye å hente her heller.

- Øke blenderareal (herunder skalere opp sensor og brennvidde men beholde blendertall)

- Øke lukkertida

 

Så over til støyen: Shot noise kan selvsagt ikke forbedres, men lesestøy og dark noise kan. Dark noise er såpass lav at det ikke spiller nevneverdig rolle for annet enn astrofoto. Lesestøyen er ca 2-5 elektroner RMS i området ISO 200-20000 for mange vanlige kamera i dag. Dette kan potensielt forbedres og vil da vise seg som mindre støy (og bedre DR) på veldig høye ISO og med mulighet for å trekke opp detaljer fra skyggene på middels/lavere ISOer. Lesestøyen kan teoretisk bli 0 elektroner. Men selv om elektroner telles i heltall så går det an å ha ikke-diskret gjennomsnittlig lesestøy. Piksler med ned mot 0,2 elektroner RMS har vært demonstrert i laboratorier. Det er en forbedringsfaktor på 10 lineært eller ~3 bits eller "trinn". Det er mulig dette kan kommersialiseres selv om det nødvendigvis vil være en del kompromisser som at det tar ~100 ganger lengre tid å lese av disse pikslene. Hvis det skal kommersialiseres må man altså finne en måte å slå av super-leseteknikken for vanlig foto og kun bruke den når det er ekstremt lite lys.

[ATWindsor]

 

Fotonstøy påvirkes av hvor tett med sensorer det er på flaten. (dvs det praktiske arealet med sensorer)

Fotonstøy bestemmes egentlig bare av en ting, og det er hvor mye lys du samler inn. Det er igjen gitt av blant annet det effektive lysfølsomme arealet til sensoren, men med moderne mikrolinsematriser så er det arealet i praksis 100%, relativt uavhengig av sensorstørrelse og pikseltetthet.

 

Jeg har ikke sette CMOS i kamera med effektivitet på tett opp mot 100%. 80% virker såvidt jeg har sett itl å være mer normalt for svært godt-ytende sensorer.

De fleste steder som måler kvanteeffektivitiet ser på hele sensorpakken, inkludert fargefilter, AA-filter og annet glass foran fotodioden. Da er 60% et ikke så uvanlig tall. Av det jeg har sett så er 80% vanligere for overvåkningskameraer og kameraer for industrielle applikasjoner, som er optimalisert for ytelse i svakt lys i stedet for fargeinformasjon.

 

 

Så la oss si 60% da, selv med 60% og hele sensoren kun brukt som sensor, så kan det bli bedre, 60% er ikke 100%. Som var mitt opprinnelige poeng.

 

AtW

[ATWindsor]

 

Det er det de skal gjøre ja, men det er ikke alltid slik at man i praksis får hvert eneste foton dit man ønsker det med en mikrolinser. Da er man oppe i uendelig gode linser, og da får man følger som at store sensorer ikke trengs.

Øh, nei 

 

Uavhengig av hvor stor prosentandel av lyset du klarer å lede fra sensoroverflaten og inn til fotodioden, så vil en større sensor fremdeles ha mulighet til å samle inn en større mengde lys.

 

 

Jo, med perfekte linser vil mengden lys være ene og alene bestemt av arealet på linsene.

 

AtW

[Sutekh]

Så la oss si 60% da, selv med 60% og hele sensoren kun brukt som sensor, så kan det bli bedre

Ja, ved å fjerne fargefilteret. Som faktisk står for mesteparten av de 40-50% av lys som går tapt. Med andre ord, en monokrom sensor, eller en helt ny type fargesensor (noe tilsvarende foveon, men med effektivitetstall som i hvert fall kan sammenlignes med dagens konvensjonelle CMOS-teknologi.

[Sutekh]

Jo, med perfekte linser vil mengden lys være ene og alene bestemt av arealet på linsene.

...

 

Og hva tenker du at de mikrolinsene skal lede lyset til? Du vet hva mikrolinser er, ikke sant? Det er en matrise av mikroskopiske linser, en for hver fotodiode, som har som funksjon å lede lyset vekk fra kretsbanene mellom fotodiodene og inn til selve fotodioden.

 

Mikrolinsene er en del av hele pakken som utgjør sensoren, sammen med fargefilter, evt. AA-filter og selve det lysfølsomme substratet. Arealet av mikrolinser er direkte proporsjonalt med arealet av sensoren som helhet.

 

Eller snakker du om objektiver og ikke mikrolinser når du snakker om "perfekte linser"?