Apa yang saya memotret DI DALAM kamera saya?

Saya telah bereksperimen dengan fotografi cahaya rendah. Saya telah memotret sesuatu yang aneh di dalam kamera saya dan tidak benar-benar tahu apa itu. Ini adalah gambar yang awalnya diambil ...

Tampak cukup tidak menyenangkan. Setelah beberapa pemrosesan, saya menemukan yang berikut ...

Apa itu?

Beberapa backgound. Ini diambil dengan Nikon D80 diatur ke ISO 3200 dan paparan 30 detik waktunya. Format gambar adalah RAW. Ada lensa zoom f2.8 - 4, 24 - 85mm yang dipasang (besar - dan saya akan membahasnya nanti). Gambar disamakan dan kurva direntangkan oleh (a) GIMP. Semua gambar adalah / format RAW atau PNG sehingga tidak boleh ada artefak JPEG di sana. Jadi saya punya beberapa pertanyaan.

1. Apa yang menyebabkan bit putih di bagian atas gambar? Itu tidak berdarah terang. Gambar diambil dengan tutup lensa menyala, dengan kamera di dalam laci lemari arsip baja, di garasi gelap saya di malam hari. Itu tidak berdarah terang. Selanjutnya, untuk mengkonfirmasi ini, saya benar-benar mengambil 2 frame, membalikkan kamera ke atas ke view finder-nya. Bit putih ini selalu menuju pencari tampilan.

2. Apa lingkaran parsial terlihat di sebagian besar bingkai? Apakah ini gambar termal? Saya percaya bahwa kamera berbasis sensor CMOS dapat melihat sedikit ke band IR dekat. Lensa cukup besar dan mungkin lebih hangat daripada bodi kamera utama. Apakah jawaban untuk pertanyaan (1) juga termal. Bagian atas kamera memiliki banyak kontrol dan bit di sana.

3. Apa yang menyebabkan garis vertikal pada gambar? Apakah ini ada hubungannya dengan filter Bayer atau pengalamatan linier masing-masing photodetektor CMOS?

4. Apa yang menyebabkan tambalan ungu dan hijau? Saya menyadari bahwa ini bukan warna yang sebenarnya, tetapi meskipun demikian mereka mewakili variasi intensitas skala makro di seluruh bingkai.

Adakah pikiran?

Pertama, pahami beberapa hal:

Meskipun kita menyebutnya "kamera digital," proses mengubah foton menjadi angka sepenuhnya analog. Sirkuit analog mengambil segala kebisingan dari lingkungannya.

Kebisingan bukanlah satu nilai konstan, itu kisaran mereka yang keluar pada tingkat yang disebut lantai kebisingan . Pemrosesan yang Anda lakukan pada gambar sebaliknya-hitam merentangkan segala yang ada di bawah lantai derau, yang sebagian besar hampir mendekati hitam, melintasi seluruh spektrum gelap-ke-terang di setiap saluran. Histogram sebelum dan sesudah pemrosesan akan menunjukkan hal itu.

Apa yang menyebabkan bit putih di bagian atas gambar?

Dugaan saya adalah termal, mungkin bagian bawah kamera sedikit lebih hangat untuk beberapa alasan daripada bagian atas. Pemrosesan Anda akan membesar-besarkan ini.

Apa lingkaran parsial terlihat di sebagian besar bingkai?

Itu bisa apa saja. Sensor bisa mengambil IR filter low-pass yang terlewat dan Anda sedang melihat tutup lensa Anda. Ini bisa merupakan hasil dari cacat yang disebabkan ketika sensor diambil dari belakang dengan cangkir hisap selama perakitan atau jumlah menit stres yang ditempatkan di atasnya oleh bagian penahan. Saya yakin Nikon tahu, tetapi mengingat seberapa jauh kebisingannya, itu tidak layak untuk diperhatikan atau diperhitungkan dalam desain sisa kamera.

Apa yang menyebabkan garis vertikal pada gambar?

Dalam kondisi ini, teori terbaik adalah bahwa beberapa rangkaian jam di dalam tubuh mendorong sedikit arus ke salah satu bagian analog secara teratur. Jika Anda melihat tutorial konversi D80 IR ini , Anda akan melihat bahwa ada komponen pada papan yang sama dengan sensor dan lainnya dekat pada papan utama di belakangnya. Ada banyak peluang untuk kebocoran semacam itu.

Apa yang menyebabkan tambalan ungu dan hijau?

Sensor dalam kamera digital paling berisik di saluran biru , dan jika Anda melihat komposisi RGB ungu, ada lebih banyak biru daripada merah atau hijau. Tambalan yang lebih hijau mungkin merupakan akibat dari beberapa bagian kamera yang lebih ribut dengan cara yang berbeda. Sekali lagi, pemrosesan Anda melebih-lebihkan perbedaan ini. Sebagian besar warna sebenarnya sangat dekat dengan hitam sehingga Anda tidak akan pernah melihatnya sebaliknya.

Mungkin itu mewakili variasi kecil dari suhu sensor.

Sensor panas menghasilkan lebih banyak noise daripada yang dingin.

Perbedaan suhu yang kecil dapat dijelaskan oleh adanya komponen elektronik, atau cara sensor bersentuhan dengan bagian lain, yang memungkinkan pembuangan panas lebih banyak atau lebih sedikit.

Beberapa tautan terkait:

http://en.wikipedia.org/wiki/Image_noise#Sensor_heat

http://www.zodiaclight.com/astrophotography/chipHeating5.htm

https://thephoblographer.wordpress.com/2010/01/22/freeze-your-camera-get-better-high-iso/

(Saya mungkin akan mencoba ini sendiri, lihat apakah kita dapat memperoleh pola yang sama!)

Sunting

Setelah beberapa diskusi dalam komentar, tampaknya sensor itu sendiri dapat menghasilkan sejumlah panas yang signifikan (terima kasih kepada Davidmh dan Chris H).

Saya sudah mencobanya dengan kamera saya. Olympus EM-1, Iso 200, 60s, F2.8. Gambar mentah kemudian diproses di Lightroom. Kamera berada dalam kegelapan total, tentu saja, pada suhu kamar (18 ° C) Inilah hasilnya:

Saya akan mengatakan ... baik, tidak terlalu konklusif! Adakah yang bisa melihat sesuatu? Tentu saja, ini kamera yang berbeda. Kita harus mencoba dengan yang lain D80 untuk melihat apakah itu khusus untuk model ini.

Ini pada dasarnya kebisingan, tetapi dari beberapa mekanisme berbeda. Pertimbangkan amplifikasi ekstrim detail kecil yang harus Anda terapkan untuk mendapatkan gambar ini. Ada beberapa sumber kebisingan di sini.

Butir keseluruhan adalah suara acak dari masing-masing sensor. Ini akan terjadi. Setiap sensor memiliki noise acak hingga yang ditambahkan ke sinyal apa pun yang diukurnya.

Garis-garis vertikal adalah noise pola sensor. Tidak ada yang pasti, termasuk geometri dan parameter lain dari sensor saat diproduksi. Sensor adalah array persegi panjang, dan beberapa jenis kesalahan posisi dan ukuran matriks akan muncul sebagai garis-garis vertikal dan horizontal. Mengapa Anda menunjukkan garis-garis vertikal lebih mungkin berkaitan dengan struktur yang tepat dari sensor itu. Perhatikan bahwa ada beberapa steak horizontal juga, tetapi kurang jelas.

Bagian putih di atas mungkin merupakan perbedaan termal kecil antara bagian bawah dan atas sensor. Sekali lagi, Anda telah sangat memperkuat sinyal noise kecil, sehingga ini dapat dihasilkan dari sebagian kecil derajat C. Elektronik harus berada di suatu tempat di kamera, dan akan menyebabkan sedikit lebih hangat di sana daripada di tempat lain. Beberapa gradien termal pada sensor tidak mungkin dihindari, dan tidak keluar dari garis pada perbesaran ekstrim dari kebisingan ini.

Pola "D ganda" secara keseluruhan adalah bagian dalam penutup lensa Anda. Ini sebenarnya adalah sebuah bukti rasio sinyal terhadap noise yang rendah dari sensor ini yang dapat mem-image bagian dalam tutup lensa sama sekali. Lihatlah bagian dalam tutup lensa dan Anda akan melihat pola ini. Coba percobaan lagi dengan tutup lensa diputar 90 ° dan Anda akan melihat gambar skala besar diputar 90 °.

Anda mungkin bertanya-tanya bagaimana itu bisa memotret pengambilan lensa ketika Anda sangat berhati-hati untuk menghilangkan cahaya dari sekitar kamera. Jawabannya adalah bahwa itu bukan cahaya tampak, bayangkan lenscap. Gambar dibentuk oleh dekat IR, dan berasal dari perbedaan suhu kecil dan karakteristik emisi benda hitam dari berbagai bagian tutup lensa. Radiasi benda hitam selalu ada di sekitar kita, dan dipancarkan oleh setiap objek yang tidak pada suhu 0 absolut. Ini termasuk struktur internal kamera Anda, lensa, dan tutup lensa. Objek pada suhu normal manusia memancarkan radiasi tubuh hitam yang sangat sedikit, dan radiasi yang mereka pancarkan berada pada panjang gelombang yang sangat panjang, sehingga kita tidak memperhatikan hal ini. Biasanya kamera Anda tidak Saya tidak menyadarinya karena cahaya dari tempat kejadian berkali-kali lebih kuat dan melebihi IR hitam yang diterima. Dalam hal ini, Anda berusaha keras untuk menghilangkan cahaya pemandangan biasa dan memperkuat sinyal kecil yang tersisa, dan Anda hampir tidak bisa melihat gambar.

Radiasi benda hitam tidak diperhatikan pada skala manusia pada suhu manusia, tetapi dapat menjadi signifikan untuk beberapa pengukuran ilmiah. Inilah sebabnya mengapa sensor dalam teleskop high-end aktif didinginkan. Teleskop luar angkasa Hubble menggunakan helium cair untuk menjaga sensor sekitar 4 ° K jika saya ingat benar.

Apakah tutup lensa gaya tengah-pinch? Sepertinya Anda dapat melihat kontur tutup berwarna hijau. Jika demikian, bentuk yang terlihat lainnya (lingkaran) mungkin juga disebabkan oleh fitur lensa. Coba lepaskan lensa dan potret dengan penutup badan terpasang untuk melihat bagaimana perubahan gambar.

Bagian putih bisa menjadi cahaya (IR, mungkin) bocor melalui view finder. Tali kamera saya memiliki sedikit karet yang pas di view finder untuk mencegah kebocoran cahaya kecil selama eksposur lama. Coba tutupi finder dan lihat bagaimana itu mengubah gambar.

Saya merekomendasikan makalah ini untuk kemungkinan penjelasan. Ini tentang Pancam yang digunakan di kedua Mars Exploration Rovers. Ini menggambarkan pemeriksaan menyeluruh dari sumber kebisingan dalam CCD dan menjelaskan rutin kalibrasi rinci untuk Pancam CCD.

Berikut adalah tautan ke makalah: Investigasi Mars Exploration Rover Athena Panoramic Camera (Pancam) (Dokumen PDF)

Makalah lain yang mungkin menarik: Kalibrasi dalam penerbangan dan kinerja instrumen Mars E xplorationRover Panoramic Camera (Pancam) (dokumen PDF)

Sunting

Setelah bermain-main dengan gambar asli dan diproses di ImageJ saya cenderung menyimpulkan bahwa struktur radial mungkin merupakan artefak dari pemrosesan itu sendiri karena muncul terutama di saluran hijau dari gambar yang diproses. Ada sedikit tanda cincin di saluran merah juga. Akan menarik apa langkah-langkah pemrosesan Anda.

Inilah yang saya dapatkan jika saya kontras meningkatkan masing-masing saluran secara individual ke nilai minimum dan maksimumnya, vs. versi OP:

Saya tidak dapat melihat struktur serupa di versi saya, kecuali garis-garis vertikal dan batas atas gambar yang lebih terang.

Fakta bahwa pola cincin muncul di saluran hijau tetapi hampir tidak di saluran merah berbicara menentang hipotesis IR karena jika saya tidak salah IR akan lebih suka muncul di saluran merah. IR setidaknya harus muncul dengan intensitas yang sama di saluran merah, kecuali jika ada kebocoran IR di filter hijau, tetapi tidak di filter merah.

Edit ke-2

Saya pikir versi "asli" yang ditampilkan di sini kehilangan informasi selama konversi ke format PNG. Tidak mungkin untuk membuat ulang pola aneh yang terlihat dalam gambar yang diproses. Yang paling dekat dengan versi olahan saya adalah ini:

Pertama saya memaksimalkan kontras tanpa memotong gambar. Kemudian saya membuat plot permukaan 3d dari nilai-nilai intensitas, terpotong ke nilai-nilai gambar yang ditingkatkan ke kisaran antara 66 (26% dari 255) dan 26 (10% dari 255). Tampaknya ada pola yang agak melingkar mirip dengan versi yang diproses OP, tapi saya rasa sisa pola hilang karena resolusi bit yang lebih rendah dari file PNG.

Versi asli, kontras ditingkatkan, terlihat seperti ini:

Untungnya saya punya D80, jadi saya mencoba meniru percobaan Anda. Sayangnya:

• Itu siang hari;
• Saya berada di garasi saya, meskipun memiliki jendela tempat cahaya masuk;
• Kabinet saya terbuat dari kayu, bukan baja;
• Lensa saya adalah Sigma 18-50 f / 2.8, tidak seperti milik Anda;)

Tapi saya memang menggunakan tutup lensa, saya menutup kabinet, dan saya mengatur aperture pada f / 22, untuk berjaga-jaga. Saya mengambil dua tembakan pada usia 30-an untuk berjaga-jaga, dan mendapatkan hasil yang sama untuk keduanya, tetapi berbeda dari milik Anda:

Ini adalah RAW saat keluar dari kamera (diubah ukurannya dengan lebar 600px):

Di sini saya menerapkan kompensasi eksposur +4.5 EV pada RawTherapee, untuk membuat artefak keluar:

Itu menunjukkan cahaya putih di atas, mungkin kurang dilafalkan hanya karena saya tidak berjalan dengan kontras. Itu juga menunjukkan band-band vertikal, tetapi saya tidak bisa melihat bentuk lingkaran.

Saya setuju dengan teori tentang pemanasan yang tidak seragam pada sensor, dan pita dapat berasal dari teknologi CCD sensor. Tergantung pada bagaimana itu dibangun, mekanisme transportasi muatan dapat menyebabkan garis-garis.

Gambar diambil dengan tutup lensa aktif

Apa lingkaran parsial terlihat di sebagian besar bingkai?

Ini tutup lensa.