DSLR vs CCD

[Psion]

Zajímavý článek o našich kamerách

http://www.stark-labs.com/craig/article ... CD_API.pdf

[PC]

Díky za link na zajímavý článek. V podstatě naznačuje totéž, co řada jiných článků, že "raw" snímek z DSLR není raw, ale nějak procesovaný snímek, který se jako raw jen tváří. Zřejmě je to nutné už proto, že CMOS snímače mají vždy menší citlivost a větší temný proud než CCD snímače (třeba při vývoji 3+GPx kamery pro LSST bylo několik let zvažováno použití CMOS, ale nakonec jsou opět použity CCD snímače). Přitom moderní DSLR jako by toto pravidlo převracely. Pořád je tu ale námitka "no a co, když to dělá pěkné obrázky", proti které nelze oponovat . Nakonec dělání pěkných obrázků je přeci hlavní účel fotoaparátu (zřejmě i někteří výrobci astro CCD kamer neodolali stejnému pokušení?).

Možná dříve či později bude určitá úroveň procesingu zcela samořejmá a nutná, pokud procesing opravdu pouze eliminuje "nepříjemné" fyzikální vlastnosti (šum) snímače a nijak výrazně nepoškozuje užitečnou informaci? Otázka ale vždy je, jak se takový procesing vyrovná opravdu s mezními situacemi (třeba objekt na hraně S/N snímače).

[Alien_MasterMynd]

Pisou tam, ze Canon zrejme dela neco se snimkem na zaklade zastinenych oblasti snimace, ale to by snad nemelo ovlivnovat RAW, neb v RAWu jsou i tyto oblasti. Ale jestli jestli i pres jejich pritomnost je RAW uz upraveny, pak je to docela naprd...

[Psion]

Psal jsem si s autorem toho článku a říkal např. i toto :

FWIW, CMOS sensors don't use the same kinds of anti-blooming gates as CCD sensors do. Each pixel is independent and so you don't have the same kind of structure that leads to the need for ABG. Here are some curves on the Canons:
http://scien.stanford.edu/class/psych22 ... arity.html

Dále také napsal hezkou věc :

Have a look on page 4. The bottom row shows two CCDs that, as they are cooled, show very little change in the distribution of pixels in darks from 1m to 10m. An uncooled camera should show a decent increase in the width of the distribution (more noise, increased variance) and the distribution should shift to the right (increased intensity with increased exposure duration). There also is going to be a fixed relationship between the variance and the mean in any image (that relationship is how we can determine the system gain). Now, for the 40D, the mean is roughly constant (it drops a bit at 1600 ISO for 10m). For the 350XT, the mean goes down with increasing exposure duration. How on earth would you capture fewer photons in 10 minutes than you got in 1? Well, you didn't... Canon is shifting things.

I'm certainly not the only one to spot this and the problem then is that your flats will have one (very small) shift and your long lights will have another (much larger) shift. These shifts aren't just a simple addition / subtraction as they do seem to scale. In another article, I looked at the contrast in longer vs. shorter exposure shots and found a difference (I used the f-stop to equate the total # of photons captured). Thus, the contrast (aka amount of vignetting) will differ from this scaling. Heck, it may also differ based on the photon-transfer-curve kind of non-linearities you brought up. When I look at 10m CCD histograms, they're still showing all the data packed into a thin spike on the left of the histogram. When I look at 10m DSLR shots, they cover the whole histogram. It's quite possible that a lot more stretching is going on here in these long-exposure DSLR shots.

That makes correction of them difficult. MRAW is doing a histogram matching routine of some sort (the code is a bit tough to penetrate) to account for this. Good on 'em! While I'd not want it to do that on my cam, it seems to work wonders on the DSLRs there.


Myslím, že to mluví za vše

[Psion]

Pisou tam, ze Canon zrejme dela neco se snimkem na zaklade zastinenych oblasti snimace, ale to by snad nemelo ovlivnovat RAW, neb v RAWu jsou i tyto oblasti. Ale jestli jestli i pres jejich pritomnost je RAW uz upraveny, pak je to docela naprd...
Je evidentní, že CR2 není RAW v pravém slova smyslu, tak jako u Nikonu, nicméně na astro to je použitelné. Každopádně konečné řešení je chlazená kamera a na to přicházejí postupně všichni uživatelé DSLR.

[Alien_MasterMynd]

To evidentni je, ja ale reagoval na tu vec tykajici se temneho proudu a upravy snimku na jeho zaklade

[MP]

Dovoluji si oponovat, ono to tak evidentni neni. Dost o tom napsali primo lide od Canonu v dobach, kdy prvni CMOS senzory pro zrcadlovky vyvijeli. Jde o to, ze chip, slozeny jen z CMOS snimacich bunek, ma vlastnosti velice mizerne (viz levne webkamery a mobily). Ovsem, na rozdil od CCD, je to vlastne pole polovodicovych prvku - takovy velky integrovany obvod. Takze umoznuje krome bunek, citlivych na svetlo, zaintegrovat i dalsi soucastky. Senzory od Canonu maji u kazdeho pixelu nekolik tranzistoru navic, ktere nejen zesiluji signal (pak uz se nekumuluje sum v registrech chipu), ale funguji zaroven jako sumovy filtr. Proto se vystupni signal z hlediska sumu nechova "ciste statisticky", ale je v nem zamichana charakteristika tech filtru, pro kazdy pixel samostatnych. A samostatny zesilovac u kazdeho pixelu muze samozrejme take ovlivnit linearitu - kazdeho pixelu samostatne.

Proste na rozdil od CCD a levnych CMOS maji senzory od Canonu u kazdeho pixelu maly analogovy obvod, ktery "neco" dela. Takze v tomto smyslu RAW neni RAW, protoze to neni linearne digitalizovany zaznam signalu fotodetektoru, ale a druhou stranu je to (pravdepodobne) linearne digitalizovany vystup ze senzoru. Jen ten senzor ma trochu slozitejsi charakteristiky.

Je videt, ze nejvetsi problem, se kterym se Canon pere, je zajistit, aby se ty analogove obvody chovaly u vsech pixelu stejne. Ale s kazdym novym typem senzoru jim to jde lepe, z "levne nahrazky" CCD postupne udelali kvalitni snimaci prvek. Ale v teto souvislosti mne napada kacirska myslenka : co kdyz se pixely nechovaji stejne zamerne ? To kdyz Canon "programuje" pole zesilovacu pixelu pro kompenzaci jinych vad ? Treba elektroluminiscence ...

[Sasa3]

Jinak jsou zajimava i cisla o sumu Canonu. S rostoucim ISO vycitaci sum klesa, coz ukazuje na to, ze podstatny zdroj sumu vznika v procesu az po zesileni signalu. Mimochodem z tech cisel plyne, ze i z toho hlediska je prakticky jedno, jestli se foti pri ISO 200 nebo 1600. Sum u Canonu 350XT je pri ISO200 sice 11.5e-, kdezto u ISO1600 jenom 4e-. Jenze pri ISO 200 je mozne snimat 8x déle a tudíž mít při stejné celkové expoziční době 8x míň snímku. Prispevek k vyslednemu sumu bude u ISO1600 sqrt(8)=2.8x vetsi, coz presne vykompenzuje rozdil v sumu (4*sqrt(8)=11.3e-).

[MP]

To je zname, ze Canony i pri vysokem ISO sumi malo. Ale jde i o dynamicky rozsah - ten je u CMOS stale mensi, nez u CCD a zesilenim si ho jeste snizime - srazime horni hranici z urovne saturace senzoru na horni konec rozsahu prevodniku. V praxi to znamena prepalene hvezdy, mezi kterymi treba v Mlecne draze zanikaji mlhoviny. Takze ISO volim ne na minimum sumu, ale na maximalni dynamiku, coz u EOS 20D znamena priblizne ISO 400, jeste srovnatelne je ISO 800, dal uz rozsah viditelne klesa.

[Psion]

Je to vždycky kompromis mezi stráveným časem a kvalitou snímku. Já jdu raději cestou vyššího ISO a kratšího času pokud mám nepointovaný snímek, ale jinak je ISO 800 optimální. každopádně používám i inteligentní techniku pro odstranění šumu ze snímku.

Zřejmě ideální senzor bude ten, který bude mít 100% spolehlivé počítadlo dopadlých fotonů do každého z pixelů a pak to jenom sdělí v digitální podobě uživateli a SW doplní na základě toho jas pixelu. Odpadnou tedy veškeré vedlejší produkty samotného čipu a elektroniky a i přetékání elektronů v pixelu

[MP]

řejmě ideální senzor bude ten, který bude mít 100% spolehlivé počítadlo dopadlých fotonů do každého z pixelů a pak to jenom sdělí v digitální podobě uživateli a SW doplní na základě toho jas pixeluTim ses opet dotkl meho stareho napadu - pouzivat tak kratke expozice, aby na kazdy pixel dopadlo jen par fotonu (a na vetsinu zadne) a tech expozic udelat tisice. Podminkou je vysoke zesileni primo na chipu a nizky vycitaci sum, aby se z toho daly opravdu pocitat fotony. Tohle mne napadlo nikoliv v souvislosti s DSLR, ale kdyz jsem si pred lety hral s upravou tech citlivych CCD kamerek - tam uz jsem se tomu skoro blizil

Vyhodou je, ze se obejdes bez pointace - nahradi ji Registax, do ktereho nahazes ty tisice kratkych expozic. A stacil by jedno- nebo dvoubitovy prevodnik

[Sasa3]

To je zname, ze Canony i pri vysokem ISO sumi malo. Ale jde i o dynamicky rozsah - ten je u CMOS stale mensi, nez u CCD a zesilenim si ho jeste snizime - srazime horni hranici z urovne saturace senzoru na horni konec rozsahu prevodniku. V praxi to znamena prepalene hvezdy, mezi kterymi treba v Mlecne draze zanikaji mlhoviny. Takze ISO volim ne na minimum sumu, ale na maximalni dynamiku, coz u EOS 20D znamena priblizne ISO 400, jeste srovnatelne je ISO 800, dal uz rozsah viditelne klesa.

To s tim dynamickym rozsahem nechapu. Prece kdyz udelam 2 5ti minutove snimky pri ISO 1600 nebo jeden 10ti minutovy pri ISO800, tak na tom budu stejne.

[Sasa3]

Vyhodou je, ze se obejdes bez pointace - nahradi ji Registax, do ktereho nahazes ty tisice kratkych expozic. A stacil by jedno- nebo dvoubitovy prevodnik
Tahle myšlenka se mi líbí a v nějakém Sky&Telescope byly uveřejněny docela slušné snímky pořízené tímhle přístupem. Akorát tam psali, že skládání je problém pokud není  v zorném poli dostatečně jasná hvězda. Pak se totiž nemá čeho přesně chytit ten algoritmus.

[MP]

Prece kdyz udelam 2 5ti minutove snimky pri ISO 1600 nebo jeden 10ti minutovy pri ISO800, tak na tom budu stejneTo jo. Ale kdyz udelas 2 5minutove jen pri ISO 800, budes na tom, kupodivu, jeste lepe (s podminkou kvalitnich darkframu). Spodek rozsahu muzes zesilit v editoru a sum bude podobny, jako pri ISO 1600 bez zesileni a na hornim konci muzes upravit krivky tak, aby hvezdy nebyly prepalene, zatimco pri ISO 1600 budou saturovane a s temi bilymi kolecky nic neudelas.

Fakt to mam vyzkousene, dokud jsem nemel vyresenou pointaci, sekal jsem maximalne dvouminutove expozice klidne na ISO 3200, s pointaci jsem presel na ISO 1600, v poslednich dvou letech radeji na ISO 800 a v posledni dobe stale casteji na ISO 400

[Sasa3]

To jo. Ale kdyz udelas 2 5minutove jen pri ISO 800, budes na tom, kupodivu, jeste lepe (s podminkou kvalitnich darkframu). Spodek rozsahu muzes zesilit v editoru a sum bude podobny, jako pri ISO 1600 bez zesileni a na hornim konci muzes upravit krivky tak, aby hvezdy nebyly prepalene, zatimco pri ISO 1600 budou saturovane a s temi bilymi kolecky nic neudelas.

To jo, 2 5ti minutové expozice mají samozřejmě větší dynamický rozsah než jedna 10ti minutová pří stejném ISO (ne ovšem faktorem 2x, ale jenom o 1.4x, což je daň za to, že se snímek musel vyčíst 2x). Ale stejně tak můžu říct, že udělám 4 snímky po 2.5minutách při ISO 1600 a zase na tom budu stejně. Můj dotaz směřoval k tomu, že nechápu jaký vliv má volba ISO na dynamický rozsah.