Перейти к содержимому


Pixel shift и точность цветопередачи


Сообщений в теме: 29

#1 Vlad_Biker

  • Пользователь
  • 14225 сообщений
  • Город:Владивосток

Отправлено 06 June 2015 - 15:04

Последнее время с вводом Пентаксом технологии Pixel Shift некоторые владельцы цифровых камер заговорили о том, что с помощью данной технологии можно обходить дебайеризацию и получать более точные цвета.
Мне стало интересно - как это, фильтр Байера есть, а дебайеризации по мнению некоторых нет. И я решил немного покопаться в данном вопросе и терминологии, которую, возможно эти "некоторые" используют и путают точность цветопередачи с повышенной детализацией

Итак, что такое точность цветопередачи - это когда цвета на снимках совпадают с исходными.
Что такое повышенная детализация - это уменьшение размеров распознаваемых матрицей предметов и уменьшение размывания цветов на границах цветовых переходов между ними, ну и как следствие - более точное распределение яркостей в этих зонах.

Точность цветопередачи сенсора с фильтром Байера определяется лишь одним - диапазоном пропускания этими цветофильтрами волн различной длины.
Чем шире данный диапазон пропускания - тем хуже точность цветопередачи, поскольку в случае этого увеличения мы уже не можем определить конкретную длину волны красного, синего или зеленого цветов, мы получаем некоторое значение, которое находится в широком диапазоне длин волн. И так для каждого из цветов. И чем больше диапазон пропускания, тем шире диапазон длин волн в котором находится сигнал снимаемый с каждой конкретной ячейки. Но зато тем больше фотонов падает на светоприемник и участвует в формировании электрического заряда, из которого мы потом получаем амплитуду длин этих волн.

Частным случаем классического RGGB фильтра является CYGM фильтр - цветовой диапазон расширен в области желто-зеленого и сине-зеленого цвета, за счет чего увеличивается светочувствительность, но страдает цветопередача.

В принципе через две "точки" можно провести прямую, которая одним своим концом упрется в.... лейку монохром.
Да да, именно матрица этой камеры так же является еще одним частным случаем "ослабления"/увеличения диапазона пропускания ячеек фильтра Байера - здесь этот диапазон расширен до максимума - фильтр ничего не задерживает и пропускает весть свет. Как результат - высокие рабочие ИСО, но цвет отсутствует в принципе, сдвигай ты матрицу хоть миллион раз.

Соответственно можно сделать вывод, что технология "пиксель шифт" ни коим образом не может влиять на точность цветопередачи, только на повышение детализации без увеличения числа Мп матрицы.
За точность цветопередачи отвечает только диапазон пропускания RGGB цветофильтров.

Используемые материалы: в том числе и http://tvs-mtuci.ru/...20ustrojstv.pdf

Сообщение отредактировал Vlad_Biker: 06 June 2015 - 15:04


#2 kogd

  • Пользователь
  • 948 сообщений
  • Город:Voronezh

Отправлено 06 June 2015 - 15:18

Просмотр сообщенияVlad_Biker (06 June 2015 - 15:04) писал:


Итак, что такое точность цветопередачи - это когда цвета на снимках совпадают с исходными.

и применима такая формулировка только в одном случае - при масштабе съемки 1:1.

#3 Vlad_Biker

  • Пользователь
  • 14225 сообщений
  • Город:Владивосток

Отправлено 06 June 2015 - 17:46

Вообще-то нет.
Как пример:
http://www.onfoto.ru...tax-Q/1316.html

Практическое применение - передача скин-тонов и оттенков красного, как правило проблемы с цветом чаще всего проявляются в этих случаях.

#4 Vlad_Biker

  • Пользователь
  • 14225 сообщений
  • Город:Владивосток

Отправлено 07 June 2015 - 05:33

Teod - вы кроме минусов можете что нибудь написать?
А то может вы знаете как с помощью CYGM фильтра и пиксель шифта получить и высокие ИСО и точную цветопередачу? Хотя, может как раз сейчас вы оформляете соответствующий патент и до окончания оформления не хотите распространяться по этому поводу? )))))

Сообщение отредактировал Vlad_Biker: 07 June 2015 - 05:33


#5 sargasa

  • Пользователь
  • 855 сообщений
  • Город:East Coast

Отправлено 07 June 2015 - 12:49

Просмотр сообщенияVlad_Biker (06 June 2015 - 15:04) писал:


Мне стало интересно - как это, фильтр Байера есть, а дебайеризации по мнению некоторых нет.
Именно так. В этом режиме отсутствует интерполяция.

#6 Vlad_Biker

  • Пользователь
  • 14225 сообщений
  • Город:Владивосток

Отправлено 07 June 2015 - 14:34

Просмотр сообщенияsargasa (07 June 2015 - 12:49) писал:

Именно так. В этом режиме отсутствует интерполяция.
Интерполяция влияет только на уровень детализации. Цвет все так же определяется сложением сигналов с R, G, G и B ячеек.

#7 sargasa

  • Пользователь
  • 855 сообщений
  • Город:East Coast

Отправлено 07 June 2015 - 16:16

Просмотр сообщенияVlad_Biker (07 June 2015 - 14:34) писал:

Интерполяция влияет только на уровень детализации. Цвет все так же определяется сложением сигналов с R, G, G и B ячеек.
Пиксель накрыт светофильтром одного цвета. Недостающую информацию о цвете процессор как раз рассчитывает методом интерполяции из значений соседних пикселей. В этом суть байеровского фильтра. В режиме PS эти значения не вычисляются процессором, а берутся напрямую с матрицы за счет ее сдвига. Интерполяцию делать не надо, получаем точные значения для всех цветов, а не приблизительные. В результате цвет точнее в режиме PS.

#8 ilf

  • Пользователь
  • 3550 сообщений
  • Город:Тула

Отправлено 07 June 2015 - 16:35

Вот в связи с этим возникает непонятка.
Либо эта технология улучшает цвет, за счет последовательных "измерений" одного пикселя ячейками разных "цветов", либо просто увеличивается разрешение.
И то, и другое вместе - имхо, проблематично...

В спецификациях, кстати, не указан размер картинки в пикселях при режиме PS...

#9 Vlad_Biker

  • Пользователь
  • 14225 сообщений
  • Город:Владивосток

Отправлено 07 June 2015 - 16:40

Просмотр сообщенияsargasa (07 June 2015 - 16:16) писал:

В режиме PS эти значения не вычисляются процессором, а берутся напрямую с матрицы за счет ее сдвига.
Это как? Эти значения все так же вычисляются процессором, причем свет проходит через всё те-же цветовые фильтры - красный, синий и зеленый.
И только "плотность" этих фильтров определяет величину погрешности при расчете итогового цвета.

#10 Vlad_Biker

  • Пользователь
  • 14225 сообщений
  • Город:Владивосток

Отправлено 07 June 2015 - 17:33

Просмотр сообщенияsargasa (07 June 2015 - 16:16) писал:

В результате цвет точнее в режиме PS.
Ну так возьмите CYGM фильтр вместо RGGB.
Вы путаете простые понятия - цвет точнее не будет. Будет выше детализация.
А цвет точнее будет только если после съемки тестовой мишени её цвета с камеры будут соответствовать реальным.
Еще раз пример мишени http://www.onfoto.ru...tax-Q/1316.html

#11 marvincfs

  • Пользователь
  • 1181 сообщений
  • Город:SPb

Отправлено 07 June 2015 - 18:36

Просмотр сообщенияVlad_Biker (06 June 2015 - 15:04) писал:

..из которого мы потом получаем амплитуду длин этих волн.
Это в цитатник можно?

#12 Vlad_Biker

  • Пользователь
  • 14225 сообщений
  • Город:Владивосток

Отправлено 08 June 2015 - 02:31

Просмотр сообщенияmarvincfs (07 June 2015 - 18:36) писал:

Это в цитатник можно?
Сначала скажите что вам здесь непонятно. Или вы считаете, что яркостные характеристики изображения с неба падают? Хотя, конечно, именно так оно и есть )))

#13 Deus

  • Пользователь
  • 182 сообщений

Отправлено 08 June 2015 - 07:06

Просмотр сообщенияVlad_Biker (08 June 2015 - 02:31) писал:


Сначала скажите что вам здесь непонятно. Или вы считаете, что яркостные характеристики изображения с неба падают? Хотя, конечно, именно так оно и есть )))
Длинна волны и ее амплитуда это разные вещи. :) а в целом поддерживаю вас.

#14 Vlad_Biker

  • Пользователь
  • 14225 сообщений
  • Город:Владивосток

Отправлено 08 June 2015 - 09:19

Просмотр сообщенияDeus (08 June 2015 - 07:06) писал:

Длинна волны и ее амплитуда это разные вещи. :) а в целом поддерживаю вас.
Я в курсе, что это разные вещи. Падение детализации при интерполяции происходит не только из-за взаимной инверсии цветов на границах цветовых переходов, но еще и из-за "инверсии" амплитуд волн, создающих яркостную картинку. При том, что яркость цвета значит не меньше в построении итогового изображения.

Так что в данном случае люди путают построение цветного изображения с изображением яркостным.

Как пример - сделайте два одинаковых снимка - один на монохромную матрицу, второй на "цветную", затем переведите цветное изображение в черно-белое и сравните с черно-белым с монохромной матрицы. Разница будет налицо, при том, что это будет 100% яркостным изображением.

Сообщение отредактировал Vlad_Biker: 08 June 2015 - 09:35


#15 marvincfs

  • Пользователь
  • 1181 сообщений
  • Город:SPb

Отправлено 08 June 2015 - 16:43

Небрежность в терминах говорит о вашем подходе к этим "многобукф" и ожидать чего то серьезного от этих "многобукф" будет странно.

Просмотр сообщенияVlad_Biker (08 June 2015 - 09:19) писал:

Как пример - сделайте два одинаковых снимка - один на монохромную матрицу, второй на "цветную", затем переведите цветное изображение в черно-белое и сравните с черно-белым с монохромной матрицы. Разница будет налицо, при том, что это будет 100% яркостным изображением.
Даже название для этого придумали "квантовая эффективность".

Сообщение отредактировал marvincfs: 08 June 2015 - 16:47


#16 Vlad_Biker

  • Пользователь
  • 14225 сообщений
  • Город:Владивосток

Отправлено 09 June 2015 - 01:07

Просмотр сообщенияmarvincfs (08 June 2015 - 16:43) писал:

Небрежность в терминах говорит о вашем подходе к этим "многобукф" и ожидать чего то серьезного от этих "многобукф" будет странно.

Даже название для этого придумали "квантовая эффективность".
По сути есть что сказать, или только к термину "квантовая эффективность" придираться и будете? Судя по всему вы долго искали и нашли только это.

#17 Vlad_Biker

  • Пользователь
  • 14225 сообщений
  • Город:Владивосток

Отправлено 09 June 2015 - 02:42

Просмотр сообщенияmarvincfs (08 June 2015 - 16:43) писал:

"квантовая эффективность".
Кстати говоря - термин "квантовая эффективность" ни в коей мере не относится к тому, о чем я говорю.
Я говорю о том, что основная энергия светового потока в той или иной точке изображения может приходится на длины волн, лежащие в стороне от тех диапазонов, на которые рассчитаны красный, синий и зеленый фильтры Байера. Ведь слово "красный" здесь не означает, что данный фильтр пропускает весь диапазон длин волн, которые вы можете отнести к "красным", или "синим", ну или "зеленым".
Таким образом фактически можно смоделировать изображение, при съемке которого обычной RGGB матрицей вы получите цветовое изображение пейзажа, или портрет, или натюрморт, а при съемке монохромной матрицей у вас выйдет ростовой портрет крокодила Гены с чебурашкой. И как этот процесс можно привязать к "квантовой эффективности"? Да никак.

#18 marvincfs

  • Пользователь
  • 1181 сообщений
  • Город:SPb

Отправлено 09 June 2015 - 09:32

"Сам дурак" - это очень сильная позиция.

Просмотр сообщенияVlad_Biker (07 June 2015 - 14:34) писал:

Цвет все так же определяется сложением сигналов с R, G, G и B ячеек.
Про таинственные коэффициенты, на которые множатся наши пойманные фотоны, и которые каждый производитель выбирает под себя мы конечно же не слышали.

Три набора фильтров специально для съемки, какой из них "более лучше"?
*на двух графиках присутствует Luminance фильтр, на него можно не обращать внимания, как и на тот факт, что красный захватывает ИК спектр*
Скрытый текст

Сообщение отредактировал marvincfs: 09 June 2015 - 09:41


#19 Vlad_Biker

  • Пользователь
  • 14225 сообщений
  • Город:Владивосток

Отправлено 09 June 2015 - 12:58

Просмотр сообщенияmarvincfs (09 June 2015 - 09:32) писал:

"Сам дурак" - это очень сильная позиция.

Про таинственные коэффициенты, на которые множатся наши пойманные фотоны, и которые каждый производитель выбирает под себя мы конечно же не слышали.
Как специалист, имеющий диплом "электрооборудование и автоматика" я имею представление о достаточно большом количестве вещей, в том числе и касающихся усиления сигнала. Как фотолюбитель я так же имею представление о специфике обработки сигнала цифровых матриц.

И, насколько я понимаю, вы настаиваете на том, что бы я уже бежал и оформлял патент относительно CYGM фильтра, который даст "правильный цвет" в сумме с технологией "пиксель-шифт"?

#20 marvincfs

  • Пользователь
  • 1181 сообщений
  • Город:SPb

Отправлено 10 June 2015 - 14:35

Нет, я просто задал вопрос, а вы на него ответить не смогли, и в привычной манере ушли куда-то в сторону.

Сообщение отредактировал marvincfs: 10 June 2015 - 14:36


#21 Lucky IL

  • Пользователь
  • 2991 сообщений
  • Город:Тенерифе

Отправлено 10 June 2015 - 15:11

Все просто. Нужно понять как формируется цвет в одном элементаронм пикселе при дебайерезиции и в случае ПШ.
В первом случае - получаем один из трех цветов по факту (и его качество и прочие характеристики зависят от ширины спектра пропускания фильтра). Остальные цвета получаются путем вычисления (медиана? среднее арифметическое? уже не помню) из значений соседних элементарных пикселей с фильтрами интересующей полосы. Получаем неточность в определении цвета, складывающуюся из полосы пропускания фильтров, погрешности при вычислении этого среднего арифметического и условной погрешности, заключающейся в возможном принципиальном отсутствии этого цвета в вычисляемом пикселе в принципе (а умный дебайер его туда привнесет!!).
Таким образом получаем заведомо более грязный цвет, если он получен дебайером.
Если же рассматривать технологию ПШ (или как там ее сейчас правильно звать?), то получаем что в каждом элементарном пикселе итогового изображения по очереди экспонируются все 3 цвета и никаких лишних вычислений не нужно - это убирает 2 из 3х (думаю их гораздо больше, конечно же) возможных погрешностей, но вносит одну, более глобальную - смещения экспонируемых объектов во время самой экспозиции. Это может потянуть за собой ужасные артефакты и полную неюзабельность технологии.
Но ЦВЕТ будет чище.

#22 Vlad_Biker

  • Пользователь
  • 14225 сообщений
  • Город:Владивосток

Отправлено 10 June 2015 - 16:21

Просмотр сообщенияLucky IL (10 June 2015 - 15:11) писал:

Но ЦВЕТ будет чище.
То есть вы хотите сказать, что отсняв цветовую мишень стандартным способом и с помощью ПШ вы получите два разных результата?
Прикрепленное изображение: color checker.jpg

Взаимной интерференции цветов (того, что вы называете средним арифметическим) здесь не будет. Хотя, по моему вы слишком приуменьшаете возможности современной математики при интерполяции цветов исходя из 8 соседних знаачений. В случает однородного цвета (как на мишени) цвет в обоих случаях будет полностью одинаковым.

В остальных случаях - смешение цветов на границах цветовых переходов это и есть суть падение детализации.

Иначе - завтра же можно будет использовать CYGM фильтр и в сумме с ПШ технологией получать "точный цвет". Что в принципе не возможно.

Просмотр сообщенияmarvincfs (10 June 2015 - 14:35) писал:

Нет, я просто задал вопрос, а вы на него ответить не смогли, и в привычной манере ушли куда-то в сторону.
Про"квантовую эффективность" и CYGM фильтр вы уже "забыли" и теперь пытаетесь закидать меня дополнительными "вопросами"?

#23 vitzap

  • Пользователь
  • 2627 сообщений
  • Город:г. Челябинск

Отправлено 10 June 2015 - 16:49

Я вижу в Pixelshift два момента, касающихся цветопередачи:
1. Точная передача мелких цветовых деталей - например, искрящийся снег. Многие raw-конверторы расценивают цветные "искры" как горячие пиксели и убирают. В случае pixelshift можно будет знать достоверно, что этот пиксель абсолютно точно является ярким цветовым пятном.
2. Можно будет точно знать баланс белого в кадре.

#24 Eng

  • Пользователь
  • 3690 сообщений
  • Город:Saint Petersburg

Отправлено 10 June 2015 - 17:12

Просмотр сообщенияVlad_Biker сказал:

В остальных случаях - смешение цветов на границах цветовых переходов это и есть суть падение детализации.
А оттенки как же? "Границы переходов" не всегда такие явные.

Просмотр сообщенияvitzap сказал:

например, искрящийся снег.
искрящийся снег при ПШ должен получаться в два раза более искрящимся, чем при просмотре глазами, и в 4, чем снятый на обычный фотоаппарат ;)
теоретически

а если подходить к вопросу практически, то уже доступны полноразмерные снимки, с ПШ и без. ИМХО в детализации разница разительная, в цвете по моему мнению также присутствует, вот только не следствие ли это более высокой детализации, сказать затрудняюсь.

тут можно скачать, если кто не в курсе.

#25 Vlad_Biker

  • Пользователь
  • 14225 сообщений
  • Город:Владивосток

Отправлено 10 June 2015 - 17:19

Просмотр сообщенияEng (10 June 2015 - 17:11) писал:

А оттенки как же? "Границы переходов" не всегда такие явные.
По моему подобных проблем у дебайеризации небыло еще на 6Мп матрицах, а с современной прокаченной "математикой" дебайеризации, да еще и с 10, 16, 24-мя Мп исходного материала...

Пример:
пройдите по ссылке, воспользуйтесь лупой и посмотрите на что способны 10Мп
https://www.flickr.c...ublic/lightbox/

Так что для меня разница в цвете это в первую очередь разный цвет при "отстреле" цветовых мишеней. А ПШ на это не способен, он только добавляет детализацию.

#26 Lucky IL

  • Пользователь
  • 2991 сообщений
  • Город:Тенерифе

Отправлено 10 June 2015 - 20:09

Просмотр сообщенияVlad_Biker (10 June 2015 - 16:21) писал:

То есть вы хотите сказать, что отсняв цветовую мишень стандартным способом и с помощью ПШ вы получите два разных результата?
Да, ведь они будут получены двумя разными способами. Один из которых имеет меньшую погрешность.

Просмотр сообщенияVlad_Biker (10 June 2015 - 16:21) писал:


Взаимной интерференции цветов (того, что вы называете средним арифметическим) здесь не будет. Хотя, по моему вы слишком приуменьшаете возможности современной математики при интерполяции цветов исходя из 8 соседних знаачений. В случает однородного цвета (как на мишени) цвет в обоих случаях будет полностью одинаковым.

Вы путаетесь в терминологии - интерференция есть взаимное усиление и ослабление 2х когерентных волн В ПРОСТРАНСТВЕ. А мы же - про обработку цифровую. Если интерполировать цвет туда, где его не было (в случае присутствия, к примеру, зеленого в 2х соседних пикселях и отсутствия в центральном, куда собственно он и интерполируется), то понятное дело после дебайеризации он там появится, а вот после ПШ - его не будет, как и есть на самом деле. Это ли не делает цвет чище и правдоподобнее? + меньше нагружает процессор.

Просмотр сообщенияVlad_Biker (10 June 2015 - 16:21) писал:

В случает однородного цвета (как на мишени) цвет в обоих случаях будет полностью одинаковым.

В остальных случаях - смешение цветов на границах цветовых переходов это и есть суть падение детализации.

Не имею ни малейшего желания заниматься фотографированием мишени. Я лучше по реальным сюжетам постреляю.

#27 Vlad_Biker

  • Пользователь
  • 14225 сообщений
  • Город:Владивосток

Отправлено 11 June 2015 - 08:26

Просмотр сообщенияLucky IL (10 June 2015 - 20:09) писал:

Вы путаетесь в терминологии.
Возможно, тогда так:

"Интерполяции цветов (того, что вы называете средним арифметическим) здесь не будет. Хотя, по моему вы слишком приуменьшаете возможности современной математики при интерполяции цветов исходя из 8 соседних знаачений. В случает однородного цвета (как на мишени) цвет в обоих случаях будет полностью одинаковым."

А относительно реальных сюжетов - как раз разница цветопередачи при съемке мишеней и даст результат лучшей цветопередачи в реальности. Собственно это и будет лучшей цветопередачей.
А обсуждаемая технология даст только прирост детализации.

И кстати - вы описание интерполяции при дебайеризации сильно упрощаете. Так как цвет считается не по двум или трем соседним пикселям, а по 9 пикселям (постройте поле для игры в крестики и посчитайте)! То есть проблемы начинаются только при размере проекции объекта на матрицу = ширине (ну или высоте)) двух пикселей. Три пикселя - и объект уже виден, но контраст снижен... И теперь вопрос - что здесь первичней, цвет, или детализация?
Ответ - детализация.
А о другом цвете можно говорить только при других цветовых фильтрах Байера.

P. S. Хотя о технологии ПШ в принципе можно говорить только в контексте съемки абсолютно неподвижных объектов с серьезного штатива.
Я даже в мыслях представить не могу, что это должен быть за активный штатив с точнейшим гироскопом, что бы держать камеру с точностью до 0,003мм (пол ширины пикселя)...

Сообщение отредактировал Vlad_Biker: 11 June 2015 - 09:03


#28 sargasa

  • Пользователь
  • 855 сообщений
  • Город:East Coast

Отправлено 11 June 2015 - 14:57

Просмотр сообщенияVlad_Biker (11 June 2015 - 08:26) писал:


Я даже в мыслях представить не могу, что это должен быть за активный штатив с точнейшим гироскопом, что бы держать камеру с точностью до 0,003мм (пол ширины пикселя)...
Это у олика пол-пикселя. У пентакса смещение на целый пиксель.

#29 Eng

  • Пользователь
  • 3690 сообщений
  • Город:Saint Petersburg

Отправлено 11 June 2015 - 15:21

Просмотр сообщенияsargasa (11 June 2015 - 14:57) писал:

Это у олика пол-пикселя. У пентакса смещение на целый пиксель.
Сдается мне коллега имел в виду, что сдвиг на большее значение уже будет являться смазом...
Вот только технологию электронной стабилизации никто не отменял, я думаю что при сдвиге даже на несколько пикселей, это реально отследить и учесть, при складывании изображений.

#30 АНДРЕЙ Л.

  • Пользователь
  • 4946 сообщений
  • Город:Москва

Отправлено 15 June 2015 - 10:04

Просмотр сообщенияLucky IL сказал:

+ меньше нагружает процессор.
Если бы это было бы правдой то тогда скорость записи результата была бы по крайней мере не больше чем при обычной съёмке, а пока результат таков что кроме как в предметке использовать ПШ я возможности не вижу. Хочу добавить из личного не большого опыта теста ПШ, детализация действительно выше чем при обычной съёмке, улучшение цветов тоже наблюдается, но у меня сложилось впечатления что как раз из за повышения детализации цвета кажутся чище.

Сообщение отредактировал АНДРЕЙ Л.: 15 June 2015 - 10:12






Количество пользователей, читающих эту тему: 1

0 пользователей, 1 гостей, 0 анонимных