Mengapa kamera menggunakan eksposur tunggal daripada mengintegrasikan di banyak bacaan yang sangat cepat?

Saya tidak pernah mengerti mengapa kamera memerlukan rana dengan kecepatan tertentu dan mengapa ini tidak dapat disesuaikan dalam pemrosesan pasca. Saya pikir sensor ini bekerja dengan cara yang tidak terpisahkan: mereka menghemat jumlah cahaya yang mencapai mereka selama rana terbuka. Tetapi mengapa mereka tidak bisa bekerja dengan cara yang berbeda?

Dalam pikiran saya, saya memiliki ide ini: mengatur kecepatan rana menjadi terbuka untuk waktu yang lama, lebih dari yang Anda butuhkan ... misalnya di siang hari atur ke 1 detik, tekan tombol Anda, rana terbuka dan sensor mulai untuk merekam, tetapi dengan cara yang berbeda: itu akan menghemat jumlah cahaya yang mencapai setiap 0,001 detik selama 1 detik. Dengan cara ini saya memiliki informasi lebih lanjut, sebenarnya saya memiliki 1000 frame yang direkam dalam 1 detik dan dalam postprocessing saya dapat memilih untuk mengintegrasikan hanya sepuluh yang pertama, untuk mensimulasikan tembakan dengan 0,01 detik, atau seratus pertama, untuk mensimulasikan tembakan dengan 0,1 paparan kedua

Baik menggunakan pemrosesan yang canggih atau dengan memilih area secara manual, saya bahkan dapat memutuskan untuk menggunakan eksposur yang berbeda untuk berbagai bagian gambar akhir, misalnya eksposur 0,1 detik untuk tanah dan 0,03 untuk langit, menggunakan 100 bingkai untuk langit dan 30 frame untuk langit.

Apakah masuk akal? Mengapa kamera tidak bekerja dengan cara ini?

Masalahnya adalah kecepatan pembacaan. Anda tidak dapat membaca seluruh sensor dengan cukup cepat agar ini berfungsi dalam kasus umum. Bahkan jika kamu bisa. akan ada efek yang merugikan pada kualitas gambar karena Anda akan menerapkan noise baca-ulang berulang kali.

Setidaknya dengan sensor CMOS Anda dapat membaca di lokasi acak tetapi dengan sensor CCD setiap baris digeser ke berikutnya untuk melakukan pembacaan. Inilah sebabnya ketika lampu terlalu terang Anda mendapatkan garis-garis vertikal dalam pratinjau kamera menggunakan CCD.

Lalu ada alasan mengapa fotografer memilih kecepatan rana : untuk membekukan waktu. Orang-orang hampir selalu menjadi buram jika Anda tidak menghentikan rana cukup cepat.

Saya pikir mereka bisa bekerja seperti itu, tetapi ada dua masalah besar:

1. Saat sensor bekerja sekarang, baca noise hanya terjadi satu kali. Dengan banyak pembacaan yang sangat singkat, pembacaan derau akan diperparah.
2. Hanya ada lebih banyak data daripada yang bisa kami tangani. Ini adalah masalah dalam membaca sensor (terlalu banyak data untuk dibaca) dan menghasilkan file RAW akan lebih besar dari yang ada sekarang.

Dalam pertanyaan awal Anda, Anda menggunakan ¹⁄₁₀₀th of second sebagai contoh. Itu sebenarnya bukan kecepatan rana yang sangat panjang sekali, dan sudah 10 × di mana kita berada dengan kamera saat ini. Agar ini benar-benar bermakna, kita membutuhkan teknologi sampai titik di mana sensor dibaca 10 hingga 100 kali lebih cepat dari itu - yang memperparah masalah secara signifikan.

Masalah kedua akan diselesaikan oleh hukum Moore dalam satu atau dua dekade, dan yang pertama mungkin juga, karena elektronik menjadi lebih kecil dan lebih tepat. Untuk saat ini, itu tidak praktis.

Olympus OM-D E-M5 sebenarnya memiliki fitur di mana ia menunjukkan eksposur "berkembang" dalam eksposur lama, tetapi itu menghindari masalah di atas dengan membutuhkan minimal setengah detik antara membaca: itu hanya berguna untuk eksposur panjang.

Tetapi, di masa depan, dengan elektronik yang lebih baik, semua kamera mungkin akan bekerja dengan cara ini, dan dengan lebih banyak penyimpanan yang tersedia, mereka mungkin juga merekam secara terus menerus. Tombol "shutter" hanya akan berfungsi untuk menandai bagian dari aliran sebagai hal yang menarik, untuk pengembangan selanjutnya. Dan sementara kita berada di sana, parit lensa dan buat ini menjadi kamera lapangan 360º; membingkai, bukaan, dan fokus dapat dipilih setelah fakta juga, membuang kebijaksanaan konvensional tentang dasar-dasar kamera sepenuhnya keluar jendela

Seperti yang banyak orang sebutkan, ada aspek kecepatan baca dari ini. Sirkuit pencitraan tidak bisa begitu saja "memperoleh" nilai-nilai piksel sensor secara instan, mereka harus dibaca baris demi baris.

Kemudian, Anda juga harus memikirkan ke mana perginya nilai pembaruan piksel ini. Bahkan dengan beberapa kompresi, dengan asumsi entropi rendah dari frame-frame selanjutnya relatif terhadap frame-frame sebelumnya, mereka akan memakan banyak ruang. Dan juga, data yang terjadi tidak terlalu kompresibel akan memperlambat seluruh proses turun - karena kompresibilitas kerangka baru relatif terhadap yang lama tidak dapat dijamin, sistem masih perlu memiliki bandwidth yang cukup untuk menutupi skenario terburuk tanpa menurunkan kualitas.

Akhirnya, (dan ini agak klise), efek dari ketidaksetaraan Heisenberg, atau prinsip ketidakpastian, perlu dipertimbangkan. Di setiap sampel, kami memiliki tingkat ketidakpastian tentang pengukuran. Dengan mengambil sampel sangat banyak (masing-masing dengan mana kita tampaknya memiliki kepercayaan diri rendah, jika tidak kita bisa memilih satu frame dari seribu atau lebih), kita memperoleh ketidakpastian pada setiap frame tersebut, bukan hanya sekali. Ini akan diperparah ketika menggabungkan beberapa frame, dan sekarang ketidakpastian maksimum dikalikan dengan jumlah frame Anda menyusun gambar akhir dengan. Dalam skenario terburuk, ini dapat menurunkan gambar jauh.

Meskipun ide Anda menarik, ada beberapa alasan mengapa itu tidak berhasil.

Ukuran file: Pikirkan seberapa besar file gambar yang dihasilkan. 8mp SLR saya memberikan file berukuran sekitar 3mb. Jika itu mengambil 100 gambar setiap kali saya menekan tombol, saya akan mengambil 300MB di kartu saya. Kartu akan terisi terlalu cepat. Juga, ini hanya angka untuk kamera saya, yang memiliki resolusi yang relatif rendah. Untuk kamera pro ukurannya bisa dua kali lipat atau tiga kali lipat. Di Raw, ukurannya bisa meningkat sekitar tiga kali lipat. Pada akhirnya, saya pro shooting Raw bisa berakhir dengan lebih dari 3GB per tembakan.

Eksposur: Terkadang, kamera perlu memaparkan lebih dari 1/100 detik. untuk mendapatkan jumlah cahaya yang tepat. Jika Anda memotret dalam cahaya yang terlalu rendah, gambar yang dihasilkan akan kurang terang dan berpotensi tidak dapat digunakan. Anda tidak bisa hanya menggabungkan gambar untuk menebus ini, karena Anda tidak dapat menemukan data yang tidak ada.

Noise: Saat sensor memanas, mereka menampilkan fenomena yang dikenal sebagai noise. Ini adalah bintik dari piksel-piksel berwarna acak yang tampak di beberapa foto. Jika sensor terus bekerja selama sedetik, tingkat kebisingan akan naik dengan cepat, berpotensi mengarah ke gambar yang tidak dapat digunakan.

Kecepatan Tulis Kartu: Kartu memori dibatasi seberapa cepat mereka dapat menambahkan informasi. Ini dikenal sebagai kecepatan menulis mereka. Untuk menangani file sebesar ini, kartu akan membutuhkan kecepatan menulis yang cepat. Kartu-kartu ini bisa sangat mahal.

Jadi, untuk meringkas, ini adalah ide yang menarik, tetapi satu dengan beberapa rintangan besar di jalannya.

Saya harap ini membantu.

Dapat dicatat bahwa sejak pertanyaan ini diajukan, ide ini telah agak diimplementasikan dalam (setidaknya beberapa) smartphone.

Karena batas teknologi tidak meningkat sebanyak itu, tentu saja terbatas pada paparan yang sangat lama dalam cahaya yang sangat rendah (misalnya, astrofotografi). Fakta bahwa perangkat lunak menumpuk banyak eksposur n-detik terlihat jika ada gerakan dalam bingkai (Mereka akan memiliki beberapa diskontinuitas sedikit pada pembacaan).

Penumpukan bahkan dapat dilihat secara real time di layar karena gambar 'hasil' tampak semakin cerah.

Ada kamera yang pada dasarnya bekerja seperti itu. Cari kamera High Dynamic Range (HDR). Yang paling murah bekerja dengan mengurung paparan, pada dasarnya mengambil dua atau empat eksposur yang berbeda, kemudian menggabungkannya dalam perangkat lunak internal mereka ke dalam gambar terpadu. Anda sebenarnya dapat melakukan ini dengan kamera apa pun, menggunakan perangkat lunak eksternal .

Pemahaman saya tentang bagaimana kamera HDR high-end bekerja adalah mereka pada dasarnya secara dinamis menghitung waktu eksposur otomatis yang terpisah untuk setiap piksel individu, dan menggunakannya untuk menentukan kecerahan adegan yang sebenarnya. Itu memecahkan masalah memiliki berton-ton data untuk setiap piksel, pada dasarnya Anda hanya menyimpan waktu pencahayaan dan nilai warna ketika melintasi ambang kecerahan tertentu. Jelas, ini membutuhkan perangkat keras dan perangkat lunak yang jauh lebih kompleks untuk dapat memperbaikinya.

Ada beberapa jenis jendela yang berbeda tetapi yang utama adalah jendela mekanis dan elektronik (sensor dihidupkan / dimatikan).

Sebagian besar DSLR menggunakan shutter pesawat fokus sementara kamera video menggunakan shutters elektronik. Jadi, meskipun kedengarannya seperti apa yang ingin Anda lakukan dalam mengintegrasikannya, ada cara lain untuk mencapainya.

Alasan utama rana adalah untuk pemaparan, prinsip dasar fotografi.

Anda mungkin dapat mengatur sesuatu sebagai contoh. Anda mungkin ingin melihat tanda kurung atau jika itu tidak cukup, tethering.

0,01 = 1/100 dan kecepatan rana yang baik. Sebagian besar kamera mendukung kecepatan hingga 1/8000 detik.

Hanya di bagian terakhir Anda:

katakanlah itu menghemat jumlah cahaya yang mencapai setiap 0,01 detik selama 1 detik.

Anda masih harus memikirkan paparan untuk tembakan itu, setiap 0,01 detik.

Selain dari poin yang dibuat orang lain - apa yang akan terjadi pada paparan?

misalnya dengan kamera konvensional saya, eksposur 1 detik adalah apa yang saya perlukan untuk bidikan yang diberikan. Pada dasarnya ini berarti cahaya bernilai 1 detik yang direkam oleh sensor dalam sekali jalan.

Ok, mari kita pergi ke saran yang Anda buat, kamera merekam cahaya bernilai 0,001 detik 1000 kali. Semua gambar ini kurang terang dan karenanya tidak berguna. Jika saya menumpuknya, saya tidak mendapatkan gambar yang sama dengan kamera konvensional saya karena penumpukan tidak memperbaiki kekurangan gambar. Untuk mendapatkan apa pun di dekat paparan yang benar, saya memerlukan aperture yang sangat lebar, yang (bahkan jika Anda dapat menemukan lensa yang cocok) akan memiliki masalah lain - kedalaman bidang dll. Jika Anda bermaksud bahwa sensor akan cukup sensitif untuk benar-benar menangkap cukup cahaya dalam 0,001 detik sehingga gambar tidak akan terlalu terang kita akan memiliki masalah parah dengan noise. Gagasan yang Anda sebutkan untuk menyertakan / mengecualikan frame untuk mendapatkan eksposur berbeda sudah ditangani dalam PP dengan slider eksposur.

Anda dapat mencoba ide Anda dengan memotret dengan rana pendek (seperti yang Anda sarankan) dan kemudian menumpuknya dalam perangkat lunak HDR atau perangkat lunak startrail.

Hal-hal pemrosesan pos yang Anda sebutkan tentang mengambil tanah dan langit dengan eksposur berbeda untuk menyeimbangkan gambar sudah dapat diperbaiki dalam PP dengan kontrol bayangan / sorot dan / atau perpecahan toning.

Juga, pikirkan tentang aksi fotografi seperti motorsport di mana saya perlu rana panjang sementara panning untuk memberikan rasa kecepatan dan gerakan. Jika saya mengatakan 200 gambar dengan waktu rana yang sangat kecil, saya tidak akan menangkap gambar yang kabur dan efek dari pemotretan tidak berfungsi.