ทำไมกล้องใช้การเปิดรับแสงเดียวแทนที่จะรวมเข้ากับการอ่านที่รวดเร็วจำนวนมาก

ฉันไม่เคยเข้าใจว่าทำไมกล้องต้องใช้ชัตเตอร์ด้วยความเร็วเฉพาะและทำไมจึงไม่สามารถปรับได้ในขั้นตอนหลังการประมวลผล ฉันคิดว่าเซ็นเซอร์ปัจจุบันทำงานได้อย่างสมบูรณ์: พวกเขาประหยัดปริมาณแสงที่มาถึงพวกเขาตลอดเวลาที่เปิดชัตเตอร์ แต่ทำไมพวกเขาถึงทำงานไม่เหมือนกัน?

ในใจของฉันฉันมีความคิดนี้: ตั้งค่าความเร็วชัตเตอร์ที่จะเปิดเป็นเวลานานมากกว่าที่คุณต้องการ ... เช่นในเวลากลางวันตั้งไว้ที่ 1 วินาทีกดปุ่มของคุณชัตเตอร์จะเปิดและเซ็นเซอร์เริ่ม ในการบันทึก แต่ด้วยวิธีที่ต่างกัน: มันจะช่วยประหยัดปริมาณแสงที่มาถึงมันทุก ๆ 0.001 วินาทีเป็นเวลา 1 วินาที ด้วยวิธีนี้ฉันมีข้อมูลเพิ่มเติมจริง ๆ แล้วฉันมี 1,000 เฟรมที่บันทึกใน 1 วินาทีและในการประมวลผลภายหลังฉันสามารถเลือกที่จะรวมเฉพาะสิบอันดับแรกเพื่อจำลองการยิงด้วย 0.01 วินาทีหรือร้อยครั้งแรกเพื่อจำลองการยิงด้วย 0.1 สัมผัสที่สอง

การใช้การประมวลผลที่ซับซ้อนหรือโดยการเลือกพื้นที่ด้วยตนเองฉันสามารถตัดสินใจใช้การเปิดรับแสงที่แตกต่างกันสำหรับส่วนต่าง ๆ ของภาพสุดท้ายเช่นการเปิดรับแสง 0.1 วินาทีสำหรับพื้นดินและ 0.03 สำหรับท้องฟ้าโดยใช้ 100 เฟรมสำหรับท้องฟ้าและ 30 เฟรมสำหรับท้องฟ้า

มันสมเหตุสมผลหรือไม่ ทำไมกล้องไม่ทำงานด้วยวิธีนี้

ปัญหาคือความเร็วในการอ่านออก คุณไม่สามารถอ่านเซ็นเซอร์ทั้งหมดเร็วพอที่จะใช้งานได้ในกรณีทั่วไป แม้ว่าคุณจะทำได้ นอกจากนี้ยังอาจส่งผลเสียต่อคุณภาพของภาพเนื่องจากคุณจะใช้จุดรบกวนในการอ่านซ้ำแล้วซ้ำอีก

อย่างน้อยที่สุดด้วยเซ็นเซอร์ CMOS คุณสามารถอ่านได้ในตำแหน่งสุ่ม แต่ด้วยเซ็นเซอร์ CCD แต่ละแถวจะถูกเลื่อนไปยังตำแหน่งถัดไปเพื่อดำเนินการอ่านค่า นี่คือเหตุผลที่เมื่อไฟสว่างเกินไปคุณจะพบเส้นแนวตั้งในภาพตัวอย่างของกล้องโดยใช้ CCD

จากนั้นมีเหตุผลว่าทำไมช่างภาพจึงเลือกใช้ความเร็วชัตเตอร์เพื่อหยุดเวลา คนส่วนใหญ่จะเบลอถ้าคุณไม่ได้หยุดชัตเตอร์เร็วพอ

ฉันคิดว่าพวกเขาสามารถทำงานได้ แต่มีสองปัญหาใหญ่:

1. ขณะที่เซ็นเซอร์ทำงานในตอนนี้การอ่านเสียงจะเกิดขึ้นเพียงครั้งเดียว ด้วยการอ่านที่สั้นมาก ๆ เสียงการอ่านจะถูกนำมารวมกัน
2. มีข้อมูลมากกว่าที่เราสามารถจัดการได้ นี่เป็นทั้งปัญหาในการอ่านเซ็นเซอร์ (ข้อมูลที่อ่านมากเกินไป) และไฟล์ RAW ที่ส่งผลจะเป็นลำดับที่มีขนาดใหญ่กว่าในปัจจุบัน

ในคำถามดั้งเดิมของคุณคุณใช้ ¹⁄₁₀₀th วินาทีเป็นตัวอย่าง ที่จริงแล้วไม่ใช่ความเร็วชัตเตอร์ที่ยาวมากและอยู่ที่ 10 เท่าที่เราอยู่กับกล้องปัจจุบัน สำหรับเรื่องนี้จะมีความหมายจริงๆเราจะต้องเทคโนโลยีไปยังจุดที่เซ็นเซอร์จะอ่าน 10 ถึง 100 เท่าเร็วกว่าที่ - ซึ่งสารประกอบปัญหาอย่างมีนัยสำคัญ

ปัญหาที่สองจะได้รับการแก้ไขโดยกฎของมัวร์ในช่วงทศวรรษหรือสองปีและครั้งแรกอาจเป็นไปได้เช่นกันเนื่องจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มีขนาดเล็กลงและแม่นยำยิ่งขึ้น สำหรับปัจจุบันมันไม่สามารถใช้งานได้จริง

Olympus OM-D E-M5 จริงๆแล้วมีคุณสมบัติที่แสดงการเปิดรับแสง "กำลังพัฒนา" ในการเปิดรับแสงนาน แต่หลีกเลี่ยงปัญหาข้างต้นโดยการอ่านอย่างน้อยครึ่งวินาทีระหว่างการอ่าน: มันมีประโยชน์สำหรับการเปิดรับแสงนาน

แต่ในอนาคตกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ดีกว่ากล้องทั้งหมดอาจจะทำงานด้วยวิธีนี้และมีมากเก็บข้อมูลมากขึ้นมีพวกเขาเช่นกันอาจจะบันทึกอย่างต่อเนื่อง ปุ่ม "ชัตเตอร์" จะทำหน้าที่เพียงเพื่อทำเครื่องหมายส่วนหนึ่งของสตรีมว่าน่าสนใจสำหรับการพัฒนาในภายหลัง และในขณะที่เราอยู่ที่นั่นให้ใส่เลนส์และทำให้กล้องนี้เป็นกล้อง 360 องศา; สามารถเลือกเฟรมรูรับแสงและโฟกัสได้ตามความเป็นจริงโดยการขว้างภูมิปัญญาดั้งเดิมเกี่ยวกับพื้นฐานของกล้องออกไปนอกหน้าต่างอย่างสมบูรณ์

ดังที่ผู้คนจำนวนมากได้กล่าวถึงมีความเร็วในการอ่านของสิ่งนี้ วงจรการถ่ายภาพไม่เพียง "รับ" ค่าพิกเซลของเซ็นเซอร์ในทันทีพวกเขาจะต้องอ่านทีละบรรทัด

จากนั้นคุณต้องคิดด้วยว่าค่าการปรับปรุงพิกเซลเหล่านี้จะไปที่ใด แม้ว่าจะมีการบีบอัดอยู่บ้าง แต่สมมติว่าเอนโทรปีของเฟรมต่อมาค่อนข้างต่ำเมื่อเทียบกับเฟรมก่อนหน้าพวกเขาจะใช้พื้นที่จำนวนมาก และข้อมูลที่ไม่สามารถบีบอัดได้มากจะทำให้กระบวนการทั้งหมดช้าลงเนื่องจากไม่สามารถรับประกันการบีบอัดของเฟรมใหม่เมื่อเทียบกับเฟรมเก่าระบบจะยังคงต้องมีแบนด์วิดท์เพียงพอที่จะครอบคลุมสถานการณ์กรณีที่เลวร้ายที่สุดโดยไม่ลดทอน

ในที่สุด (และนี่ค่อนข้างซ้ำซาก) ผลกระทบของความไม่เท่าเทียมกันของไฮเซนเบิร์กหรือหลักการความไม่แน่นอนต้องได้รับการพิจารณา ในทุกตัวอย่างเรามีระดับความไม่แน่นอนเกี่ยวกับการวัด ด้วยการเก็บตัวอย่างจำนวนมาก (ซึ่งแต่ละครั้งที่เรามีความเชื่อมั่นต่ำไม่เช่นนั้นเราสามารถเลือกเฟรมเดียวของหลักพันหรือประมาณนั้น) เราได้รับความไม่แน่นอนในเฟรมเหล่านั้นทุกเฟรมแทนที่จะเป็นเพียงครั้งเดียว สิ่งนี้จะถูกรวมเข้าด้วยกันเมื่อรวมหลาย ๆ เฟรมเข้าด้วยกันและตอนนี้ความไม่แน่นอนสูงสุดจะถูกคูณด้วยจำนวนเฟรมที่คุณสร้างภาพสุดท้ายด้วย ในสถานการณ์กรณีที่เลวร้ายที่สุดสิ่งนี้อาจทำให้ภาพลดลงอย่างมาก

ในขณะที่ความคิดของคุณน่าสนใจมีหลายสาเหตุที่มันไม่ทำงาน

ขนาดไฟล์: ลองคิดดูว่าไฟล์ภาพที่ได้จะมีขนาดใหญ่เพียงใด SLR 8mp ของฉันให้ไฟล์ที่มีขนาดประมาณ 3mb หากถ่าย 100 ภาพทุกครั้งที่ฉันกดชัตเตอร์ฉันจะถ่าย 300mb บนการ์ดของฉัน บัตรจะเต็มเร็วเกินไป นอกจากนี้ยังเป็นเพียงตัวเลขสำหรับกล้องของฉันซึ่งมีความละเอียดค่อนข้างต่ำ สำหรับกล้องมืออาชีพขนาดสามารถเพิ่มเป็นสองเท่าหรือสามเท่า ใน Raw ขนาดสามารถเพิ่มขึ้นได้อีกสามครั้งหรือมากกว่านั้น ในท้ายที่สุดฉันโปรถ่ายภาพ Raw สามารถจบลงด้วยการยิงมากกว่า 3gb ต่อนัด

การเปิดรับแสง: บางครั้งกล้องจำเป็นต้องเปิดเผยนานกว่า 1/100 วินาที เพื่อให้ได้ปริมาณแสงที่เหมาะสม หากคุณถ่ายในที่แสงน้อยเกินไปภาพที่ได้จะเป็นแสงที่ไม่สว่างและอาจใช้ไม่ได้ คุณไม่สามารถรวมรูปภาพต่างๆเข้าด้วยกันเพื่อทำสิ่งนี้ได้เนื่องจากคุณไม่สามารถค้นหาข้อมูลที่ไม่มี

เสียงรบกวน: เนื่องจากเซ็นเซอร์ร้อนขึ้นพวกเขาแสดงปรากฏการณ์ที่เรียกว่าเสียง นี่คือจุดด่างดำของพิกเซลสีแบบสุ่มที่ปรากฏในภาพถ่ายบางภาพ หากเซ็นเซอร์ทำงานอย่างต่อเนื่องเป็นครั้งที่สองระดับเสียงจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วซึ่งอาจนำไปสู่ภาพที่ไม่สามารถใช้งานได้

ความเร็วในการเขียนการ์ด: การ์ดหน่วยความจำถูก จำกัด ด้วยความเร็วที่สามารถเพิ่มข้อมูลได้ สิ่งนี้เรียกว่าความเร็วในการเขียน ในการจัดการไฟล์ที่มีขนาดนี้การ์ดจะต้องมีความเร็วในการเขียนที่รวดเร็ว การ์ดเหล่านี้อาจมีราคาแพงมาก

ดังนั้นเพื่อสรุปนี่เป็นความคิดที่น่าสนใจ แต่เป็นสิ่งที่มีอุปสรรคมากมายในทางของมัน

ฉันหวังว่าสิ่งนี้จะช่วยได้

อาจสังเกตได้ว่าเนื่องจากคำถามนี้ถูกถามความคิดนี้ได้ถูกนำไปใช้ในสมาร์ทโฟน (อย่างน้อยบางส่วน)

เนื่องจากข้อ จำกัด ทางเทคโนโลยีไม่ได้ปรับปรุงให้ดีขึ้นอย่างมากแน่นอนว่ามันถูก จำกัด ไว้ที่การรับแสงนานมากในที่แสงน้อยมาก (เช่นการถ่ายภาพทางดาราศาสตร์) ความจริงที่ว่าซอฟท์แวร์นั้นซ้อนทับการเปิดรับแสงหลาย n วินาทีที่มองเห็นได้หากมีการเคลื่อนไหวในเฟรม

สามารถดูสแต็กได้แบบเรียลไทม์บนหน้าจอเนื่องจากภาพ 'ผลลัพธ์' จะสว่างขึ้นเรื่อย ๆ

มีกล้องที่ใช้งานได้จริง ค้นหากล้อง High Dynamic Range (HDR) วัตถุที่มีราคาถูกที่สุดทำงานโดยถ่ายคร่อมแสงโดยการถ่ายภาพสองถึงสี่ภาพจากนั้นรวมเข้ากับซอฟต์แวร์ภายในเป็นภาพที่รวม จริงๆคุณสามารถทำเช่นนี้กับกล้องใด ๆ โดยใช้ซอฟแวร์ภายนอก

ความเข้าใจของฉันเกี่ยวกับวิธีการทำงานของกล้อง HDR ระดับสูงคือการคำนวณเวลาการรับแสงอัตโนมัติแยกกันสำหรับแต่ละพิกเซลและใช้เพื่อกำหนดความสว่างที่แท้จริงของฉาก ที่แก้ปัญหาการมีข้อมูลเป็นตันและตันสำหรับแต่ละพิกเซลคุณเพียงแค่เก็บเวลาการเปิดรับแสงและค่าสีเมื่อข้ามขีดจำกัดความสว่าง เห็นได้ชัดว่าสิ่งนี้ต้องการฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ที่ซับซ้อนมากขึ้นเพื่อให้ถูกต้อง

มีบานประตูหน้าต่างที่แตกต่างกันสองสามแบบ แต่ไฟเมนเป็นบานประตูหน้าต่างแบบกลไกและอิเล็กทรอนิกส์ (เซ็นเซอร์เปิด / ปิด)

DSLRs ส่วนใหญ่ใช้ชัตเตอร์ระนาบโฟกัสในขณะที่กล้องวิดีโอใช้ชัตเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ ดังนั้นในขณะที่ดูเหมือนว่าสิ่งที่คุณต้องการทำในการรวมพวกเขามีวิธีอื่นในการบรรลุเป้าหมายนั้น

เหตุผลหลักสำหรับชัตเตอร์สำหรับการเปิดรับแสงเป็นหลักการพื้นฐานของการถ่ายภาพ

คุณอาจตั้งค่าบางอย่างสำหรับตัวอย่างของคุณ คุณอาจต้องการดูการถ่ายคร่อมหรือหากยังไม่พอให้ปล่อยสัญญาณ

0.01 = 1/100 และความเร็วชัตเตอร์ดี กล้องส่วนใหญ่รองรับความเร็วสูงสุดถึง 1/8000 วินาที

เพียงในส่วนสุดท้ายของคุณ:

สมมติว่ามันช่วยประหยัดปริมาณแสงที่มาถึงมันทุก 0.01 วินาทีเป็นเวลา 1 วินาที

คุณยังต้องคิดถึงการเปิดรับแสงสำหรับภาพนั้นทุก ๆ 0.01 วินาที

นอกเหนือจากจุดที่ทุกคนทำ - จะเกิดอะไรขึ้นกับการเปิดรับ?

เช่นกับกล้องทั่วไปของฉันการเปิดรับแสง 1 วินาทีคือสิ่งที่ฉันต้องการสำหรับการถ่ายภาพที่กำหนด โดยพื้นฐานแล้วนี่หมายถึงค่าแสง 1 วินาทีที่เซ็นเซอร์ทำการบันทึกในครั้งเดียว

ตกลงให้ไปที่ข้อเสนอแนะที่คุณทำกล้องบันทึกค่า 0.001 วินาทีของแสง 1,000 ครั้ง รูปภาพเหล่านี้ทั้งหมดเปิดรับแสงไม่ได้จึงไม่มีประโยชน์ ถ้าฉันซ้อนพวกเขาฉันจะไม่ได้รับภาพเดียวกับกล้องทั่วไปของฉันเพราะการเรียงซ้อนไม่ได้แก้ปัญหาแสงน้อยเกินไป เพื่อให้ได้สิ่งที่ใกล้ถึงระดับแสงที่ถูกต้องฉันต้องการรูรับแสงกว้างมากซึ่ง (แม้ว่าคุณจะพบเลนส์ที่เหมาะสม) จะมีปัญหาอื่น ๆ - ความชัดลึกของสนามเป็นต้นถ้าคุณหมายความว่าเซ็นเซอร์จะไวพอที่จะถ่ายจริง ๆ แสงเป็น 0.001 วินาทีเพื่อให้ภาพไม่สว่างเกินไปเรามีปัญหาอย่างรุนแรงกับสัญญาณรบกวน แนวคิดที่คุณกล่าวถึงการรวม / แยกเฟรมเพื่อให้ได้ค่าแสงที่แตกต่างกันได้รับการจัดการใน PP ด้วยแถบเลื่อนการเปิดรับแสงแล้ว

คุณสามารถลองใช้ความคิดของคุณด้วยการถ่ายภาพด้วยชัตเตอร์สั้น ๆ (ตามที่คุณแนะนำ) แล้วซ้อนมันในซอฟต์แวร์ HDR หรือซอฟต์แวร์ startrail

สิ่งที่โพสต์ประมวลผลที่คุณพูดถึงเกี่ยวกับการถ่ายพื้นและท้องฟ้าด้วยการเปิดรับแสงที่แตกต่างกันเพื่อความสมดุลของภาพสามารถแก้ไขได้ใน PP ด้วยการควบคุมเงา / ไฮไลต์และ / หรือการแยกสี

ลองคิดเกี่ยวกับการถ่ายภาพแอ็กชั่นเช่นมอเตอร์สปอร์ตที่ฉันต้องการชัตเตอร์ยาวในขณะที่ปรากฎว่าให้ความรู้สึกของความเร็วและการเคลื่อนไหว หากฉันพูดไปแล้ว 200 ภาพด้วยเวลาที่มีขนาดเล็กมากฉันจะไม่จับภาพเบลอและเอฟเฟกต์ของการถ่ายภาพจะไม่ทำงาน