Sensor ISO variável: possível e / ou útil?

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Esta resposta à pergunta sobre como o ISO é implementado em câmeras digitais parece implicar que cada photosite ( ou seja , pixel) pode ter seu ISO definido independentemente. Se isso for verdade, então eu pensaria que é teoricamente possível tirar uma fotografia em que determinados photosites tenham um ISO diferente dos outros. A primeira parte da minha pergunta é: Supondo que a variável ISO seja possível, seria útil? Parece-me que essa pode ser uma maneira útil de aumentar a faixa dinâmica do sensor, por exemplo , escolhendo um ISO alto apenas para regiões da imagem que estão na sombra. Supondo que a variável ISO seria útil, por que ainda não foi implementada em câmeras digitais? (Ou tem?)

digital iso digital-iso cmos-image-sensor ESultanik
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Parece tecnicamente possível, mas pode exigir muitos circuitos na precisão de pixels e pode ser difícil de escalar e causar muito calor. Além disso, não está claro que isso funcione melhor do que as soluções atuais, como ler photosites parcialmente durante a exposição ou ter photosites de tamanhos diferentes, dando a eles diferentes sensibilidades nativas.
Itai
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Há um pequeno problema: você precisa definir o ISO antes de ler um valor de pixel, mas saberá que o pixel pertence a uma área de sombra somente depois de ler o valor.
Imre
@ True, mas isso não é necessariamente um problema técnico. Por exemplo, como o Itai mencionou acima, já existe tecnologia para ler os valores do photosite no meio da exposição. Sistemas avançados de medição também podem ser usados ​​para "adivinhar" os valores ISO das regiões. Finalmente, para fotos estáticas, como paisagens, uma exposição inicial de teste pode ser usada para definir os valores ISO para uma segunda foto.
ESultanik
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Deve-se notar que o ISO não altera nada sobre o que o sensor ou pixel é realmente capaz. A única coisa que a configuração ISO faz é alterar o ponto branco de uma determinada exposição. Sensores são dispositivos lineares fixos capazes de registrar uma carga fixa (contagem de elétrons) em cada pixel, +/- a média do ruído eletrônico (que atualmente é normalizado em poucos elétrons atualmente). Ao aumentar a ISO, todos os você está fazendo está dizendo que em vez de "branco" a ser alcançado a 40.000 elétrons, sua alcançado a 20.000, ou 10.000, etc.
jrista
O que ocorre em cada pixel é a ativação de linha / coluna e a leitura da carga. Durante a leitura, essa carga é amplificada pela quantidade necessária para "saturar" de acordo com a configuração ISO e, ao mesmo tempo, uma variedade de compensação eletrônica de ruído também pode ser aplicada (no D800, existem vários circuitos dedicados para mitigar o ruído eletrônico, e é por isso que seu baixoISO DR é tão bom.) Logicamente, não acho que uma variável ISO se aplique. A solução para o ruído com baixo SNR é reduzir o ruído eletrônico ... e a Sony conseguiu isso em seus sensores Exmor.
jrista

Respostas:

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A coisa mais próxima que eu sei do que você está pensando é o que a Fujifilm está fazendo com o modo DR em seus sensores EXR, como visto nos X-10 e X-S1) - metade dos pixels é deliberadamente subexposta por uma parada (ou duas ) e combinado com os pixels expostos "normalmente" antes da saída da imagem. Para obter mais detalhes, consulte a revisão X-10 da DPReview - o que você está interessado aqui é o modo DR de 6 MP, em vez do modo DR de 12 MP, que é a subexposição padrão "e depois aplica uma curva de tom diferente à imagem inteira. "visto em muitas câmeras hoje em dia e comercializa o ruído das sombras para aumentar o alcance dinâmico. O modo DR de 6 MP é interessante, pois (em teoria) permite aumentar o alcance dinâmico, mantendo o ruído das sombras como faria normalmente, embora, é claro, você

Philip Kendall
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Essencialmente, um sensor como esse que teria exposições variáveis ​​para cada site de fotos teria uma imagem que precisa ser mapeada por tom durante o processo de conversão RAW. Mais informações teriam que ser enviadas com cada pixel, e isso aumentaria o tamanho dos dados transmitidos, juntamente com a potência de processamento necessária na câmera. Essa é uma mera questão técnica, e tenho certeza de que em mais alguns anos isso não será um problema.

A maior dor de cabeça que vejo seria garantir que os programas populares de conversão RAW suportassem o processo de decodificação. O arquivo RAW resultante pode precisar conter informações de cores de 32 bits e há um suporte muito limitado para a operação de imagens coloridas de 32 bits atualmente. Na maioria das vezes, eles precisam ser mapeados em tom até 16 bits primeiro. Este não é um processo que produzirá ótimos resultados se for feito automaticamente com o software atual.

Eric
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Realmente não vejo fabricantes preocupados com essa dor de cabeça. É por isso que eles possuem o formato RAW proprietário e a Fuji nunca parou de criar arranjos estranhos de pixels com vários tamanhos e filtros de cores. Se eles conseguirem uma vantagem disso, espero que eles o façam. A maioria dos aplicativos de processamento de imagem de ponta, incluindo o Lightroom e o Bibble (agora AferShot), já funcionam em 32 bits internamente. É mais eficiente trabalhar linearmente em 32 bits com processadores modernos. O primeiro parágrafo que você escreveu faz sentido para mim.
Itai
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Os sensores CMOS já são basicamente um conjunto de sensores com ISO diferente, que eles precisam compensar. É isso que dá uma aparência plástica aos sensores CMOS, mas também o que atenua a floração.

No entanto, eles na verdade já fabricam chips CMOS com vários "ISO" para obter uma faixa dinâmica mais alta, onde a área de tamanho de pixel é o dobro da metade dos pixels, ou um dos dois pixels verdes é duas vezes mais sensível que o outro. O custo é de mais transistores por pixel, o que pode causar problemas com ruído e sensibilidade geral, devido a deixar menos espaço para os sensores fotográficos. As células integradoras de luz de pixel grande resultam em menor ruído (geralmente), razão pela qual um sensor de 36x24 mm na X Mpixel é melhor que um sensor de 1/3 de polegada na X MPixel - eles respondem melhor à luz para superar o ruído de todos os componentes eletrônicos .

Michael Nielsen
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