Перейти к содержимому


О шумах матрицы


Сообщений в теме: 72

#1 Гость_oleg_v_*

  • Гость

Отправлено 09 Июль 2006 - 20:33

Просмотр сообщенияShadow (9.7.2006, 20:20) писал:

А под эту тему, в который раз напоминаю, была задача:
"Новый, небывалый ДД и низкие шумы".
Это УЖЕ ИСКЛЮЧАЕТ всем нам хорошо известную матрицу Sony.
Эта задача невыполнима по определению. Чувствительность матриц и шумы уже достигли квантового предела, больше мегапикселей автоматически означает больше шумов. Их можно лишь сильнее приблизить к теоретическому пределу, чем пентакс с соневской же матрицей успешно занимался до этого. Шумы у istDS на высоких ISO такие же как у пресловутой пятерки, они на ступень по чувствительности меньше, чем у никоновских D70, и D200 даже если картинку с последнего привести к 6Mpix. Остается надеяться, что пентаксу также удасться снизить шум считывания на новой матрице. Но шумы и соответственно ДД на новой матрице никак не могут быть лучше, чем у 6Mpix камер.

Сообщение отредактировал oleg_v: 09 Июль 2006 - 20:43


#2 Aлеф

    Заслуженный тролль Пентаклуба

  • Пользователь
  • 23 112 сообщений
  • Имя:Лёшка-морковка
  • Город:Denver, CO, USA

Отправлено 09 Июль 2006 - 20:52

Просмотр сообщенияoleg_v (9.7.2006, 23:32) писал:

Эта задача невыполнима по определению. Чувствительность матриц и шумы уже достигли квантового предела
позвольте вам не поверить... квантовый предел чувствительности - это регистрации одного единственного фотона... проблема сигнал/шум вообще проблема инженерная, которая может быть решена за счет увеличения числа слоев или количества замеров...

#3 Гость_oleg_v_*

  • Гость

Отправлено 10 Июль 2006 - 11:05

Просмотр сообщенияAleph Egg (9.7.2006, 21:51) писал:

позвольте вам не поверить... квантовый предел чувствительности - это регистрации одного единственного фотона... проблема сигнал/шум вообще проблема инженерная, которая может быть решена за счет увеличения числа слоев или количества замеров...
Да, за счет удлиннения выдержки (уменьшения ISO) действительно можно улучшить соотношение сигнал/шум, по другому вряд ли. За время экспозиции на ISO200 на каждый пиксел 6Mpix матрицы прилетает примерно 70000 фотонов. Из них 20000 регистрируется матрицей, остальные отражаются обратно или поглощаются светофильтром. Статистика фотонов пуассоновская, поэтому теоретический предел соотношения сигнал/шум равен корню из числа фотонов, т.е. примерно 140. В эксперименте получается около 125 в зеленом канале http://www.hostmyfil...12/green100.gif.

Сообщение отредактировал oleg_v: 10 Июль 2006 - 11:06


#4 Aлеф

    Заслуженный тролль Пентаклуба

  • Пользователь
  • 23 112 сообщений
  • Имя:Лёшка-морковка
  • Город:Denver, CO, USA

Отправлено 10 Июль 2006 - 11:53

Просмотр сообщенияoleg_v (10.7.2006, 14:04) писал:

поэтому теоретический предел соотношения сигнал/шум равен корню из числа фотонов, т.е. примерно 140.
/* мы уже переходим в гольный оффтопик... */
я не назвал бы этот предел теоретическим, он, скорее, "твердотельный" и справедлив для данного материала в данных условиях... никто нам не мешает изменить измерительную ячейку (или даже принцип регистрации), чтобы получить совершенно другую картину...

#5 Гость_oleg_v_*

  • Гость

Отправлено 10 Июль 2006 - 12:06

Просмотр сообщенияAleph Egg (10.7.2006, 12:52) писал:

/* мы уже переходим в гольный оффтопик... */
я не назвал бы этот предел теоретическим, он, скорее, "твердотельный" и справедлив для данного материала в данных условиях... никто нам не мешает изменить измерительную ячейку (или даже принцип регистрации), чтобы получить совершенно другую картину...
Нет, вы не поняли. Даже если мы зарегистрируем ВСЕ прилетевшие за время экспозиции фотоны, соотношение сигнал/шум для ISO 200 на 6Mpix кропе никогда не превысит корень из 70000, т.е. 260. В этих рассуждениях нет ни слова о материале сенсора или способе регистрации фотонов.

#6 Aлеф

    Заслуженный тролль Пентаклуба

  • Пользователь
  • 23 112 сообщений
  • Имя:Лёшка-морковка
  • Город:Denver, CO, USA

Отправлено 10 Июль 2006 - 12:33

Просмотр сообщенияoleg_v (10.7.2006, 15:05) писал:

никогда не превысит корень из 70000, т.е. 260. В этих рассуждениях нет ни слова о материале сенсора или способе регистрации фотонов.
давайте все-таки прекращать эту подтему... уровень шума будет зависить именно от сенсора и, например, для матрицы при абсолютном нуле с абсолютной чувствительностью будет очень большим :) даже в децибелах... :) SNR характеризует техническое изделие, а не вашу методику подсчета корня из "числа фотонов"... :)

#7 Aлеф

    Заслуженный тролль Пентаклуба

  • Пользователь
  • 23 112 сообщений
  • Имя:Лёшка-морковка
  • Город:Denver, CO, USA

Отправлено 10 Июль 2006 - 12:58

хорошо, конечно, я не стану указывать кому, куда и что писАть...

в качестве ссылки по теме для интересующихся:
http://www.citforum....ital_mechanics/
может быть кто-то не читал...

Сообщение отредактировал Aleph Egg: 10 Июль 2006 - 13:49


#8 Aлеф

    Заслуженный тролль Пентаклуба

  • Пользователь
  • 23 112 сообщений
  • Имя:Лёшка-морковка
  • Город:Denver, CO, USA

Отправлено 10 Июль 2006 - 13:40

Просмотр сообщенияoleg_v (10.7.2006, 16:29) писал:

- невозможно зарегистрировать больше фотонов, чем их прилетело за время экспозиции, а это число зависит только от ISO и площади ячейки

количество фотонов нас не интересует, именно поэтому мы расчитываем характеристику сигнал/шум, а не поток...

Просмотр сообщенияoleg_v (10.7.2006, 16:29) писал:

- фотоны регистрируются дискретно и независимо друг от друга

это вам показалось... фотоны вообще не регистрируются :), региструется эффективная энергия поглашения... а уж как она именно поглащается - это техническая проблема...

Просмотр сообщенияoleg_v (10.7.2006, 16:29) писал:

- из предыдущего пункта вытекает, что вероятность регистрации N фотонов описывается распределением Пуассона, для которого дисперсия равна среднему

это совершенно не причем... регистрация фотонов будет определяться поглащающими свойствами вещества... хотите пуассон, пусть будет всегда пуассон, а вот мат.ожидание будет бегать туда сюда в зависимости от того же самого материала...

Просмотр сообщенияoleg_v (10.7.2006, 16:29) писал:

- отсюда теоретический предел для отношения сигнал / шум равен корню из числа зарегистрированных фотонов.
это не так... вы просто полагаете, что шум заложен в сигнале, а это не так... шум определяется свойствами измерительной ячейки и (процентов на 90, остальное внутренние и внешние наводки) ее внутренним тепловым шумом в системе детектирования и каналах передачи данных (для дискретных систем)

Сообщение отредактировал Aleph Egg: 10 Июль 2006 - 13:43


#9 Гость_oleg_v_*

  • Гость

Отправлено 10 Июль 2006 - 13:50

Просмотр сообщенияAleph Egg (10.7.2006, 14:39) писал:

Я не буду комментировать то, что вы написали, иначе вы опять начнете обижаться. Скажу лишь, что вы немножко не так представляете процесс регистрации. Шум действительно заложен в сигнале, фотоны - это не вода, которая льется непрерывно, а скорее падающие камни. Как мы их регистрируем, абсолютно все равно, главное, что на выходе камней всегда целое число.

Сообщение отредактировал oleg_v: 10 Июль 2006 - 13:50


#10 Aлеф

    Заслуженный тролль Пентаклуба

  • Пользователь
  • 23 112 сообщений
  • Имя:Лёшка-морковка
  • Город:Denver, CO, USA

Отправлено 10 Июль 2006 - 14:03

Просмотр сообщенияoleg_v (10.7.2006, 16:49) писал:

Скажу лишь, что вы немножко не так представляете процесс регистрации.

давайде договоримся о нейтральной формулировке: мы по-разному представляем себе процесс регистрации... :):):)

Просмотр сообщенияoleg_v (10.7.2006, 16:49) писал:

Шум действительно заложен в сигнале

вам следует сделать одну вещь из трех:
а) перестать пользоваться словосочетанием "сигнал/шум", поскольку в научной и технической среде принят совершенно иной смысл этого... или
б) утвердить свое понятие как "общепризнанное" (боюсь это будет тяжело)... или
в) поменять свою точку зрения на общепринятую, поскольку ваше понятие безсмысленно...

суть SNR в как раз том, что он показывает интегральную характеристику прибора, сколько "входа" остается на "выходе"... шум сигнала - это совершенная иная проблематика, это проблематика передачи данных, а не регистирования их...

Просмотр сообщенияoleg_v (10.7.2006, 16:49) писал:

фотоны - это не вода, которая льется непрерывно, а скорее падающие камни. Как мы их регистрируем, абсолютно все равно, главное, что на выходе камней всегда целое число.
очень поэтично... но снова не верно...
если не важно как мы их регистрируем, давайте откажемся от регистратора вообще :) и напишем фирмам, производящим матрицы, чтобы они не занимались ерундой...

ну всё... вы не можете пожаловаться, что я игнорировал ваши вопросы...
если и этого сообщения вы не поймете, то я уже вам не помогу...

#11 Гость_oleg_v_*

  • Гость

Отправлено 10 Июль 2006 - 14:13

Просмотр сообщенияAleph Egg (10.7.2006, 15:02) писал:

ну всё... вы не можете пожаловаться, что я игнорировал ваши вопросы...
Здесь несколько иное .. например когда вы пишете, что что то неверно, было бы неплохо хотя бы написать почему или какой вариант с вашей точки зрения верен.

По теме. Доведем ситуацию до абсурда - 400 гигапикселей на кропнутой матрице, минимальное ISO 200. За время экспозиции на площадь пиксела прилетает ровно 1 фотон. Наша матрица супер эффективна и обязательно регистрирует его, если он прилетел .. или не регистрирует если нет, но промежуточных вариантов, заметим, не бывает. Какое будет отношение сигнал / шум? Ну где то около 1 наверное, не правда ли?

#12 Aлеф

    Заслуженный тролль Пентаклуба

  • Пользователь
  • 23 112 сообщений
  • Имя:Лёшка-морковка
  • Город:Denver, CO, USA

Отправлено 10 Июль 2006 - 14:23

Просмотр сообщенияoleg_v (10.7.2006, 17:12) писал:

За время экспозиции на площадь пиксела прилетает ровно 1 фотон. Наша матрица супер эффективна и обязательно регистрирует его, если он прилетел .. или не регистрирует если нет, но промежуточных вариантов, заметим, не бывает. Какое будет отношение сигнал / шум? Ну где то около 1 наверное, не правда ли?
попробуйте на бумажке разделить 1 на 0... или программку напишите, чтобы тоже самое через предел, постепенно уменьшая шум до нуля... :)
понятие шума заключается в том, насколько входной сигнал был искажен в процессе его регистрации... если на входе 1 фотон и зарегистрирован 1 фотон, то SNR будет равна бесконечности... (или логарифму бесконечности, если в децибелах :))

кстати, когда вы говорите о количестве фотонов (т.е. интенсивности сигнала) вы забываете, что значимыми характеристиками для нас будет также его частота (т.е. цвет), который тоже может быть искажен... частота уже менее дискретная величина, правда? :)

но к делу это почти не относится, к сожалению, ваша методика ошибочна и без этого (для фотоматриц) весьма существенного дополнения... ошибку я указал, вы неправильно (или более мягко: своеобразно) толкуете понятие "сигнал/шум"...

#13 Гость_oleg_v_*

  • Гость

Отправлено 10 Июль 2006 - 14:32

Просмотр сообщенияAleph Egg (10.7.2006, 15:22) писал:

ошибку я указал, вы неправильно (или более мягко: своеобразно) толкуете понятие "сигнал/шум"...
Я подразумеваю под сигналом - среднее значение усредненное по времени или пикселам, если засветка однородна, а под шумом - среднеквадратичное отклонение от среднего для отдельного пиксела. Было бы неплохо привести ваш вариант определения и объяснить, почему он более правильный.

#14 Aлеф

    Заслуженный тролль Пентаклуба

  • Пользователь
  • 23 112 сообщений
  • Имя:Лёшка-морковка
  • Город:Denver, CO, USA

Отправлено 10 Июль 2006 - 14:43

Просмотр сообщенияoleg_v (10.7.2006, 17:31) писал:

Я подразумеваю под сигналом - среднее значение усредненное по времени или пикселам, если засветка однородна, а под шумом - среднеквадратичное отклонение от среднего для отдельного пиксела. Было бы неплохо привести ваш вариант определения и объяснить, почему он более правильный.
если вы изучаете источник "однородного" излучения, то такая оценка позволяет получить его дисперсию, т.е. как раз характеристику этой самой однородности...

если вы хотите изучать характеристику регистратора, то вам нужно сравнить исходный сигнал с полученным в результате регистрации... сделать это можно несколькими способами: через стандартный образец, с помощью оборудования, обладающего большим классом точности или как-то еще... найдя отклонение полученного сигнала от исходного вы сможете оценить значение сигнал/шум...

в идеальных условиях (когда у вас когерентное излучение) ваша методика будет являться неплохим приближением как частный случай... но на ее основе делать вывод, что минимальная дисперсия будет равна корню из числа ячеек я бы не стал :)

#15 Гость_oleg_v_*

  • Гость

Отправлено 10 Июль 2006 - 14:50

Просмотр сообщенияAleph Egg (10.7.2006, 15:42) писал:

но на ее основе делать вывод, что минимальная дисперсия будет равна корню из числа ячеек я бы не стал :)
Из числа фотонов. А я бы стал, поскольку причины этого настолько фундаментально просты, что все частные рассуждения достаточно мимо кассы. Кстати, эксперимент теорию неплохо подтверждает - никому из производителей не удалось преодолеть этот предел, более того - по части фотонного шума вообще не видно никакого прогресса. Ну а шумы считывания кэнон практически победил.

#16 Aлеф

    Заслуженный тролль Пентаклуба

  • Пользователь
  • 23 112 сообщений
  • Имя:Лёшка-морковка
  • Город:Denver, CO, USA

Отправлено 10 Июль 2006 - 15:02

Просмотр сообщенияoleg_v (10.7.2006, 17:49) писал:

Из числа фотонов. А я бы стал

ну и совершенно напрасно...
если ваши практические кривые еще как-то можно принять для конкретных матриц, то
"теоретическую" выкладку о том, что ошибка - это какой-то странный один фотон на ячейку матрицы принять просто нельзя... и куда вы все-таки дели частоту? она в вашей дисперсии содержится, потому, что (еще раз) регистрируются не фотоны, а энергия поглащения...

Просмотр сообщенияoleg_v (10.7.2006, 17:49) писал:

Кстати, эксперимент теорию неплохо подтверждает
это тоже не верно... ваша 260 в децибелах равна 24, а в статье уже указывается 45 и это уже реализованная величина...

#17 Гость_oleg_v_*

  • Гость

Отправлено 10 Июль 2006 - 15:20

Просмотр сообщенияAleph Egg (10.7.2006, 16:01) писал:

потому, что (еще раз) регистрируются не фотоны, а энергия поглащения...

Энергия нужна чтобы электрон попал в потенциальную ямку, из которой он потом попадает на вход АЦП. А сама эта энергия особой роли не играет, она лишь должна превысить некоторый порог. В итоге - один фотон -> один электрон.

Просмотр сообщенияAleph Egg (10.7.2006, 16:01) писал:

это тоже не верно... ваша 260 в децибелах равна 24, а в статье уже указывается 45 и это уже реализованная величина...
У меня к физике доверие больше, чем к статьям в интернете. Тем более, что получить 45db на 10 разрядном АЦП в принципе невозможно из-за шума квантования самого АЦП, даже если сигнал на его входе идеален.

Сообщение отредактировал oleg_v: 10 Июль 2006 - 15:20


#18 Mitiaj

  • Пользователь
  • 107 сообщений

Отправлено 10 Июль 2006 - 17:18

oleg_v совершенно прав относительно фотонных шумов. Можно сформулировать его утверждение так: если имеется источник излучения, создающий на поверхности регистратора некоторую интенсивность излучения с постоянным матожиданием, то при конечном времени работы идеального регистратора среднеквадратичное отклонение измеренного значения числа фотонов будет равно квадратному корню из матожидания числа фотонов, попавших на регистратор за время измерения.

Соответственно, какими бы хорошими ни были новые технологии, получить уровень шумов существенно лучше, чем на данный момент, они не позволят. Правда, те данные, которые мне встречались, вроде бы говорят о том, что раза в 2 понизить все-таки можно. Есть, например, полные спецификации по кодаковскому сенсору KAF-8300, который стоит в Olympus E-300 (правда, спецификации даны в варианте без микролинз), и там квантовая эффективность около 25-30 процентов.

Еще один хороший ресурс по этому поводу.

#19 Lexander

  • Пользователь
  • 7 737 сообщений
  • Город:гМосква

Отправлено 10 Июль 2006 - 18:11

Удалил десятка два сообщений, несущих мало информации, но очень много эмоций.
Просьба к участникам дискуссии вести разговор в более корректном тоне.

#20 Aлеф

    Заслуженный тролль Пентаклуба

  • Пользователь
  • 23 112 сообщений
  • Имя:Лёшка-морковка
  • Город:Denver, CO, USA

Отправлено 10 Июль 2006 - 18:15

Просмотр сообщенияMitiaj (10.7.2006, 20:17) писал:

oleg_v совершенно прав относительно фотонных шумов.
фотонный шум - это эффект квантового измерения... на современных матрицах их можно запросто пренебречь...

#21 Pentax911

  • Пользователь
  • 875 сообщений

Отправлено 10 Июль 2006 - 20:31

А можно такой вопрос. Цифровой техники у меня нет, но появилась потребность в цифровой "записной книжке". Т.к. зеркалка на записную книжку не тянет, то пошёл и купил Pentax E10...
Я конечно понимаю, цифромыльница и т.п., но я сам снимал и видел картинки с других цифровиков...от Pentax E10 очень плотный осадок в душе, какбы можно было, вернул бы продавцу.
Что не понравилось:
переконтраст жуткий, т.е. снимать можно только при ровном, очень ровном свете, строго по солнцу (источнику света). В противном случае имеем "перелив", т.е. два фото с одного места с разницей в 5-7 сек., а разница в цвете обалденная, одна ОК!, другая с жутким лиловым цветом в тенях и в чёрном (т.е. чёрного нет вовсе), также может появится завал в жёлто-зелёный. Чуть, что попало светленькое - мёртво белый.
Макро...не знаю, как замерялась минимальная дистанция, но это не макро, так полтиником обычным можно снять и то крупнее будет.
Матрица совсем кроха и от этого производная мысль о "полуматрице" в цифрозеркалках, когда спорят, что хватит или нет пикселей, достаточно ли линий.
А суть в том, что чёткое фото можно получить лишь со штатива, тогда вполне сносный цифромыльный снимок, кабы все такие, так и не переживал. Т.е. даже затаив дыхание, прислонившись к чему-либо не получить резкого снимка, а со штатива гораздо лучше. Снимки с рук все в "крестиках".
И очень уж любит фотоаппарат "залитую солнечным светом долину", т.е. чуть тень и пошли жуткие шумы, больше похожие на цветовые пятна.

Мне не повезло с цифромыльницей или надо брать только старшие модели? Странно, но у друга Люмикс, впоне съедобная картинка, а здесь как мобильником снимаешь.

#22 VladLL

  • Пользователь
  • 865 сообщений

Отправлено 10 Июль 2006 - 21:07

Модератора!!! :) :) :)
Уважаемый Pentax911, тут "добрые люди" друг другу морду бъют за идею, а Вы тут с какой-то ерундой, извиняюсь.

#23 Pentax911

  • Пользователь
  • 875 сообщений

Отправлено 10 Июль 2006 - 21:22

Просмотр сообщенияVladLL (10.7.2006, 22:06) писал:

Модератора!!! :) :) :)
Уважаемый Pentax911, тут "добрые люди" друг другу морду бъют за идею, а Вы тут с какой-то ерундой, извиняюсь.
ну, дык, для разрядки вполне :) , а то убьют друг друга и было за что.
А ерунда, не ерунда, а жутко не приятно, отдать денежку и получить "фуфел".

#24 VladLL

  • Пользователь
  • 865 сообщений

Отправлено 10 Июль 2006 - 21:34

Дык, надо было сначала (до отдачи "денюшки") изучить вопрос? :)

#25 Pentax911

  • Пользователь
  • 875 сообщений

Отправлено 10 Июль 2006 - 22:24

Просмотр сообщенияVladLL (10.7.2006, 22:33) писал:

Дык, надо было сначала (до отдачи "денюшки") изучить вопрос? :)
КАК??? в магазине никто не даст "посщупать" и уж тем более попробовать в разных условиях, а взять у кого-то просто-напросто нет возможности, Pentax ни у кого из знакомых нет. На сайте всё пристойно (я о картинках с него). А как проверить ещё, походить по форумам?...отзывы владельцев порою полярны и не без "уклона".
Суть не в том, что "реснички не достаточно проработались и рубчики на тканях не совсем чёткие", в мои требования входило не это, я не надеялся купить за $200 цифрозеркалку в 16Мп, но и такой откровенной лажи я тоже не ожидал, всё понимаю, цифромыльница, но не до такой же степени!

Сообщение отредактировал Pentax911: 10 Июль 2006 - 22:29


#26 VladLL

  • Пользователь
  • 865 сообщений

Отправлено 10 Июль 2006 - 23:07

Ну, надо было изучить, что есть цифромыло вообще, какое есть цифромыло, и где есть Пентакс в цифромыле (и не только)...
Тогда бы взяли Кенон и так бы не расстраивались :)

#27 LMCo

  • Пользователь
  • 817 сообщений
  • Город:Siberia

Отправлено 11 Июль 2006 - 06:42

Цитата

Мне не повезло с цифромыльницей или надо брать только старшие модели?
Надо брать только старшие модели, с матрицей хотя бы 1/1.8. С Вашими запросами - олимпус Вам был нужен, там можно все ручками подогнать так, чтобы картинка выходила такой, как нравится именно Вам. Или снимать в RAW. В кеноне все равно чем-нибудь недовольны остались бы.

#28 Abrams

  • Пользователь
  • 1 142 сообщений
  • Город:Рязань

Отправлено 11 Июль 2006 - 07:21

Просмотр сообщенияPentax911 (10.7.2006, 23:23) писал:

... в магазине никто не даст "посщупать" и уж тем более попробовать в разных условиях...
Странно... Когда я выбирал "цифромыло", всегда просил в магазине снять пару-тройку кадров на свою флешку. Реакция продавцов - от "конечно, а еще давайте результат на нашем компьютере посмотрим" до "ну, если уж очень хотите...", прямого отказа ни разу не получил :) И аккумуляторы заряжали, и пробники давали напечатать...

#29 Mitiaj

  • Пользователь
  • 107 сообщений

Отправлено 11 Июль 2006 - 12:20

Просмотр сообщенияAleph Egg (10.7.2006, 19:14) писал:

фотонный шум - это эффект квантового измерения... на современных матрицах их можно запросто пренебречь...
Ну, может быть, у вас это по-другому называется, типа "погрешность измерения давления фотонного газа" :) Но, как бы оно там не называлось, в курсе статфизики про это все сказано. Правильные цифры Вам уже привели.

#30 Aлеф

    Заслуженный тролль Пентаклуба

  • Пользователь
  • 23 112 сообщений
  • Имя:Лёшка-морковка
  • Город:Denver, CO, USA

Отправлено 11 Июль 2006 - 12:50

Просмотр сообщенияMitiaj (11.7.2006, 15:19) писал:

Правильные цифры Вам уже привели.
:)
правильных цифр всего десять (в десятичной системе)
не хочу с вами спорить, смысла нет...

для тех, кто хочет разобраться с фотонным шумом вот ссылка:
http://ufn.ioc.ac.ru...s/abst1310.html

а вот статьи, в которых есть, например, такое словосочетание
"шум квантовой структуры света" я бы читать не рекомендовал...
:)





Количество пользователей, читающих эту тему: 1

0 пользователей, 1 гостей, 0 анонимных