Apakah f-stop dan waktu pencahayaan dibatalkan dengan sempurna?

Saya memotret adegan dengan elemen putih dan hitam di dalamnya. Mulai dari pemberhentian f / 22, saya memperlebar aperture one stop dan mengurangi waktu pencahayaan dengan faktor 2, mengambil gambar, dan terus melakukan ini untuk semua pemberhentian f pada lensa. Harapan saya adalah bahwa penghitungan mentah harus tetap sama di dalam wilayah putih atau wilayah hitam karena mengurangi separuh waktu pencahayaan mengimbangi pelebaran bukaan . Tetapi ketika saya memilih wilayah putih dan rata-rata pikselnya dihitung untuk setiap gambar, ada variabilitas di antara gambar(standar deviasi dari perhitungan baku adalah ~ 5% dari rata-rata). Hal yang sama jika saya memilih dan rata-rata wilayah hitam. Saya tidak dengan sengaja mengubah apa pun (pencahayaan, posisi kamera), dan kamera adalah CMOS ilmiah. Apa yang dapat menyebabkan variasi ini: kebisingan, atau sesuatu yang lebih sistematis?

Ini adalah perilaku normal, yang disebabkan oleh:

1. Ketidaksempurnaan bukaan. Biasanya ada variasi dari proses teknologi yang menyebabkan tidak memiliki ukuran lubang yang tepat. Pada lensa 50mm f4 Anda harus memiliki pembukaan 12.5mm, tetapi bisa 12.4mm atau 12.6mm
2. Ketidaksempurnaan dalam kecepatan rana. Rana juga merupakan unit mekanis dan berdasarkan pada beberapa faktor seperti suhu, seberapa akurat bilah dan elemen lainnya di dalam, kecepatannya tidak akan 1/100 tetapi dapat 1/100 atau 1/90an.
3. Hal yang sama berlaku untuk sensor itu sendiri (dari sudut pandang elektronik)

Pada akhirnya bahkan dua foto berturut-turut dapat memiliki eksposur yang berbeda (sedikit).

Dan tambahkan fluktuasi sumber penerangan Anda ...

Secara teori, ya - berhenti bisa dipertukarkan. Dalam prakteknya, mereka tidak membatalkan dengan sempurna untuk menyelesaikan presisi.

standar deviasi dari perhitungan baku adalah ~ 5% dari rata-rata

Dalam istilah fotografi, ini pada dasarnya bukan apa-apa . Itu jauh di bawah persepsi manusia, dan bahkan ketika perbedaannya terlihat, alur kerja yang umumnya diharapkan melibatkan bekerja dengan setiap gambar secara individual, sehingga fotografer dapat mengkompensasi baik di lapangan atau pasca-produksi.

Kamera yang dimaksudkan untuk fotografi bukanlah alat pengukur; menggunakannya seperti itu membuat Anda kecewa. Membuat perangkat jauh lebih tepat akan jauh lebih mahal dan tidak memberikan manfaat bagi target pasar. Bahkan jika Anda memiliki kamera yang dibuat untuk tujuan ilmiah, toleransi khusus ini mungkin tidak berada dalam bidang yang relevan.

Jika Anda mencoba untuk mendapatkan kesempurnaan untuk sesuatu seperti selang waktu atau serangkaian foto lain, pasca-pemrosesan untuk meredakan fluktuasi adalah taruhan terbaik Anda.

Jawaban singkatnya adalah ya ... mereka membatalkan. Namun ada beberapa nuansa.

Setiap kali diameter lingkaran bertambah (atau berkurang) dengan faktor yang sama dengan akar kuadrat dari 2 (sekitar 1,4) luas lingkaran itu persis dua kali lipat (atau dibelah dua jika dikurangi). Angka-angka f-stop semua didasarkan pada kekuatan akar kuadrat dari 2 (misalnya f / 1 = √2 ^ 0; f / 1.4 = √2 ^ 1; f / 2 = √2 ^ 2; f / 2.8 = √ 2 ^ 3; dll.)

Paparan rana lebih intuitif. 1/500 detik jelas setengah selama 1/250 detik, dll.

Nuansa:

Kamera melakukan sedikit pembulatan. Misalnya, jika Anda memiliki lensa 100mm, mungkin tidak tepat 100mm (tapi mungkin tidak jauh) dan saat Anda memfokuskan kembali, lensa mungkin melakukan sedikit pernapasan fokus (untuk lensa yang bagus yang tetap dengan 5% dari panjang fokus yang dinyatakan. .. tetapi beberapa lensa memiliki masalah pernapasan fokus yang agak kuat ... misalnya 30%. Ketika ini terjadi, itu berarti f-stop tidak sepenuhnya akurat.

F-stops tidak sepenuhnya akurat. Tetapi mereka "cukup dekat" sehingga margin kesalahan tidak akan mempengaruhi paparan dengan cara yang nyata.

Ada masalah lain. Saat Anda memotret dengan sangat terhenti (mis. F / 22), semua cahaya berasal dari area yang sangat kecil di dekat pusat sumbu lensa dan didistribusikan ke sensor secara lebih merata. Saat Anda memotret dengan lebar terbuka, cahaya datang dari berbagai sudut. Area sensor dekat pusat dapat mengumpulkan cahaya dari banyak sudut, tetapi area sensor dekat tepi atau sudut lebih terbatas pada jumlah jalur cahaya yang dapat diambil melalui lensa untuk mencapai tempat tertentu. Ini menghasilkan vignetting. Jadi, sementara Anda dapat mengambil dua foto menggunakan "eksposur setara" (memperdagangkan penghentian bukaan untuk penghentian durasi rana), perubahan dalam pola vignetting dapat menyebabkan piksel memiliki jumlah cahaya yang dikumpulkan berbeda tergantung pada piksel yang Anda pilih untuk diperiksa.

Saya pikir itu tidak disebutkan: dengan peningkatan waktu pemaparan muncul peningkatan dalam thermal Shot Gelap noise. Anda dapat membaca lebih lanjut di sini , misalnya

Berkenaan dengan masalah sistematis: Anda mempertimbangkan bahwa dengan membuka kedalaman bukaan fokus berkurang dan dengan demikian batas bagian pemandangan tidak fokus kabur? Juga dengan lubang kecil Anda mungkin mendapatkan kabur karena difraksi.

Jika Anda memiliki rana mekanis, Anda sebenarnya bisa mendapatkan difraksi dengan lubang besar dari waktu rana pendek yang dihasilkan ketika sejumlah besar waktu pemaparan dihabiskan di dekat setidaknya satu dari tirai rana yang bergerak melintang.