อะไรคือปัญหาทางเทคนิคที่อยู่เบื้องหลังการสร้างเซ็นเซอร์ที่มีช่วงไดนามิกสูงเช่นสายตามนุษย์?

ทำไมเรายังไม่มีเซ็นเซอร์ช่วงไดนามิกสูงที่มีการแสดงออกที่ถูกต้องในทุกส่วนของภาพ?

มีกล้องที่มี DR ที่ใหญ่กว่าสายตามนุษย์อยู่แล้วทั้งในทันทีและโดยรวม ช่วงไดนามิกของดวงตามนุษย์นั้นไม่ใหญ่เท่าที่คนส่วนใหญ่มักคิดว่าเป็น ตามที่ฉันจำได้มันมีประมาณ 12 ถึง 16 EVs ซึ่งอยู่ในระดับของกล้อง DSLR ที่ทันสมัย

ความแตกต่างหลักคือเรามีการควบคุมรูรับแสงที่เป็นธรรมชาติมากซึ่งจะปรับตามส่วนต่าง ๆ ของภาพ สมองของเราทำการซ้อนภาพโดยอัตโนมัติ เมื่อเราดูส่วนที่สว่างของฉากนักเรียนของเราหดและเราเห็นรายละเอียดของส่วนที่สว่าง หากเราเลื่อนโฟกัสไปที่ส่วนที่เข้มกว่านักเรียนของเราจะเปิดอย่างรวดเร็วและเราจะเห็นรายละเอียดของส่วนมืด สมองของเรารู้ว่าส่วนก่อนหน้านี้เป็นอย่างไรดังนั้นเราจึงไม่สังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงในวิสัยทัศน์รอบข้างของเรา แต่เราไม่เห็นรายละเอียดเท่าที่เราไม่ได้มุ่งเน้นอีกต่อไป

ในทำนองเดียวกันถึงแม้จะมีการมองเห็นโดยรวมของมนุษย์ แต่ก็มีกล้องเฉพาะที่สามารถมืดกว่าเราและยังคงเห็นสีโดยเฉพาะอย่างยิ่งพวกเขาเพียงแค่ในขณะนี้มีราคาแพงเกินไปที่จะผลิตสำหรับประชาชนทั่วไปเนื่องจากพวกเขาต้องการวัสดุที่มีคุณภาพสูง รับเสียงพื้นต่ำสุด นอกจากนี้ยังมีเซ็นเซอร์ที่สามารถมองวัตถุที่สว่างมากซึ่งจะทำให้ผู้คนเจ็บปวดเมื่อมอง

เห็นเป็นกระบวนการที่ใช้งานอยู่

ปัญหาใหญ่คือการมองด้วยตาของคุณนั้นแตกต่างจากการถ่ายภาพมาก - ภาพจำเป็นต้องมีข้อมูลทั้งหมดที่ผู้มองอาจมองเห็น แต่การมองเห็นปกติเป็นกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหวของดวงตาการปรับโฟกัสและการขยายรูม่านตาตาม ไปยังวัตถุที่เรากำลังดู ดังนั้นหากคุณต้องการจับภาพ "สิ่งที่ดวงตามองเห็น" คุณจำเป็นต้องจับภาพมุมมองของการตั้งค่าทั้งหมดที่ตาอาจใช้

คำถามของคุณเกี่ยวกับช่วงไดนามิก แต่ปัญหาเดียวกันปรากฏขึ้นพร้อมรายละเอียดและโฟกัส ภาพ 'ชีวิตที่เท่าเทียมกัน' นั้นต้องการพิกเซลมากเกินกว่าที่ดวงตาของคุณจะสามารถจับได้จริงเนื่องจากความละเอียดของดวงตานั้นไม่เท่ากันมากและในขณะที่คุณกำลังมองหาจุดเล็ก ๆ เพียงจุดเดียวที่มีเรตินาเรตินระดับกลาง มีรายละเอียดเพิ่มเติมตั้งแต่คุณจะขยับตา ภาพยนตร์ต้องเลือกโฟกัสเดียวในขณะที่มนุษย์สามารถดู 'ภาพเดียว' ที่มีความลึกมากขึ้นโดยการปรับโฟกัสดวงตาอย่างรวดเร็วและ / หรือเคลื่อนย้ายเพื่อการมองเห็นแบบสองตาที่เหมาะสมในช่วงที่ต้องการ (เช่นมองที่พื้นผิวของหน้าต่างหรือผ่านมัน ) ฯลฯ

ส่วนหนึ่งของการแก้ปัญหาคือการใช้กล้องเดียวหลายครั้งอย่างรวดเร็ว (หรือกล้องหลายตัว) เพื่อจับภาพที่หลากหลายในการตั้งค่าที่แตกต่างกันและผสานเข้าด้วยกันในภายหลัง HDR เป็นตัวอย่างที่เห็นได้ชัดที่สุด - เช่นเดียวกับที่ตาของเรามอง ในสถานที่ต่าง ๆ ที่มี "การตั้งค่า" ที่แตกต่างกันและหลังจากนั้นสมองของคุณจะรวมเข้าด้วยกันเป็นภาพหรือภาพยนตร์ที่สอดคล้องกัน "ภาพ" ที่เกิดขึ้นจริงจากดวงตาของเรานั้นแย่กว่ากล้องที่ดีอยู่แล้ว

ภาพจิตของคุณเป็นผลิตภัณฑ์ที่ไม่เพียง แต่จอประสาทตาเท่านั้น แต่ยังมีส่วนร่วมกับส่วนประกอบอื่น ๆ ทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับการมองเห็นรวมถึงรูม่านตาและสมองของคุณ สิ่งที่คุณอาจดูเหมือนว่าเป็น 'รูปภาพ' หนึ่งอันที่จริงแล้วเป็นผลมาจากการปรับความเร็วสูงและการประมวลผลข้อมูลไม่ใช่ภาพรวมเดียว

คุณสามารถค้นหาข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับหัวข้อนี้ที่นี่

เป็นไปได้ทั้งหมดที่จะสร้างเซ็นเซอร์แสงที่มีคุณสมบัติลอการิทึม - เซ็นเซอร์ดังกล่าวจะมีช่วงไดนามิกที่น่าเหลือเชื่อโดยมีค่าใช้จ่ายของความละเอียดที่ จำกัด สำหรับการเปิดรับแสงเฉพาะ การได้ทั้งสองอย่างนั้นต้องใช้ความละเอียดสูงของ ADC สำหรับการถ่ายภาพเชิงเส้น CT 24 บิตโดยทั่วไปจะใช้ - จากนั้นลอการิทึมจะถูกถ่ายหลังจากการปรับออฟเซ็ตเพื่อสร้างภาพ CT

เซ็นเซอร์ที่ควบคุมทั้งการเปิดรับแสง (เวลาในการรวม - คิดว่าความเร็วชัตเตอร์) ทำได้ดีกว่าและถ้าคุณยอมให้มีการเปลี่ยนแปลงในประสิทธิภาพการรวบรวมแสง (คิดเลข f) คุณจะมีความยืดหยุ่นมากยิ่งขึ้น

โดยทั่วไปช่วงไดนามิกที่ดีที่สุดจะถูก จำกัด ด้วยเสียงอ่านข้อมูล - เมื่อคุณอ่านค่าใช้จ่ายสะสมจะมีข้อผิดพลาดบางอย่าง - เมื่อเทียบกับสัญญาณที่ใหญ่ที่สุดที่อิเล็กทรอนิกส์สามารถรองรับได้ อย่างที่ฉันพูด - 24 บิตเป็นเรื่องปกติในการถ่ายภาพทางการแพทย์และดีกว่า 1 ส่วนใน 10 ล้าน นั่นเป็นช่วงไดนามิกที่สูงกว่าเรตินาสำหรับการรับแสงที่กำหนด แต่ไม่ได้ใช้กันทั่วไปในกล้องทั่วไปเพราะดวงตาไม่สามารถชื่นชมรายละเอียดเหล่านั้นในภาพ - และความละเอียดมาที่ความเร็ว