ডিজিটাল ক্যামেরাগুলি কেন একেবারে এক্সপোজার সময় প্রয়োজন?


17

ডিজিটাল ক্যামেরাগুলি সম্পর্কে যা আমি বুঝতে পারি সেগুলি থেকে এগুলি মূলত একটি লেন্স প্লাস এবং কয়েক মিলিয়ন ফটো-ডায়োডের একটি ক্ষুদ্র দ্বিমাত্রিক অ্যারে। এবং আমি ফটো-ডায়োডগুলি যা বুঝি তার থেকে, তারা যখন আলোতে থাকে তখন একটি ভোল্টেজ তৈরি করে, উচ্চ-তীব্রতার আলো সাথে সাথেই উচ্চ ভোল্টেজ তৈরি করে।

যাইহোক, যদি এটি সব সত্য হয়, ডিজিটাল ক্যামেরায় এক্সপোজারের দরকার পড়েনি: পৃথক ভোল্টেজগুলি পড়তে পারে এবং (আমাদের ভোল্টেজ-পাঠক যথেষ্ট সংবেদনশীল এবং ধরে নিলে বৈদ্যুতিক শব্দ কমই যায় না) আমরা সঠিকভাবে একটি চিত্র পেতে চাই প্রায় তাত্ক্ষণিকভাবে সম্ভব।

কিন্তু, এটি ঘটে না। তাহলে আমার বোঝার ভুল কোথায়? আর হয় কোন ডিজিটাল ক্যামেরা যে এই ভাবে কাজ করে?

দুঃখিত, এটি যদি ইলেক্ট্রনিক্স.এসইয়ের জন্য আরও ভাল ফিট হয় তবে - তবে আমার মনে হয়েছিল এই প্রশ্নটি এই দর্শকদের কাছে আরও আকর্ষণীয় হবে।


সত্যিই বিরক্তিকর শোনায় (কোনও এক্সপোজার সময় না করার ধারণা, আপনি যেভাবে প্রশ্নটি জিজ্ঞাসা করেছিলেন সেভাবে নয়): পি
ডপলিট

1
"ধরে নিচ্ছি আমাদের ভোল্টেজ-পাঠক যথেষ্ট সংবেদনশীল এবং বৈদ্যুতিক গোলমাল নগণ্য"
এইগুলি

উত্তর:


16

আমি ইলেক্ট্রনিক্স থেকে ঘুরে আসছি, সুতরাং ইতিমধ্যে আপনি যে উত্তরগুলি পেয়েছেন তার কয়েকটিতে আমি ইলেক্ট্রনিক্স / অর্ধপরিবাহী পদার্থবিজ্ঞানের পটভূমিতে কিছুটা যুক্ত করব।

আপনার কাছে যে মূল ভুল বোঝাবুঝি রয়েছে তা হ'ল কোনও ফোটোডিওড আলোর প্রতিক্রিয়াতে ভোল্টেজ তৈরি করে না, এটি একটি স্রোত তৈরি করে। ফোটোডিয়োডকে হিট করে এমন প্রতিটি ফোটন ডিভাইসের অভ্যন্তরে একটি মোবাইল ইলেক্ট্রন উত্পন্ন করে (সত্যই একটি "বৈদ্যুতিন-গর্তের জুড়ি", তবে আপনি যদি সেই স্তরের বিশদ চান তবে আপনি প্রশ্নটি EE.SE তে আরও ভাল করে নিতে চান)। মিলিয়ন মিলিয়ন ইলেকট্রন একসাথে একটি পরিমাপযোগ্য বৈদ্যুতিক বর্তমান গঠন করে। অবশেষে যখন এই স্রোতটি কোনও ক্যাপাসিটর চার্জ করতে ব্যবহৃত হয়, তারপরে আপনার কাছে একটি পরিমাপযোগ্য ভোল্টেজ থাকে যা আপনার ইমেজে একটি পিক্সেল গঠনের জন্য সংবেদন বা রেকর্ড করা যায়।

এ কারণেই, চেমসন যেমন বলেছে, প্রতিটি "বালতি" পূরণ করতে সেন্সরের কিছুটা সময় প্রয়োজন, এবং ম্যাটডেম যেমনটি বলেছিলেন, কোনও চিত্র তৈরির জন্য এটি পরিমাপ করা যায় এমন বিন্দুটি পূরণ করতে সময় সংগ্রহ করতে সময় লাগে।


আমি এই উত্তরটি লিখতে পেরে আনন্দিত, আমি মূলত এরকম একটি উত্তর লিখেছিলাম, সেমিকন্ডাক্টর পদার্থবিজ্ঞানের ব্যাখ্যা দেওয়ার চেষ্টা করেও স্থির করেছিলাম যে আমি সম্ভবত এটি যথেষ্ট পরিষ্কার করব না।
ফিল

@ ফিল, আমি মনে করি আপনার উত্তরটির চূড়ান্ত প্যারা, যেখানে আপনি প্রকৃত ফোটনগুলি আসার অপেক্ষা রাখার বিষয়ে মনোনিবেশ করেছেন, সেখানে কেন আমাদের অ-শূন্য এক্সপোজার সময় প্রয়োজন তা মৌলিক সীমাতে চলে যায়। প্রশ্নটি সম্পর্কে আমি ওপি'র প্রাঙ্গনে যে মূল ভুল বুঝতে পেরেছিলাম তা কেবল আঘাত করার চেষ্টা করছিলাম।
ফোটন

কেবলমাত্র আমি বুঝতে পেরেছি তা নিশ্চিত করার জন্য: এটি কেবলমাত্র এমন কারণ যা এমন ক্ষুদ্র ফটো ডায়োড দ্বারা তৈরি বর্তমানটি তাত্ক্ষণিকভাবে নির্ভুল / গোলমাল মুক্ত পরিমাপ করার পক্ষে খুব ছোট, তাই আমাদের একটি ক্যাপাসিটার যুক্ত করতে হবে যাতে আমরা সম্পূর্ণ চার্জটি পরিমাপ করতে পারি যা একটি উপরের দিকে প্রবাহিত হয় সময় কাল. এটা কি সঠিক?
ব্লুরাজা - ড্যানি পিফ্লুঘুফ্ট

1
@ ব্লুরাজা-ড্যানি ফ্লুঘুফুট, মূল কারণটি ফিল যা বলেছে --- কম শব্দ করার ইমেজ তৈরি করতে আপনাকে পর্যাপ্ত ফোটন অপেক্ষা করতে হবে। এটি মূলত ইলেকট্রনের জন্য একই জিনিসটিতে নেমে আসে। ইলেক্ট্রনিক্সের দিক থেকে, এটিও সত্য যে বর্তমানের পরিমাপের জন্য আমাদের পদ্ধতিগুলির সাধারণত সেগুলি প্রথমে ভোল্টেজে রূপান্তরিত করা প্রয়োজন।
ফোটন

16

ডিজিটাল ক্যামেরাগুলি ঠিক তা করার চেষ্টা করে, কেবলমাত্র শোরগোলের কারণে তারা তা করে না। যেমন ক্যামেরাটি নির্বিচারে উচ্চতর আইএসও হিসাবে চিহ্নিত হতে পারে এবং ফলস্বরূপ সঠিক এক্সপোজারটি নির্বিচারে সংক্ষিপ্ত শাটার গতির সাথে পাওয়া যায়।

বড় ফটো ডায়োডের বাইরে কম রেজোলিউশনের বড় ফর্ম্যাট তৈরি করা একটি মজাদার প্রকল্প হতে পারে।

আমি আরও মনে করি যে ভবিষ্যতে 'মাল্টি এক্সপোজার' সিস্টেমগুলি সেন্সরগুলিতে সংহত করা হবে - সেন্সরকে মধ্য এক্সপোজারের মান দেয় তবে কৃষ্ণাঙ্গদের আরও বিশদ পেতে শাটারটি উন্মুক্ত রাখবে।

নীচে ঘর আলোতে এক্সপোজারের সময় একটি আধুনিক ডিএসএলআর একটি পিক্সেল দ্বারা ক্যাপচার শক্তি সম্পর্কে মোটামুটি হিসাব:

ওয়ারেন মার্সের ফোটন আচরণের সাইটটি 1/60 তম সেকেন্ডের এক্সপোজারের জন্য বিভিন্ন আলোক শর্তে বিভিন্ন আকারের পিক্সেলগুলির উপরে ফোটনের ঘটনার সংখ্যার একটি সারণী সরবরাহ করে।

চার্টে তালিকাভুক্ত ক্ষুদ্রতম পিক্সেল এটি একটি 70µm² পিক্সেল, D7000 এর চেয়ে তিনগুণ বড়; D7000 এর imager 4.78μm একটি পিক্সেল আকার

'লিভিং রুমের আলো' এর অধীনে এটি ডি 7000 এ প্রতি পিক্সেল প্রায় 110000 ফোটনের একটি মান দেয়।

একটি লাল ফোটনে প্রায় 1.6 * 10E-19 J শক্তি থাকে। এটি দেখা যায় যে প্রতি পিক্সেল শক্তি 10E-14 জে এর ক্রম হয় indeed সত্যই পরিমাপ করার জন্য খুব অল্প পরিমাণ শক্তি।

সেন্সরে পিক্সেল

আরও তথ্যের জন্য (এবং চিত্রের উত্স): http://www.gyes.eu/photo/sensor_pixel_sizes.htm

এটিও লক্ষ করা উচিত যে মৌলিকভাবে একটি শূন্য দ্বিতীয় এক্সপোজার ক্যামেরা অসম্ভব, যেহেতু এটি ফোটনগুলিকে পৃষ্ঠের উপরে আঘাত করতে কোনও সময় দেয় না। ধরা যাক আমরা একটি ফোটন কাউন্টি ক্যামেরা তৈরি করি - এটি হ'ল এটিই যা প্রতিটি পিক্সেলকে আঘাত করে এমন ফটোগুলির 100% সঠিক শূণ্য গণনা সরবরাহ করতে পারে। একটি 10 ​​বিট চিত্র পেতে সবচেয়ে উজ্জ্বল পিক্সেলের জন্য 1024 ফোটন দরকার। ঘর আলোতে (ডি 7000 থেকে পিক্সেল পিচ ব্যবহার করে) প্রতি সেকেন্ডে 2 মিলিয়ন ফোটন প্রতিটি পিক্সেল হিট করে। 2 মিলিয়ন ফোটনগুলিকে উজ্জ্বলতার স্তরের সংখ্যার (1024) দ্বারা বিভক্ত করে আমরা প্রতি সেকেন্ডে 1950 ফ্রেমের একটি তাত্ত্বিক সর্বোচ্চ ফ্রেম রেট পাই। ঘরের আলোকসজ্জার অধীনে 10 বিবিট চিত্রের জন্য 1/1950 সর্বনিম্ন সম্ভাব্য এক্সপোজার সময় হবে।


3
মজার বিষয় হল, শেষ বিটটিতে: f / 1.4 এর অ্যাপারচার এবং shut এর শাটার গতিতে, আইএসও 6400 তাত্ত্বিকভাবে আপনাকে ঘর আলোতে সঠিক এক্সপোজার পাওয়া উচিত। সেখানে সত্যিকারের গতিশীল পরিসরের 10 বিট নাও থাকতে পারে, এবং এটি বেশ গোলমাল হবে, তবে আমি মনে করি যে সত্যিকারের বিশ্ব ক্যামেরা আজ আপনার তাত্ত্বিক সর্বাধিক বলপার্কে রয়েছে।
mattdm

Digital cameras attempt to do exactly that, it is only because of noise that they do not.- এরম, যদিও এটি সঠিক হতে পারে না। যদি এটি হয় তবে যে কোনও আলোক-স্তরের ফলে ভোল্টেজগুলি শব্দ-স্তরের কাছাকাছি ছিল না তা তাত্ক্ষণিকভাবে পড়া যেতে পারে; এবং গোলমাল স্তরের আশেপাশের বা নীচের কোনও ভোল্টেজ মোটেও পড়া যায়নি। মানগুলি স্বল্প সময়ের জন্য ডায়োডগুলি "এক্সপোজ করা" সাহায্য করতে পারে যখন আমরা আওয়াজ স্তর থেকে কিছুটা উপরে থাকি, তবে অন্য প্রতিটি ক্ষেত্রে, কোনও এক্সপোজারের প্রয়োজন হবে না।
ব্লুরাজা - ড্যানি পিফ্লুঘুফ্ট

এছাড়াও আপনার শেষ অনুচ্ছেদটি ভুল; যদি ফটো-ডায়োডগুলি আলোকের তাত্ক্ষণিক প্রশস্ততা পরিমাপ করে (যা তারা বিশ্বাস করে) তবে আপনাকে কোনও সময়ের জন্য চিত্রটি "উন্মুক্ত" করার দরকার পড়বে না - মানগুলি তাত্ক্ষণিকভাবে পড়া যায়। আমি মনে করি আপনি "ডায়োডগুলি 0 বারের জন্য আলোকিত করার জন্য" বিভ্রান্ত করছেন, যা ডিজিটাল ক্যামেরাগুলি যেভাবে এনালগ ক্যামেরাগুলি কাজ করে তার সাথে কাজ করে।
ব্লুরাজা - ড্যানি পিফ্লুঘুফ্ট

ডিজিটাল ক্যামেরা সেন্সরগুলির আরও অনেক কিছুই রয়েছে যা আমি এখানে প্রবেশ করি নি। আমি যেটা পেয়ে যাচ্ছিলাম তা হ'ল বেশিরভাগ ডিজিটাল ক্যামেরাগুলি যথাসম্ভব সামান্য এক্সপোজার সময় সহ সঠিকভাবে মিটার ফটো তোলার চেষ্টা করে - এইভাবে ক্যামেরা শেক এবং চলমান বিষয়গুলির প্রতিরোধ ক্ষমতা বৃদ্ধি করে। আমি স্বল্প আলো পরিস্থিতি বিশ্লেষণ করে এটিকে স্পষ্ট করে তুললাম যে শূন্য সেকেন্ডের এক্সপোজার সময়টি শারীরিক কোনও ধারণা দেয় না।
ফিল

2
আমি দুপুরের পরে কিছুটা সময় পেয়েছি এবং এই বিষয়টি আরও গবেষণা করার সিদ্ধান্ত নিয়েছি। আমি আবিষ্কার করেছি যে আমার তত্ত্ব এবং গণিতে কিছু ভুল আছে। এগুলি ঠিক করার জন্য আমার কাছে এখনই সময় নেই, এবং তারা মনে করবেন না যে তারা প্রশ্নের উত্তর দেওয়ার জন্য আমার উত্তরের দক্ষতার উপর প্রভাব ফেলবে। এই সময়ে পুনরাবৃত্তিযোগ্য সত্য হিসাবে উপস্থাপিত সংখ্যার কোনও গ্রহণ করবেন না। আমি কোনও ভুল তথ্য ছড়াতে চাই না।
ফিল

7

উজ্জ্বল আলো তাত্ক্ষণিকভাবে একটি উচ্চ ভোল্টেজের কারণ হিসাবে তৈরি করে, তবে অত্যধিক উচ্চতর নয়। এটিই গুরুত্বপূর্ণ অংশ। যদি আপনি এমন কোনও চিত্র রাখতে চান যা দেখতে চোখের কাছে প্রত্যাশা করে তবে আপনি সিগন্যালটি প্রসারিত করতে হবে (উচ্চ এবং নিম্নের মধ্যে পার্থক্য বাড়িয়ে দেবেন, শব্দের কারণে উভয়ই সঠিক এবং ভুল) বা আপনাকে আরও দীর্ঘকাল ধরে পড়তে হবে, বাড়িয়ে তুলতে হবে প্রকৃত নমুনা। দ্বিতীয়টি ডিজিটাল ক্যামেরায় ব্যবহৃত সেন্সরগুলি তাই করে।

প্রতিটি ফটোসাইটে কেবল হালকা সংবেদনশীল ফটোডোইড নয়, এতে একটি "ওয়েল" নামক সংযোজকও থাকে। ফোটোডিওড যেমন ভোল্টেজ উত্পাদন করতে থাকে (যেমন এটি আলোকের সংস্পর্শে আসে), সঞ্চালকটি পূর্ণ হয়। যদি কোনও নির্দিষ্ট সাইটের উপর চাপ দেওয়া আলো উজ্জ্বল হয় তবে তা দ্রুত পূরণ করে। আলো ম্লান হলে ধীরে ধীরে ভরে যায়। এক্সপোজারটি শেষ হয়ে গেলে, কূপের স্তরটি নমুনাযুক্ত হয়ে ডিজিটাল মানতে রূপান্তরিত হয়।

অবশ্যই, উজ্জ্বল আলোতে, প্রচুর পরিমাণে ডেটা রয়েছে, তাই একটি সংক্ষিপ্ত এক্সপোজার একটি সঠিক চিত্র এঁকে দেয় (আপনি যদি বাক্যাংশের পালা ক্ষমা করে দিবেন)। কম আলোতে, যদিও পরিমাপ করার মতো খুব বেশি শক্তি নেই। আপনি যদি মাত্র একটি দ্রুত নমুনা গ্রহণ করেন তবে সেন্সর এবং অন্যান্য অনিবার্য বাস্তব-জগতের এলোমেলো পাঠের শব্দগুলি আরও পূর্ণ এবং আরও খালি ফটোসাইটগুলির মধ্যে "বৈধ" পার্থক্যের মতো শক্তিশালীতা প্রবর্তন করবে এবং কোনটি কোন তা বলার উপায় নেই।

আপনি যখন অপ্রত্যাশিত ছবিটি নিয়ে যান এবং সফ্টওয়্যারটিতে প্রশস্তকরণটি ক্র্যাঙ্ক করার চেষ্টা করেন তখন এটি ঘটে থাকে: শব্দ, শব্দ, শব্দ এবং সম্ভবত কেবল অন্ধকার। এবং যে কোনও তাত্ক্ষণিকভাবে পড়ার (ভালভাবে একটি সঞ্চালক ছাড়াই) দরকারী হওয়ার জন্য পর্যাপ্ত ডেটা থাকবে না।

সত্য যে হিসাবে সহজ। দেখা যাচ্ছে যে রাসায়নিক সক্রিয়তা ফিল্মের চেয়ে আধুনিক সেন্সরগুলি এতে আরও ভাল: এটি কারণেই আমরা আপাতদৃষ্টিতে 25k বা ততোধিকের আইএসও মানগুলি পেতে পারি। যারা এগুলি সূক্ষ্মভাবে পরিমাপ করতে সক্ষম হন যে শব্দগুলি অত্যধিক মাত্রায় পরিণত না হয়ে প্রচুর পরিমাণে প্রশস্তকরণ প্রয়োগ করা যেতে পারে। মৌলিকভাবে, যদিও, জাদুকরী তাত্ক্ষণিক-পঠন ডিভাইসের তুলনায় আমরা এখনও একই বলপার্কে রয়েছি।


আমি বিশ্বাস করি না এটি সঠিক, দয়া করে উপরে আমার প্রথম মন্তব্য দেখুন।
ব্লুরাজা - ড্যানি পিফ্লুঘুফ্ট

আপনি কোন অংশটি সঠিক বলে বিশ্বাস করেন না? ("উপরে" দ্বারা আপনি কী বোঝাতে চেয়েছেন তা আমি এখনও নিশ্চিত নই, যেহেতু উত্তরগুলি বিভিন্ন ক্রমে দেখা যেতে পারে))
ম্যাটডেম

6

এর সহজ উত্তরটি হ'ল আলোক কণা ভিত্তিক যা ফোটনগুলি নিয়ে গঠিত। একটি ডিজিটাল সেন্সর কোনও ফোটন ট্রিগার নয়, তবে একটি বালতি পরিমাপ করা যায়। আমি বিশ্বাস করি এটিই যেখানে আপনি বিভ্রান্ত হয়ে পড়েছেন: একটি সেন্সর বাইনারি নয়, তবে তারা কোনও একক ফোটনের প্রতি সংবেদনশীল নয়: একটি ফোটন সেন্সর ফটো সাইটের 'চালু' করে না। পরিবর্তে, যা পরিমাপ করা হয় তা হল বালতিটি কতটা পরিপূর্ণ। বালতিটি সঠিকভাবে পূরণ করার জন্য পর্যাপ্ত সময় দিতে হবে, বা কোনও চিত্র রেকর্ড করা হবে না।

উজ্জ্বল দৃশ্যগুলি আরও এবং উচ্চতর শক্তি ফোটনগুলি নির্গত করে, এইভাবে বালতিটি দ্রুত পূরণ করে। ওভারফিলিং বালতিটি চিত্রকে ছাড়িয়ে যায়, বিশদ হারাতে বা চিত্রটি 'ধুয়ে ফেলা'। এই ধোয়া প্রতিরোধ করতে, আপনি ফটোগ্রাফ সংগ্রহ করার সময়টি কেবলমাত্র ছোট করে দিন।


আমি এটি যেমন বুঝতে পারি, ফটো-ডায়োডগুলি আপনার বর্ণিত হিসাবে কাজ করে না । পরিবর্তে, তারা তাত্ক্ষণিকভাবে আলোর প্রশস্ততা পরিমাপ করে (বা আপনি যদি কণা-ব্যাখ্যাটি পছন্দ করেন তবে যে হারে ফোটনগুলি প্রবেশ করছে) । যদি আপনার বালতি-সংস্করণটি সঠিক হয়, তবে এটি এক্সপোজারের প্রয়োজনীয়তা ব্যাখ্যা করবে; তবে দুর্ভাগ্যক্রমে, আমি বিশ্বাস করি না it
ব্লুরাজা - ড্যানি পিফ্লুঘুফুট

আমি আমার উত্তরে আরও স্পষ্ট করে এই বানানের চেষ্টা করেছি; একটি ফটোসাইট কেবল একটি ফটোডোড নয়।
mattdm

3
@ ব্লুরাজা-ড্যানিপ্লুঘুফুট - বিশ্বাস করুন বা না করুন (যেমন আপনি চান); বিশ্বাসের সাথে এর তেমন কিছু করার নেই। কোনও "হালকা চাপ" নেই, কেবলমাত্র একটি ফোটনের হার। (একটি ফোটন শক্তিও রয়েছে , তবে এটি তরঙ্গদৈর্ঘ্য দ্বারা নির্ধারিত হয়, তীব্রতা নয়)) এই হারটি সম্ভাব্য, তাই সর্বনিম্ন কেস (কোনও সাইটে ক্রমবর্ধমান দুটি ফোটনের ইন্টারঅ্যাকশনগুলির মধ্যে সময় পরিমাপ করা) গড় হারের পরিসংখ্যানগতভাবে বৈধ পরিমাপ নয় ফোটন নির্গমন অপ্রত্যক্ষ পরিমাপ (সেন্সরের সাথে ফোটনের মিথস্ক্রিয়াজনিত সম্ভাব্য বৈদ্যুতিক শক্তি) সঞ্চয়ের উপর নির্ভর করে।
আমাদের সাইট ব্যবহার করে, আপনি স্বীকার করেছেন যে আপনি আমাদের কুকি নীতি এবং গোপনীয়তা নীতিটি পড়েছেন এবং বুঝতে পেরেছেন ।
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.