Kamera dengan respons cahaya linier yang baik untuk akurasi fotometrik?

Saya ingin memotret kamar dan ruang dalam ruangan, dan area tertutup di luar ruangan, dan mendapatkan pengukuran pencahayaan yang baik. Sumber cahaya adalah matahari, langit, dan buatan. Kegunaan lain adalah memotret materi berdampingan dengan berbagai reflektifitas, untuk mendapatkan ukuran akurat reflektifitas tersebut.

Saya dapat menangani fisika - watt per meter persegi steradian dan semua itu. Saya hanya perlu kamera di mana saya bisa memastikan nilai piksel sebanding dengan pencahayaan fisik - tidak ada koreksi gamma bawaan atau kurva atau perangkat tambahan lainnya dll.

Saya bisa menggunakan RAW tetapi saya lebih suka menggunakan format biasa untuk ukuran yang lebih kecil. Tentu format 8-bit / channel akan memberi saya hanya 256 nilai berbeda; Saya dapat hidup dengan itu, karena saya dapat secara luas mengurung eksposur. Tidak ada mosi yang perlu dikhawatirkan.

Kamera rak mana yang paling cocok untuk penggunaan ini? Atau sebagai alternatif, bagaimana cara menguji kamera yang diberikan untuk linearitas dan akurasi?

Sepertinya Anda membutuhkan perangkat pencitraan ilmiah. Saya diberi tahu ketika saya bekerja dengan hal-hal ini bahwa perangkat pencitraan CCD kelas ilmiah adalah perangkat paling linier yang dikenal manusia, berbeda dengan pencitraan yang dibahas oleh @Guffa. Saya berbicara tentang kamera yang dibuat oleh fotometrik, pco (sensicam), atau perangkat yang dibuat untuk astrofotografi atau mikroskop.

Pencitra ini berbeda dari perangkat pencitraan kelas komersial karena:

• Tanpa lensa. Anda harus menyediakannya; ini adalah pendeteksi murni. Mount biasanya adalah mount C atau F.
• Tidak ada piksel panas atau piksel dingin (setidaknya dalam kisaran $ 20k / chip). Jika ada, kembalilah ke pabrikan untuk mendapat pengganti.
• Beberapa tahun yang lalu, 1280x1024x8fps dianggap sangat baik. Mungkin mereka menjadi lebih besar sejak itu, saya tidak tahu.
• Anda dapat bin (menggabungkan piksel untuk meningkatkan sensitivitas perangkat, dan mengurangi resolusi spasial).
• Logika untuk membaca piksel dari perangkat sangat bagus. Pada perangkat yang lebih lama (lebih dari sepuluh tahun), ada sedikit kesalahan ketika memindahkan nilai piksel dari satu piksel ke berikutnya untuk membaca nilai pada konverter Analog / Digital di tepi chip. Kesalahan itu pada dasarnya nol di perangkat modern. Bandingkan ini dengan pencitra CMOS, di mana pembacaan terjadi pada setiap piksel (sehingga konversi A / D mungkin tidak sama dari piksel ke piksel).
• Chip didinginkan, biasanya hingga -20 hingga -40 C, sehingga dapat meminimalkan noise.
• Bagian dari spesifikasi pabrikan adalah Efisiensi Kuantum, atau persentase kemungkinan foton akan dikonversi menjadi elektron dan direkam. CCD backthinned mungkin memiliki QE sekitar 70-90% untuk foton hijau (450nm), sedangkan yang lain mungkin lebih dalam kisaran 25-45%.
• Pencitra ini murni hitam dan putih, merekam spektrum yang ditunjukkan oleh pabrikan dan dapat masuk ke rentang IR dan UV. Sebagian besar kaca akan memotong UV (Anda harus mendapatkan kaca atau kuarsa khusus untuk melewatinya), tetapi IR mungkin akan membutuhkan lebih banyak penyaringan.

Jumlah perbedaan ini berarti bahwa nilai setiap piksel berkorelasi sangat tinggi dengan jumlah foton yang mengenai lokasi fisik piksel. Dengan kamera komersial, Anda tidak memiliki jaminan bahwa piksel akan berperilaku sama seperti satu sama lain (dan pada kenyataannya, itu adalah taruhan yang baik bahwa mereka tidak), atau bahwa mereka berperilaku dengan cara yang sama dari gambar ke gambar.

Dengan perangkat kelas ini, Anda akan tahu jumlah fluks yang tepat untuk piksel apa pun, dalam batas noise. Rata-rata gambar kemudian menjadi cara terbaik untuk menangani noise.

Tingkat informasi itu mungkin terlalu banyak untuk apa yang Anda inginkan. Jika Anda perlu naik kelas komersial, maka inilah cara untuk melakukannya:

• Dapatkan chip pencitraan Sigma (Foveon). Ini awalnya dibuat untuk pasar pencitraan ilmiah. Keuntungan dari chip ini adalah bahwa setiap piksel berwarna merah, hijau, dan biru saling tumpang tindih, daripada menggunakan sensor Bayer, di mana pola piksel tidak tumpang tindih.
• Gunakan kamera ini hanya pada iso 100. Jangan pergi ke iso yang lain.
• Tempatkan kamera di depan sumber cahaya dari output yang diketahui pada jarak yang diketahui. Semakin datar iluminasi ini (yaitu, bergerak dari ujung ke ujung kamera), semakin baik.
• Rekam gambar pada waktu bukaan tertentu, dan kemudian modifikasi waktu bukaan untuk mengubah fluks semu pada sensor, atau ubah sumber cahaya Anda.
• Dari rangkaian gambar ini, buat kurva yang menunjukkan nilai piksel rata-rata dalam warna merah, hijau, dan biru untuk fluks yang diketahui. Dengan begitu, Anda dapat menerjemahkan intensitas piksel ke fluks.
• Jika Anda memiliki profil iluminasi yang benar-benar datar, Anda juga dapat menggambarkan perilaku dropoff tepi lensa Anda.

Dari sini, Anda dapat mengambil gambar sebuah ruangan (atau sesuatu yang lain) dalam kondisi terkontrol di mana Anda tahu apa jawabannya dan memvalidasi kurva Anda.

Saya pikir sebagian besar kamera akan bekerja untuk ini, asalkan mereka menghasilkan file RAW (atau DNG) dan mereka memiliki pengaturan eksposur manual.

Jika Anda tidak menggunakan format RAW, gambar akan diproses. Ini biasanya berarti bahwa beberapa kurva diterapkan, dan itu selalu berarti bahwa Anda kehilangan beberapa informasi. Format RAW biasanya memiliki resolusi data yang lebih tinggi (misalnya 12 bit per piksel, bukan 8), dan kompresi JPEG membuang banyak informasi.

Saya tidak berpikir bahwa Anda bisa mendapatkan hasil yang sepenuhnya linier dari kamera apa pun, chip tidak dirancang dengan respons yang sepenuhnya linier sebagai aspek yang paling penting. Jadi, Anda masih membutuhkan kurva penyesuaian untuk menerjemahkan nilai piksel menjadi nilai luminance. Anda dapat memotret skala abu-abu untuk menentukan respons untuk setiap nada.

Anda harus menggunakan pengaturan manual di kamera untuk mendapatkan hasil yang konsisten. Anda dapat memiliki pengaturan berbeda untuk jumlah cahaya yang berbeda, tetapi karena responsnya tidak sepenuhnya linier, saya pikir Anda memerlukan kurva penyesuaian terpisah untuk setiap pengaturan.

Jika Anda harus memotret JPEG, pastikan kamera memiliki pengaturan gambar yang dapat disesuaikan dengan baik. Turunkan kontras, dan segala jenis highlight atau koreksi bayangan dimatikan.

Misalnya, pada kamera saya, jika saya memotret mode Alami dengan Kontras-4, Ketajaman-4, itu dekat dengan linier. Lihat apakah Anda dapat bertanya dpreview bagaimana tes mereka dibuat, atau cukup periksa semua ulasan mereka seperti yang mereka lakukan memiliki kurva nada. Dari apa yang saya kumpulkan, sebagian besar produsen lain (di kelas saya) tidak mengizinkan sorotan tanpa kompensasi linear sejauh Pentax. Lihat tautan di bawah Dynamic Range compareddanContrast