?

Log in

No account? Create an account
Григорий Громов's Journal
 
[Most Recent Entries] [Calendar View] [Friends View]

Thursday, December 6th, 2007

Time Event
12:52a
Диалоги о цифровой обработке сигналов
в условиях шумов, а также их приложений к попыткам моего лично понимания общих принципов работы цифровых камер.

Пeреношу сюда некоторые фрагменты из дискуссии к сообщению "Изба читальня, 102-ой этаж":

abcdefgh 2007-12-04 12:31 am
Принимая решение о повышении ISO фотограф сознательно идет на увеличение "зерна" виртуальной пленки своей, или, говоря другими словами, идет на снижение разрешающей способности.

При этом в случае D300 спускаться с её почти 13 МР максимального разрешения еще есть куда ...

К примеру, если бы снимал днем при ISO по дефолту установленном 200, то получил бы наверное сопоставимое качество снимка при width=4288 тогда как для ISO 2200 вышеприведенная картинка с width=1200 уже на грани, больше увеличивать нельзя - "зерно пленки" видимым становится.

Хотя наверное и не только такого рода "прямая механика" объединения пикселей в группы для повышения чувствительности работает в данном случае. Может и какие иные технические хитрости в этот режим разработчики камеры закладывали, но в первом приближении полагал бы что вышеописанная механика укрупнения "зерна пленки" - объединением пикселей - объясняет наблюдаемые различия.

 

  cynicanonimus 2007-12-04 12:53 am
Ошибаетесь.
1. Это не функция разрешающей способности камеры.
2. Фотограф идет не на "увеличение зерна", а на ухудшение качества сигнала.

 

abcdefgh 2007-12-04 09:37 am
    >Ошибаетесь.
Очень может быть. Но тогда, может быть, чуть подробнее, чтобы уловил суть ошибки.
    >Это не функция разрешающей способности камеры.

Разве "увеличение зерна", которой ценой в значительно степени достигалось повышение чувствительности пленки, не есть снижение разрешающей способности?

Иными словами, мне представлялось, что если исходно имеется камера с более высокой разрешающей способностью, то у нее соответственно же и имеется бОльший запас снижения этого разрешения (при необходимости его обмена на чувствительность) до того момента когда "зерно полезет" ( станет видимым образом зернистой картинка).

    >Фотограф идет не на "увеличение зерна", а на ухудшение качества сигнала.
Возможно, как выше и отмечал, не только "увеличением зерна" - или, говоря другими словами, снижением эффективного числа пикселей не дюйм кадра - достигается повышение чувствительности, но полагал что в первом знаке начинается с этого.

При том что смысл термина "качество сигнала" в любой задаче свой. Без дополнительного всякий раз пояснения, какой именно - или хотя бы какая группа - из бесчисленного множества параметров "качества сигнала" имеется в виду, трудно понять что имеется в виду.
  cynicanonimus 2007-12-04 11:40 pm
///Разве "увеличение зерна", которой ценой в значительно степени достигалось повышение чувствительности пленки, не есть снижение разрешающей способности?

Угу. Только:
1. Надо убрать кавычки из фразы.
2. Фраза имеет смысл для пленок. У цифровых камер никакого обмена разрешения на чувствительность не происходит. Было у Вас 12 Мп на ИСО - 100 - столько же и осталось на ИСО 2000.

ОК, еще раз:
Матрица. На ней - фоточуствительные элементы. При ИСО 100 они начинают воспринимать сигнал... ну не знаю, 100 свечей, к примеру. При ИСО 1000 они начинают воспринимать как сигнал освещение в 10 свечей. Плата за это - шум. Никакой группировки пикселей, уменьшения их количества и пр. - не происходит.

 

abcdefgh 2007-12-05 12:49 pm
     

    >У цифровых камер никакого обмена разрешения на чувствительность не происходит


Как уже ни раз это обстоятельство здесь отмечал, фотография - вообще любая и цифровая в частности - не относится к тем областям инженерного искусства с которыми когда-либо доводилось профессионально иметь дело.

Не было ранее поводов в эту область техники заходить глыбже чем только если камеру цифровую в руках подержать или сделать ей по дефолтно установленным ее параметрам настройки несколько снимков.

Однако в более общем смысле с задачами выделения сигналов на фоне помех (как "организованных" так естественного происхождения, "шумов" то есть) в некоторых областях науки и техники сталкиваться непосредственно в работе приходилось.

Потому-то, извините за возможно слишком кому-то из читателей покажется что непонятливость, но все еще в толк не возьму, почему бы укрупнению "зерна" - объединению исходного числа пикселей в группы (с соотвествующим снижением эффективного разрешения матрицы) - не оказаться первым шагом на пути повышения чувствительности в режиме работы цифрового фотоаппарата, когда световой сигнал оказывается сопоставим с уровнем собственного шума матрицы. В этом случае как раз и происходил бы естественно ожидаемый обмен разрешения на чувствительность.

Потому как в любом случае рост уровня шума, неизбежно возникающий с приближением к порогу чувствительности любого приемника (абсолютно при чем любого "приемника сигнала", в том числде и фотоаппарата) само по себе уже означает уменьшение разрешения. Число теоретически различаемых градаций сигнала снижается при уменьшении соотношении сигнал/шум. По-видимому с этим утверждением спорить никто не будет.

Интегрирование же сигнала по поверхности матрицы в целях снижения влияния шумов, коий эффект имело бы "укрупнение зерна" матрицы, программно исполняемым объединением исходно "маленьких" размеров пикселей в более крупные, казалось бы должно являться в любом случае неотъемлимым элементом работы цифрового процессора любой камеры.

По сути человек делающий снимок имеет выбор какой из двух основных методов интегрирования сигнала - для улучшения соотношщения сигнал/шум - ему применить в той или иной ситуации: 1) интегрирование по времени (увеличение выдержки); 2) интегрирование по поверхности (увеличение "зерна", все равно как исполнемого на пленке или цифровой матрице).

    В первом случае улушение соотношения сигнал-шум достигается снижением разрешения изменений сигнала по времени (чем больше выдержка тем меньше изменений сигнала во времени удается различить).

    Во втором - когда необходимо снимать быстро меняющийся во времени объект и нельзя потому жертвовать разрешением во времени - улучшение соотнощения сигнал-шум достигается снижением разрешения сигнала по площади кадра (для большей чувствительности придется жертвовать эффективным размером "пикселей" или говоря о том дже самом но иными словами увеличивать придется размер "зерна").

Все еще не вижу причин почему бы этого с очевидностью первого шага - при выборе фотографом режима съемки с высокой чувствительностью, программно переводить камеру в область работы с эффектвуино более крупным "зерном" матрицы - могло бы не быть сделано.

Ваше предположение о том, что этого в цифровой камере может почему-либо не происходитть, для меня оказывается чем-то аналогичным легендарно известному "квадратному трехчлену", который Васильиваныч не только понять, но даже и вообразить себе не мог, когда прочитал про такое диковинное явления в доставшемся ему об том билете на экзамене в академии.

Вот и мне это все, о чем Вы рассказываете, ровно также смотрится - именно что вообразить себе не удается, чтобы конструкторы цифровой камеры не включали обмен эффективного разрешения матрицы на чувствительность.

То есть, предлагаемое выше Вами понимание работы цифровой камеры - в обсуждаемом здесь ее аспекте - противоречит моему пониманию физики обсуждаемых при том явлений и потому просто не проходит внутреннего логического фильтра. Вне координат мною понимаемой Вселенной оказывается - проходит по категории сюжетов, о которых говорят: "так в жизни не бывает"(c)
  cynicanonimus 2007-12-05 10:45 pm
///То есть, предлагаемое выше Вами понимание работы цифровой камеры - в обсуждаемом здесь ее аспекте - противоречит моему пониманию физики обсуждаемых при том явлений

Сделайте очень простую вещь, а именно - два снимка со штатива:

1-й: ИСО - 100
2-й: ИСО - 1000

Убедитесь, что их размеры одинаковы. Это же недолго и несложно.

Увеличение размера зерна на пленке не эквивалентно группировке нескольких пикселей на матрице: увеличив размер зерна, Вы делаете проще хим. реакцию окисления, объединив несколько пикселей в один Вы не повысите чувствительность группы.

 

 abcdefgh 2007-12-05 11:57 pm
     

    >Сделайте очень простую вещь, а именно - два снимка со штатива:

    1-й: ИСО - 100
    2-й: ИСО - 1000

    Убедитесь, что их размеры одинаковы. Это же недолго и несложно.

Конечно же Вы правы - "это ... недолго и несложно". И даже более того, каждый из тех, кто брал в руки цифровую камеру, проделывал такого рода эксперименты ни раз.

Выше в этой нашей беседе следующим образом описывал в качестве примера и свои тоже от такого "эксперимента" впечатления: "К примеру, если бы снимал днем при ISO по дефолту установленном 200, то получил бы наверное сопоставимое качество снимка при width=4288 тогда как для ISO 2200 вышеприведенная картинка с width=1200 уже на грани, больше увеличивать нельзя - "зерно пленки" видимым становится."

Еще раз о том, как сам себе представляю обсуждаемыую нами с Вами тут ситуацию. Номинал разрешения камеры скажем в 12 МР отражает представление изготовителя о том что такого разрешения они позволят фотографу добиться в дефолтном режиме по уровню чувствительности, то есть это разрешение когторое они в состоянии гарантировать для ISO 200.

При этом изготовитель предоставляет фотографу гибкие возможности экпериментировать с камерой в широком диапазоне чувстивтельности: от 200 до 3200.

Разумеется при том предполагается что потребитель продукции того же Никон к примеру при съемках на пределе чувствительности - которые съемки дают ему возможность снимать в ночных условиях весьма слабо освещенные объекты и при том даже без вспышки (см. к примеру фото выше в сообщении, который кадр снимался в 8-30 вечера с расстояния в метров 15-20 сквозь дюймовой наверное к тому же толщины отнюдь не линзового качества стекло витрины) вовсе не ожидает качества снимка и отдаленно даже сопоставимого с тем, которое он имел бы при дневной съемке того же объекта на ниднем пределе чувствительности.

То есть, кадр то будет - по размеру если его мерять только - разумеется тот же, но качество его в том размере уже окажется абсолютно неприемлимымм (на верхней грани чувствительности, если снимок сделан). И толькот при интегрировании сигнала по поверхности матрицы - снижая эффектвиную разрешающую способность матрицы - можно получить в этих услровиях пусть относительно но приемлимое качество.

В вышеобсуждаемом снимке c переключением параметра чувствительности измеряемого в единицах ISO на уровень 220  размери "зерна" - эффективный размер "виртуального пикселя" увеличился многократно и чтобы уменьшить его для еще  приемлимых   по качеству снимка размеров   потребовалось уменьшить снимок более чем  в 3 раза и тем ни менее  разрешение - это видно что называется "невооруженным глазом" - далеко от того которое давал бы снимок той же камерой в полный размер при чувствительности в ISO 200.

Вопрос о том как именно идет в том или ином процессоре цифровой камеры вышеописанное интегрирование фотосигнала по поверхности матрицы в случае, когда фотограф - переключая настройки - ставит камере задачу повышения чуствительности, суть предмет отдельного разговора, потому что касается текущего уровня разработким алгоритмов цифровой обработки сигналов.

Полагаю что каждая фирма - из числы ведущих в отрасли - решает эти задачи по своему. Однако общий физический смысл лю.бой такой задачи выделения сигналов из помех остается при том всегда ровно тем, как оне кратко описан выше: http://abcdefgh.livejournal.com/963 561.html?thread=3843305#t3843305

Никак иначе потому как этого происходить не может. Статистической природы задача выделения сигнала из шумов одна из наиболее актуальных - по самым разным поводам - остается уже более полувека (с момента создания в Англии первого радара это уж как минимум) и никаких способов ее хоть сколько то хитрым образом обойти пока еще никому найти не удавалось.

Не являются в этом смысле никаким исключением и задачи цифровой фотографии разумеется тоже. Те же самые - вышеописанные - базовые принципы работают.
  cynicanonimus 2007-12-06 12:21 am
Спор прекращаю, ибо он четко сваливается в область религии. Хочется Вам считать, что "идет в том или ином процессоре цифровой камеры вышеописанное интегрирование фотосигнала по поверхности матрицы " - дело хозяйское. Я намекнул Вам на различную природу процессов в случае пленки и матрицы - Вы проигнорировали.
abcdefgh 2007-12-06 12:49 am
    >Я намекнул Вам на различную природу процессов в случае пленки и матрицы - Вы проигнорировали.
Так дело же не в химии процессов с пленкой связанных, или в том как именно алгоритмически укрупняют пиксели в цифровой камере, а в том что в каждом из этих случаев выполняют - c целью провышения чувствительности или иными словами улучшения соотношения сигнал-шум - ту же операцию интегрирования по поверхности, увеличивая размер элементарной единицы матрицы / зерна пленки.

При чем тут "религия" сразу - на вскидку - не уловил, но если рассматривать задачи цифровой обработки сигналов в условиях шумов как Небом этому поколению народонаселения заданные, то наверное Вы правы - можно и какую-либо религию к тому сочинить тоже:)

<< Previous Day 2007/12/06
[Calendar]
Next Day >>
Net Stories by Gregory Gromov   About LiveJournal.com