Lưu ý: Mắt người được điều chỉnh tối có thể phát hiện một photon duy nhất!
Ngắn: Khoảng 5 picolum trên mỗi pixel với các máy ảnh DSLR thương mại tốt nhất như máy ảnh Nikon D3.
Dài :-) :
Nguồn sáng tối thiểu có thể phát hiện được sẽ phụ thuộc vào camera và mức độ chiếm diện tích của hình ảnh. Để có khả năng phát hiện tốt nhất, một nguồn sẽ "sáng nhất" nếu tất cả năng lượng của nó đến trong một vùng pixel. Hình ảnh sẽ không thú vị lắm trong hầu hết các trường hợp :-).
Nhưng, để cố gắng đưa ra một câu trả lời thực nghiệm gần đúng cho câu hỏi:
Tôi sẽ đưa ra các giả định khác nhau trên đường đi và tóm tắt chúng ở cuối để chúng có thể được điều chỉnh theo ý muốn.
1 EV cao hơn một chút so với Ánh trăng sáng và được phơi sáng chính xác ở ISO 100 ở mức F1 trong 1 giây.
1 EV = 1 lux = 1 lum trên mét vuông.
Tôi sẽ tránh sự cám dỗ ở đây để nhảy vào vô trùng và candela và gắn bó với các thuật ngữ thực nghiệm trực quan hơn :-).
Giả sử bạn đang sử dụng một chiếc Nikon D3 có cảm biến 12 megapixel có thể nhìn thấy trong bóng tối mà không có photon nào cả.
Với khoảng 100.000 ISO và độ phơi sáng của một giây ở mức F1 ở 1 EV và phép trừ trường tối có lẽ bạn có thể gặp khó khăn trong việc phát hiện xem một pixel đã cho có được chiếu sáng hay không vì ngay cả một D3 cũng hơi ồn. Ở khoảng 12800 ISO sẽ có chút nghi ngờ.
Nếu bạn đặt máy ảnh của mình thành hình ảnh 1 mét vuông thì ánh sáng 1 EV sẽ cung cấp tổng cộng 1 lum để cảm biến 12 triệu pixel sẽ chấp nhận ~ 1 / 12.000.000 th một lum trên mỗi pixel.
Đó là ở mức phơi sáng F1 và ISO 100 và 1 giây.
Tăng ISO lên 12800 như trên và bạn có thể phát hiện lại ánh sáng ít hơn 1/1200.
1/12 triệu x 1/12800 ~ = 6,5 x 10 ^ -12 lum = 6,5 picolum.
Tôi không nghĩ rằng tôi đã thấy picolum được sử dụng trước đây :-)
Vì vậy, nếu, tất cả:
Sau đó, bạn có thể DETECT khoảng 5 picolumen ** trong một khu vực pixel.
Một chiếc D3S của Nikon nên làm như vậy một cách dễ dàng.
Thời gian tiếp xúc lâu hơn sẽ tạo ra độ nhạy tăng lên nhưng trong thời gian đó, tiếng ồn sẽ bắt kịp ngay cả một D3s.
Trên toàn bộ cảm biến 12 megapixel, tương ứng với 78 microlum, tức là 1/12800 tổng lượng quang học, điều này không có gì đáng ngạc nhiên vì nó chỉ là nghịch đảo của cài đặt ISO khi chụp một mét vuông ở mức 1 lum trên mét vuông.
Nếu bạn thay đổi diện tích hình ảnh, khẩu độ, ISO, pixel cảm biến, thời gian phơi sáng hoặc khả năng của máy ảnh thì câu trả lời sẽ thay đổi tương ứng.
Lợi ích lớn nhất bạn có thể đạt được với một cảm biến nhất định là làm lạnh nó.
Và sau đó, có những cảm biến nhân ảnh tiên tiến đưa câu hỏi ra khỏi vương quốc "nhiếp ảnh bình thường". ví dụ: Nhân điện tử CCD, CCD truyền khung, CCD tăng cường, ...
Xem thêm:
Wikipedia chụp ảnh kỷ yếu
Đã thêm: Phạm vi động của cảm biến -
Có ý kiến cho rằng một số máy ảnh vượt trội so với D3 về khả năng phát hiện ánh sáng trên mỗi pixel. Đối với các máy ảnh thực sự có sẵn để chụp ảnh thật, D3s vẫn là vua có ISO thấp. Xem đánh giá của DxOMark tại đây .
Họ giải thích lý do và phương pháp của họ trên trang web trên.
Trong mỗi thuật ngữ pixel hơn so với toàn bộ hình ảnh, các ứng cử viên gần nhất thực sự kém hơn so với hệ số của Square_root (Mp / 12) trong đó Mp là xếp hạng megapixel của máy ảnh so sánh và 12 = D3s 12 Mp. ví dụ: 36 Mp D800 kém hơn so với hiển thị bởi một khía cạnh của sqrt (36/12) = 1.7 trên cơ sở mỗi pixel.
Thêm:
Đối với những người có thời gian và sự kiên nhẫn để lội qua một chuỗi dài, cuộc thảo luận người dùng DPReview này sẽ thảo luận về phạm vi động của cảm biến và NHIỀU tài liệu liên quan hơn. Có một số người khá có năng lực và có năng lực cao ở đó đập đầu vào nhau khá kiên quyết nhưng dường như họ hầu như đạt được một mức độ thỏa thuận tốt.
Phạm vi động tối đa của một cảm biến là một trong những chủ đề dễ dàng của họ. Người ta thường đồng ý rằng lợi nhuận một phần do phối màu cho phép phạm vi động cao hơn + 1,8dB so với các bit ADC.
Lưu ý rằng bạn có thể lấy lại nhiều hơn NẾU cảm biến tốt hơn độ phân giải của ADC được sử dụng NHƯNG nếu ADC chính xác hơn số bit của nó, ví dụ LSb = 1.0 hoặc 1.00 và không chỉ 1. về độ chính xác thực tế HOẶC nếu ADC là ổn định trong kết quả của nó, bất kể độ chính xác thực tế. Trong những trường hợp như vậy, việc bổ sung nhiễu có kiểm soát của các đặc tính được thiết kế có thể cho phép trích xuất nhiều bit hơn từ ADC so với thông thường mà nó sở hữu.
Dưới đây là một ghi chú ứng dụng NatSemi (bây giờ TI) bao gồm chủ đề này.
Số tài liệu TI: SNOA232. Tại đây -> Cải thiện hiệu suất chuyển đổi A / D bằng cách sử dụng hoà sắc
Ứng dụng bán dẫn quốc gia Note 804, Leon Melkonia, tháng 2 năm 1992
Xem hình 12, trang 5, trong đó việc bổ sung nhiễu hòa âm tối ưu cho phép phục hồi tín hiệu biên độ 1/4 LSB - thêm hiệu quả 2 bit vào ADC !!!.