Tại sao máy ảnh sử dụng một lần phơi sáng thay vì tích hợp trên nhiều lần đọc rất nhanh?

Tôi chưa bao giờ hiểu tại sao máy ảnh cần một màn trập với tốc độ cụ thể và tại sao điều này không thể được điều chỉnh trong quá trình hậu xử lý. Tôi nghĩ rằng cảm biến hiện tại hoạt động theo một cách không thể thiếu: chúng tiết kiệm lượng ánh sáng chiếu tới chúng trong suốt thời gian cửa trập mở. Nhưng tại sao họ không thể làm việc theo một cách khác biệt?

Trong đầu tôi có ý tưởng này: đặt tốc độ màn trập để mở trong một thời gian dài, hơn nữa là tốc độ bạn cần ... ví dụ như trong ánh sáng ban ngày, hãy đặt nó thành 1 giây, nhấn nút của bạn, màn trập mở ra và cảm biến bắt đầu để ghi lại, nhưng theo một cách khác biệt: nó sẽ tiết kiệm lượng ánh sáng đạt tới nó sau mỗi 0,001 giây trong 1 giây. Bằng cách này, tôi có nhiều thông tin hơn, thực sự tôi có 1000 khung hình được ghi trong 1 giây và trong quá trình xử lý hậu kỳ, tôi có thể chọn chỉ tích hợp mười khung hình đầu tiên, để mô phỏng một cảnh quay với 0,01 giây hoặc một trăm đầu tiên, để mô phỏng một cảnh quay với 0,1 tiếp xúc lần thứ hai

Sử dụng xử lý tinh vi hoặc bằng cách chọn thủ công các khu vực, tôi thậm chí có thể quyết định sử dụng mức phơi sáng khác nhau cho các phần khác nhau của hình ảnh cuối cùng, ví dụ phơi sáng 0,1 giây cho mặt đất và 0,03 cho bầu trời, sử dụng 100 khung hình cho bầu trời và 30 khung hình cho bầu trời.

Liệu nó có ý nghĩa? Tại sao máy ảnh không hoạt động theo cách này?

Vấn đề là tốc độ đọc. Bạn không thể đọc toàn bộ cảm biến đủ nhanh để nó hoạt động trong trường hợp chung. Ngay cả khi bạn có thể. cũng sẽ có tác động bất lợi đến chất lượng hình ảnh vì bạn sẽ áp dụng nhiễu đọc đi đọc lại nhiều lần.

Ít nhất là với các cảm biến CMOS, bạn có thể đọc tại các vị trí ngẫu nhiên nhưng với cảm biến CCD, mỗi hàng được chuyển sang hàng tiếp theo để thực hiện đọc. Đây là lý do tại sao khi đèn quá sáng, bạn sẽ có các vệt dọc trong chế độ xem trước của máy ảnh bằng cách sử dụng CCD.

Sau đó, có những lý do tại sao các nhiếp ảnh gia chọn tốc độ màn trập : để đóng băng một lát thời gian. Mọi người hầu như sẽ luôn bị mờ nếu bạn không dừng màn trập đủ nhanh.

Tôi nghĩ rằng họ có thể làm việc theo cách đó, nhưng có hai vấn đề lớn:

1. Khi các cảm biến hoạt động bây giờ, đọc tiếng ồn chỉ xảy ra một lần. Với nhiều lần đọc rất ngắn, tiếng ồn đọc sẽ được gộp lại.
2. Có nhiều dữ liệu hơn chúng ta có thể xử lý. Đây là cả một vấn đề trong việc thực sự đọc cảm biến (quá nhiều dữ liệu để đọc) và kết quả là các tệp RAW sẽ có độ lớn hơn so với hiện nay.

Trong câu hỏi ban đầu của bạn, bạn đã sử dụng th giây trong một ví dụ. Đó thực sự không phải là một tốc độ màn trập quá dài, và đã là 10 × nơi chúng ta đang ở với các máy ảnh hiện tại. Đối với điều này là thực sự có ý nghĩa, chúng ta cần công nghệ này tới điểm mà các cảm biến được đọc nhanh hơn từ 10 đến 100 lần đó - mà hợp chất những vấn đề đáng kể.

Vấn đề thứ hai sẽ được giải quyết theo luật của Moore trong một hoặc hai thập kỷ, và vấn đề thứ nhất cũng có thể xảy ra, khi các thiết bị điện tử trở nên nhỏ hơn và chính xác hơn. Hiện tại, nó không thực tế.

Olympus OM-D E-M5 thực sự có một tính năng cho thấy phơi sáng "phát triển" trong thời gian phơi sáng dài, nhưng điều đó tránh được các vấn đề ở trên bằng cách yêu cầu tối thiểu nửa giây giữa các lần đọc: nó chỉ hữu ích khi phơi sáng lâu.

Nhưng, trong tương lai, với thiết bị điện tử tốt hơn, tất cả các máy ảnh có thể sẽ hoạt động theo cách này và với dung lượng lưu trữ lớn hơn nhiều, chúng cũng có thể ghi lại liên tục. Nút "màn trập" đơn giản sẽ phục vụ để đánh dấu một phần của luồng là thú vị, để phát triển sau này. Và trong khi chúng ta đang ở đó, bỏ ống kính và biến nó thành máy ảnh trường ánh sáng 360 độ; Khung hình, khẩu độ và tiêu cự cũng có thể được chọn sau khi thực tế, ném sự khôn ngoan thông thường về những điều cơ bản của máy ảnh ra khỏi cửa sổ

Như nhiều người đã đề cập, có khía cạnh tốc độ đọc của điều này. Mạch hình ảnh không thể đơn giản "thu nhận" các giá trị pixel cảm biến ngay lập tức, chúng phải được đọc từng dòng một.

Sau đó, bạn cũng phải suy nghĩ về việc các giá trị cập nhật pixel này sẽ đi đâu. Ngay cả với một số nén, giả sử entropy thấp của các khung sau so với các khung trước đó, chúng sẽ chiếm dung lượng đáng kể. Ngoài ra, dữ liệu xảy ra không nén được sẽ làm chậm toàn bộ quá trình - vì khả năng nén của khung mới so với khung cũ không thể được đảm bảo, hệ thống vẫn cần có đủ băng thông để bao quát trường hợp xấu nhất mà không làm giảm.

Cuối cùng, (và điều này có phần hơi ngô nghê), ảnh hưởng của bất đẳng thức Heisenberg, hoặc nguyên tắc không chắc chắn, cần được xem xét. Ở mỗi mẫu, chúng tôi có một mức độ không chắc chắn về phép đo. Bằng cách lấy rất nhiều mẫu (mỗi mẫu mà chúng tôi rõ ràng có độ tin cậy thấp, nếu không, chúng tôi chỉ có thể chọn một khung trong một nghìn hoặc hơn), chúng tôi có được sự không chắc chắn trên mỗi một khung, thay vì chỉ một lần. Điều này sẽ được kết hợp khi kết hợp nhiều khung hình và bây giờ độ không đảm bảo tối đa được nhân với số lượng khung hình bạn đang soạn ảnh cuối cùng. Trong trường hợp xấu nhất, điều này có thể làm giảm đáng kể hình ảnh.

Trong khi ý tưởng của bạn là hấp dẫn, có một số lý do mà nó sẽ không hoạt động.

Kích thước tệp: Hãy suy nghĩ về tệp hình ảnh kết quả sẽ lớn như thế nào. Máy ảnh DSLR 8mp của tôi cho các tệp có kích thước khoảng 3mb. Nếu nó chụp 100 ảnh mỗi lần tôi nhấn chụp, tôi sẽ có 300mb trong thẻ. Một thẻ sẽ điền quá nhanh. Ngoài ra, đây chỉ là những con số cho máy ảnh của tôi, có độ phân giải tương đối thấp. Đối với máy ảnh chuyên nghiệp, kích thước có thể dễ dàng tăng gấp đôi hoặc gấp ba. Trong Raw, kích thước có thể tăng thêm ba lần hoặc lâu hơn. Cuối cùng, tôi ủng hộ việc quay Raw có thể kết thúc với hơn 3gb mỗi lần chụp.

Phơi sáng: Đôi khi, một máy ảnh cần phơi sáng lâu hơn 1/100 giây. để có được lượng ánh sáng thích hợp. Nếu bạn chụp trong điều kiện ánh sáng quá thấp, hình ảnh thu được sẽ bị thiếu sáng và có khả năng không sử dụng được. Bạn không thể kết hợp hình ảnh để bù đắp cho điều này, vì bạn không thể tìm thấy dữ liệu không có ở đó.

Tiếng ồn: Khi các cảm biến nóng lên, chúng hiển thị một hiện tượng gọi là tiếng ồn. Đây là sự xuất hiện của các pixel màu ngẫu nhiên rõ ràng trong một số ảnh. Nếu cảm biến liên tục hoạt động trong một giây, mức độ nhiễu sẽ nhanh chóng tăng lên, dẫn đến hình ảnh không thể nhận ra.

Tốc độ ghi thẻ: Thẻ nhớ bị giới hạn về tốc độ có thể thêm thông tin. Điều này được gọi là tốc độ viết của họ. Để xử lý các tệp có kích thước này, thẻ sẽ cần tốc độ ghi nhanh. Những thẻ này có thể cực kỳ đắt tiền.

Vì vậy, để tóm tắt lại, đây là một ý tưởng thú vị, nhưng là một trong những trở ngại lớn theo cách của nó.

Tôi hy vọng rằng điều này sẽ giúp.

Có thể lưu ý rằng vì câu hỏi này đã được hỏi, ý tưởng này đã được thực hiện phần nào trong (ít nhất là một số) điện thoại thông minh.

Vì các giới hạn công nghệ không được cải thiện nhiều, nên dĩ nhiên nó bị hạn chế ở mức phơi sáng rất dài trong điều kiện ánh sáng rất thấp (ví dụ: chụp ảnh thiên văn). Thực tế là phần mềm xếp chồng nhiều lần phơi sáng n giây có thể nhìn thấy nếu có chuyển động trong khung (Chúng sẽ có một số điểm gián đoạn nhỏ khi đọc).

Xếp chồng thậm chí có thể được xem trong thời gian thực trên màn hình khi hình ảnh 'kết quả' xuất hiện ngày càng sáng hơn.

Có những máy ảnh về cơ bản hoạt động theo cách đó. Tìm kiếm máy ảnh High Dynamic Range (HDR). Những cái rẻ nhất hoạt động bằng cách đóng khung phơi sáng, về cơ bản lấy hai hoặc bốn mức phơi sáng khác nhau, sau đó kết hợp chúng trong phần mềm bên trong của chúng thành một hình ảnh thống nhất. Bạn thực sự có thể làm điều này với bất kỳ máy ảnh, sử dụng phần mềm bên ngoài .

Sự hiểu biết của tôi về cách các camera HDR cao cấp hoạt động là về cơ bản chúng tự động tính toán thời gian phơi sáng tự động riêng biệt cho từng pixel riêng lẻ và sử dụng điều đó để xác định độ sáng thực tế của cảnh. Điều đó giải quyết vấn đề có hàng tấn dữ liệu cho mỗi pixel, về cơ bản bạn chỉ lưu trữ thời gian phơi sáng và các giá trị màu khi nó vượt qua một ngưỡng độ sáng nhất định. Rõ ràng, điều này đòi hỏi phần cứng và phần mềm phức tạp hơn nhiều để có được đúng.

Có một vài loại cửa chớp khác nhau nhưng loại chính là cửa chớp cơ và điện tử (cảm biến được bật / tắt).

Hầu hết các máy ảnh DSLR sử dụng màn trập mặt phẳng tiêu cự trong khi máy quay video sử dụng cửa chớp điện tử. Vì vậy, trong khi nó có vẻ như những gì bạn muốn làm trong việc tích hợp chúng, có những cách khác để đạt được điều đó.

Lý do chính cho một màn trập là để phơi sáng, một nguyên tắc cơ bản của nhiếp ảnh.

Bạn có thể có thể thiết lập một cái gì đó cho ví dụ của bạn. Bạn có thể muốn xem xét ngoặc hoặc nếu điều đó là không đủ, buộc.

0,01 = 1/100 và là tốc độ màn trập tốt. Hầu hết các máy ảnh hỗ trợ tốc độ lên tới 1/8000 giây.

Chỉ trên phần cuối cùng của bạn:

giả sử rằng nó tiết kiệm lượng ánh sáng đạt tới mỗi 0,01 giây trong 1 giây.

Bạn vẫn cần suy nghĩ về độ phơi sáng cho ảnh đó, cứ sau 0,01 giây.

Ngoài những điểm mà mọi người khác đưa ra - điều gì sẽ xảy ra với việc tiếp xúc?

ví dụ với máy ảnh thông thường của tôi, phơi sáng 1 giây là những gì tôi cần cho một lần chụp nhất định. Về cơ bản, điều này có nghĩa là ánh sáng có giá trị 1 giây được cảm biến ghi lại trong một lần.

Ok, hãy đi đến gợi ý bạn đã thực hiện, máy ảnh ghi lại ánh sáng trị giá 0,001 giây 1000 lần. Tất cả những hình ảnh này là thiếu sáng và do đó vô dụng. Nếu tôi xếp chúng, tôi sẽ không có được hình ảnh giống như máy ảnh thông thường của mình vì việc xếp chồng không khắc phục được tình trạng thiếu sáng. Để có được bất cứ điều gì gần phơi sáng chính xác, tôi cần một khẩu độ rất rộng, điều này (ngay cả khi bạn có thể tìm thấy một ống kính phù hợp) sẽ có các vấn đề khác - độ sâu trường ảnh, v.v. Nếu bạn muốn cảm biến đủ nhạy để thực sự chụp đủ sáng trong 0,001 giây để hình ảnh không bị thiếu sáng, chúng ta sẽ gặp vấn đề nghiêm trọng với nhiễu. Ý tưởng bạn đề cập đến việc bao gồm / loại trừ các khung hình để có độ phơi sáng khác nhau đã được xử lý trong PP với thanh trượt phơi sáng.

Bạn có thể thử ý tưởng của mình bằng cách chụp ảnh với một màn trập ngắn (như bạn đề xuất) và sau đó xếp chúng vào phần mềm HDR hoặc phần mềm khởi động.

Các công cụ xử lý bài đăng mà bạn đề cập về việc chụp mặt đất và bầu trời với các mức phơi sáng khác nhau để cân bằng hình ảnh có thể đã được chỉnh sửa trong PP với các điều khiển bóng / làm nổi bật và / hoặc tách màu.

Ngoài ra, hãy suy nghĩ về nhiếp ảnh hành động như thể thao đua xe, nơi tôi cần một màn trập dài trong khi lia máy để mang lại cảm giác về tốc độ và chuyển động. Nếu tôi nói 200 hình ảnh với thời gian chụp rất nhỏ thì tôi sẽ không bị nhòe và hiệu ứng của ảnh không hoạt động.