Många (flera) pixlar inte alltid bara onödigt
- Trådstartare snabb kamera
- Start datum
photodo
Aktiv medlem
Nu har jag försökt efterlikna ditt experiment John, dock inte med 900 exponeringar. Bara en parentes: 1024 exponeringar motsvarar 5 bitars ökad DR.
Hur gjorde du? Hur gör man medelvärde mellan bilder i Photoshop? Jag provade ett program som heter Image Stacker, men det funkar inget vidare.
Använde du jpeg direkt ur kameran? Jag provade med 16 bit tiff, men det klarade inte programmet.
johan.morck
Aktiv medlem
Imponerande insats John, Mycket imponerande. Vad gör man inte för FS ;-)
joand
Aktiv medlem
Nej, jag körde råformat. Jpeg hade gått snabbare, men jag var orolig för att tappa information.
Först gjorde jag en råkonvertering med allt avstängt (brusreducering, skärpning etc) och med så mycket exponeringskompensering som gick. Man får också se upp så att svartnivån verkligen är noll, så att man inte kapar något. Den är t.ex. 5 som default i Photoshops Camera Raw, så kör man Photoshop så måste man ställa ner den. Jag sparade allt som 16 bitars tiff. Denna konvertering tog flera timmar att köra.
Sen gjorde jag ytterligare en batchkonvertering i Photoshop där jag reducerade storleken till 50% för att få ner filstorleken. Jag satte också vitnivån med levels för att få upp ljusstyrkan. Det kan man förstås lika gärna göra vid råkonverteringen. Ljusstyrkan måste man dra upp innan medelvärdesbildningen. Jag vågade inte lita på att stackningsprogrammet var tillräckligt smart för att göra det själv.
Image Stacker hade säkert fungerat, men det var inte gratis, så jag laddade ner nåt som heter Registax 4 istället. Interfacet var inte helt enkelt att förstå, men jag lyckades få det att funka hjälpligt ändå:
Klicka på select och välj bildfiler. Jag tog inte alla på en gång utan delade upp det i fem omgångar. Programmet klarade inte 900 filer i ett svep. De fem resulterande bilderna medelvärdesbildade jag i en andra omgång.
När man valt filer frågade den nåt om "stretch intensity-levels". Jag vet inte vad det betyder men svarade "nej". Klicka i Align Method None. Klicka på Limit (vet inte vad den gör, men det är nödvändigt). Klicka på Stack och sen Save Image.
Programmet klarar bara okomprimerad Tiff. de kanske var det som gjorde att Image Stacker inte fungerade.
Till sist körde jag levels på den slutliga bilden i Photoshop och satte dessutom vitbalansen.
Man får som sagt tyvärr rätt mycket problem med statiska skillnader mellan pixlarna. Jag tror man kan få bort den typen av brus genom att subtrahera bort "darkframes", men man måste nog tyvärr ta lika många darkframes som vanliga bilder vad jag förstår.
Posta gärna resultatet.
photodo
Aktiv medlem
Tack för värdefull info John. Image Stacker kostar 107:- SEK, men klarar inte 16 bit tiff. Man måste ner på 8 bits först. Image Stacker har däremot en funktion för att subtrahera dark frame. Man borde komma långt med en dark frame eftersom det är den statiska brusbilden som skall subtraheras.
Jag är övertygad om att en av nycklarna till att lyckas med binning och medelvärdesbildning är att trunkera informationen så lite som det någonsin är möjligt. Här måste 14 och 16 bits vara överlägset 12 bits ADC. Men det idealiska måste vara bearbetning av analoga signaler innan ADC.
Jag är övertygad om att en av nycklarna till att lyckas med binning och medelvärdesbildning är att trunkera informationen så lite som det någonsin är möjligt. Här måste 14 och 16 bits vara överlägset 12 bits ADC. Men det idealiska måste vara bearbetning av analoga signaler innan ADC.
joand
Aktiv medlem
Jag undrar om det går med en dark frame. De där programmen är gjorda för väldigt långa exponeringar, och då blir det statiska bruset i en enda bild ganska framträdande. I vårt fall har vi korta exponeringar och nästan inget statiskt brus. Istället har vi väldigt mycket slumpmässigt brus. Om man subtraherar samma dark frame från alla bilder så inbillar jag mig att det slumpmässiga bruset i den kommer att synas väldigt tydligt i slutresultatet eftersom det kommer att förstärkas vid medelvärdesbildningen. Men du kan ju prova.
Om man nu tar 1024 dark frames så skulle jag inte använda stackningsprogrammet för detta. Det skulle bli för pilligt att byta dark frame för varje bild.
Istället skulle jag summera på vanligt sätt i omgångar, t.ex. 256 stycken. Då har man till sist fyra stycken vanliga summerade bilder och fyra stycken summerade dark frames. Sedan subtraherar man dessa dark frames från bilderna (antingen i stackningsprogrammet eller Photoshop) innan man gör slutsummeringen.
photodo
Aktiv medlem
Tankar kring binning och medelvärdesbildning
Det pixelgenererade slumpmässiga bruset sätter en undre gräns för en digitalkameras dynamiska exponeringsomfång. Detta brus ställer till med problem först när ett mycket litet antal fotoner träffar kamerans sensor. Problemen uppstår när högsta ISO är inställt på kameran samt när mörka motivdetaljer underexponeras. Fotonerna reflekteras från de mörka detaljerna, träffar kislet i pixlarna på kamerans sensor och exciterar elektroner. När antalet exciterade elektroner är för litet, kan de inte med säkerhet urskiljas från de elektroner som slumpmässigt genereras i pixlarna. Vi får ingen information om de mörkaste (underexponerade) motivdetaljerna vid kamerans högsta ISO.
Problemet med brus är att vi inte vet hur många elektroner som genereras i en pixel. Det kan vara 16, 12, 8, 10, 6 eller 11 elektroner. Antalet skiljer i samma pixel mellan olika avläsningar (efter olika exponeringar). Antalet skiljer också mellan olika intilliggande pixlar vid samma avläsning.
Genom att sampla (samla in) brusinformation från flera pixlar; antingen från en grupp av flera pixlar på sensorn (binning), eller från flera utläsningar av samma pixel (medelvärdesbildning); kan man statistiskt räkna bort en del av bruset. Ju fler pixlar/utläsningar, desto säkrare statistiska beräkningar och mindre brus. När bruset sjunker ökar DR och möjligheten att ställa in ett högre ISO på kameran.
Under ideala omständigheter kan vi utöka DR med en bit (= ett exponeringssteg = ett ISO-steg) genom att binna fyra pixlar. Det vi offrar är 75% av upplösningen; en kamera med 12 MP reduceras till en 3 MP-kamera.
För bästa möjliga resultat krävs så exakt information om bruset som möjligt. 14 bits ADC ökar precisionen av den binära beskrivningen av bruset och är betydligt bättre än 12 bits. Se till så att så lite skugginformation som möjligt går förlorad vid råkonverteringen. Använd hellre 16 bits tiff än 8 bits. Undvik jpeg.
Det pixelgenererade slumpmässiga bruset sätter en undre gräns för en digitalkameras dynamiska exponeringsomfång. Detta brus ställer till med problem först när ett mycket litet antal fotoner träffar kamerans sensor. Problemen uppstår när högsta ISO är inställt på kameran samt när mörka motivdetaljer underexponeras. Fotonerna reflekteras från de mörka detaljerna, träffar kislet i pixlarna på kamerans sensor och exciterar elektroner. När antalet exciterade elektroner är för litet, kan de inte med säkerhet urskiljas från de elektroner som slumpmässigt genereras i pixlarna. Vi får ingen information om de mörkaste (underexponerade) motivdetaljerna vid kamerans högsta ISO.
Problemet med brus är att vi inte vet hur många elektroner som genereras i en pixel. Det kan vara 16, 12, 8, 10, 6 eller 11 elektroner. Antalet skiljer i samma pixel mellan olika avläsningar (efter olika exponeringar). Antalet skiljer också mellan olika intilliggande pixlar vid samma avläsning.
Genom att sampla (samla in) brusinformation från flera pixlar; antingen från en grupp av flera pixlar på sensorn (binning), eller från flera utläsningar av samma pixel (medelvärdesbildning); kan man statistiskt räkna bort en del av bruset. Ju fler pixlar/utläsningar, desto säkrare statistiska beräkningar och mindre brus. När bruset sjunker ökar DR och möjligheten att ställa in ett högre ISO på kameran.
Under ideala omständigheter kan vi utöka DR med en bit (= ett exponeringssteg = ett ISO-steg) genom att binna fyra pixlar. Det vi offrar är 75% av upplösningen; en kamera med 12 MP reduceras till en 3 MP-kamera.
För bästa möjliga resultat krävs så exakt information om bruset som möjligt. 14 bits ADC ökar precisionen av den binära beskrivningen av bruset och är betydligt bättre än 12 bits. Se till så att så lite skugginformation som möjligt går förlorad vid råkonverteringen. Använd hellre 16 bits tiff än 8 bits. Undvik jpeg.
photodo
Aktiv medlem
Nu tror jag mig äntligen ha visat att binning fungerar ungefär som den bör med min Canon 5D. Det handlar om att resonera sig fram till en tillämplig metod samt att förstå var skillnaderna kan förväntas infinna sig.
Jag plåtade av ett motiv med mörka detaljer på ISO 1600. Dels korrekt exponerat som jämförelseobjekt, dels 2 steg underexponerat (2 steg kortare tid). Allt i RAW. Sedan öppnade jag bilderna i ACR och gjorde om till 16 bit tiff. Den underexponerade bilden korrigerades med 2+ i ACR. Jag justerade även det svarta tills histogrammen för de båda bilderna såg lika ut.
+2-bilden var nu nästan identisk i tonskalan men betydligt brusigare än den korrekt exponerade bilden. Genom att dra ner storleken till en fjärdedel linjärt, försvann mycket av bruset. Den 2 steg underexponerade binnade bilden är fortfarande sämre än den korrekt exponerade jämförelsebilden, men det kan förklaras med att binningen utfördes med en bild med kraftigt förstärkt brus. Problemet är att det behövs en tiff för binningen och en RAW för exponeringskompensationen. Att binna tiffen först och sedan exponeringskompensera med kurvor i PS ser gräsligt ut.
Effekten av att statistiskt räkna bort en del av bruset och utöka DR är mycket lättare att visa med medelvärdesbildning.
Jag plåtade av ett motiv med mörka detaljer på ISO 1600. Dels korrekt exponerat som jämförelseobjekt, dels 2 steg underexponerat (2 steg kortare tid). Allt i RAW. Sedan öppnade jag bilderna i ACR och gjorde om till 16 bit tiff. Den underexponerade bilden korrigerades med 2+ i ACR. Jag justerade även det svarta tills histogrammen för de båda bilderna såg lika ut.
+2-bilden var nu nästan identisk i tonskalan men betydligt brusigare än den korrekt exponerade bilden. Genom att dra ner storleken till en fjärdedel linjärt, försvann mycket av bruset. Den 2 steg underexponerade binnade bilden är fortfarande sämre än den korrekt exponerade jämförelsebilden, men det kan förklaras med att binningen utfördes med en bild med kraftigt förstärkt brus. Problemet är att det behövs en tiff för binningen och en RAW för exponeringskompensationen. Att binna tiffen först och sedan exponeringskompensera med kurvor i PS ser gräsligt ut.
Effekten av att statistiskt räkna bort en del av bruset och utöka DR är mycket lättare att visa med medelvärdesbildning.
photodo
Aktiv medlem
Lars hypotes om binning
Den binning vi dagligen utför genom att förminska bilden eller flytta den längre bort (minska avbildningsskalan) fungerar utmärkt för brusreducering. Däremot tillför den inget i form av utökat DR och möjlighet till utnyttjande av högre ISO.
Jag tror att det krävs binning på ett tidigare stadium för att den statistiska brusreduceringen dessutom skall tillföra ett användbart utökat DR. Förmodligen krävs en matris av 16 pixlar som binnas till 4. Vi har då reducerat 8 gröna pixlar till 2, 4 blå till 1 och 4 röda till 1 pixel med en bit högre DR. Jag tror att detta bör ske innan den ISO-anpassande förstärkningen av signalen.
En kamera med väldigt många små pixlar har vid full upplösning ett visst högsta ISO som bland annat baseras på de individuella pixlarnas DR. Denna kamera skulle kunna ha ett ett steg högre valbart ISO som option, men då med upplösningen reducerad till 25%. När detta höga ISO väljs, sker en hårdvarubinning innan signalen för varje pixel förstärks för att kompensera den lägre exponeringsnivån.
Alla teoretiskt och/eller praktiskt verifierade invändningar mot denna hypotes mottages vänligt men bestämt.
Den binning vi dagligen utför genom att förminska bilden eller flytta den längre bort (minska avbildningsskalan) fungerar utmärkt för brusreducering. Däremot tillför den inget i form av utökat DR och möjlighet till utnyttjande av högre ISO.
Jag tror att det krävs binning på ett tidigare stadium för att den statistiska brusreduceringen dessutom skall tillföra ett användbart utökat DR. Förmodligen krävs en matris av 16 pixlar som binnas till 4. Vi har då reducerat 8 gröna pixlar till 2, 4 blå till 1 och 4 röda till 1 pixel med en bit högre DR. Jag tror att detta bör ske innan den ISO-anpassande förstärkningen av signalen.
En kamera med väldigt många små pixlar har vid full upplösning ett visst högsta ISO som bland annat baseras på de individuella pixlarnas DR. Denna kamera skulle kunna ha ett ett steg högre valbart ISO som option, men då med upplösningen reducerad till 25%. När detta höga ISO väljs, sker en hårdvarubinning innan signalen för varje pixel förstärks för att kompensera den lägre exponeringsnivån.
Alla teoretiskt och/eller praktiskt verifierade invändningar mot denna hypotes mottages vänligt men bestämt.
elbe
Avslutat medlemskap
Re: Lars hypotes om binning
Jag är inte till 100 insatt i allt teoretiskt och praktiskt i frågan men håller till fullo med efter vad jag tagit del av här på FS och på andra sajter.
Några tankar...
Binning på mjukvarunivå är nog den mest förekommande "brusreduceringen" på internet men det finns inte många som är insatta i teorierna. De flesta bara gör det för att de ska bli hanterbart på nätet. Det finns ca 750000 "binnade" bilder bara på FS varav många är från kompaktkameror och nästan ingen kan avgöra vilken kameratyp som använts. Det är väl först när vi gör ointerpolerade utskrifter i stora format som skillnaderna märks. Vid små utskrifter (binning) tenderar alla skillnader att försvinna som de alltid gjort.
S.k. stackning har väl astrofotograferna hållit på med sen kameran kom och digitalt sedan digitalkamerorna kom?
De senaste på dpr verkar vara att det är A/D-omvandlaren som är flaskhalsen för ökat DR för dslr-kameror. Sensorn klarar ett större DR än vad efterliggande elektroniken klarar. Här kanske tillverkarna av cmos-sensorer istället lägger utvecklingen för att slippa en krånglig binning och ändå lyckas få ut ett steg DR ytterligare?
Sen var vi är på väg har jag inte en susning om men troligtvis mindre och fler pixlar på alla sensorerstorlekar där sanningen att större alltid är bättre med ökande iso både DR och brusmässigt gäller generationsvis.
Med en varierande iso-förstärkning av varje pixel, framräknad av en exponeringssensor med lika många pixlar, så skulle nog det digitala ögat vara fullbordat...
Hur många pixlar innehåller ett öga?
Jag är inte till 100 insatt i allt teoretiskt och praktiskt i frågan men håller till fullo med efter vad jag tagit del av här på FS och på andra sajter.
Några tankar...
Binning på mjukvarunivå är nog den mest förekommande "brusreduceringen" på internet men det finns inte många som är insatta i teorierna. De flesta bara gör det för att de ska bli hanterbart på nätet. Det finns ca 750000 "binnade" bilder bara på FS varav många är från kompaktkameror och nästan ingen kan avgöra vilken kameratyp som använts. Det är väl först när vi gör ointerpolerade utskrifter i stora format som skillnaderna märks. Vid små utskrifter (binning) tenderar alla skillnader att försvinna som de alltid gjort.
S.k. stackning har väl astrofotograferna hållit på med sen kameran kom och digitalt sedan digitalkamerorna kom?
De senaste på dpr verkar vara att det är A/D-omvandlaren som är flaskhalsen för ökat DR för dslr-kameror. Sensorn klarar ett större DR än vad efterliggande elektroniken klarar. Här kanske tillverkarna av cmos-sensorer istället lägger utvecklingen för att slippa en krånglig binning och ändå lyckas få ut ett steg DR ytterligare?
Sen var vi är på väg har jag inte en susning om men troligtvis mindre och fler pixlar på alla sensorerstorlekar där sanningen att större alltid är bättre med ökande iso både DR och brusmässigt gäller generationsvis.
Med en varierande iso-förstärkning av varje pixel, framräknad av en exponeringssensor med lika många pixlar, så skulle nog det digitala ögat vara fullbordat...
Hur många pixlar innehåller ett öga?
Bengf
Aktiv medlem
Pixelpitch
Tackar för din förklaring.Har varit borta på semester.såg ditt svar idag.kommer nog alltid att ha problem med den Digitala datalogiken.När jag läste digital elektronik(en mycket tjock bok) på el utbildningen så knep jag en 4.a i slutbetyg.Men hjälper mig inte så mycket här.smaller pixelpitch.Mindre avstånd.Klingar ju rätt.Men i min skygglapplogik blir det ju nästan det samma.fast tvärtom som kjellberg skrev.Mindre och större täthet på samma sensoryta.På ena sensorn sitter pixlarn tätt,tätt.Man får plats med många.(larger pixelpitch) större täthet.Men förklaringen,mindre avstånd smälter in bättre ock bättre.Känns bra Tack.
Tackar för din förklaring.Har varit borta på semester.såg ditt svar idag.kommer nog alltid att ha problem med den Digitala datalogiken.När jag läste digital elektronik(en mycket tjock bok) på el utbildningen så knep jag en 4.a i slutbetyg.Men hjälper mig inte så mycket här.smaller pixelpitch.Mindre avstånd.Klingar ju rätt.Men i min skygglapplogik blir det ju nästan det samma.fast tvärtom som kjellberg skrev.Mindre och större täthet på samma sensoryta.På ena sensorn sitter pixlarn tätt,tätt.Man får plats med många.(larger pixelpitch) större täthet.Men förklaringen,mindre avstånd smälter in bättre ock bättre.Känns bra Tack.
joand
Aktiv medlem
Med anledning av Kjellbergs hypotes "jag tror att det krävs binning på ett tidigare stadium för att den statistiska brusreduceringen dessutom skall tillföra ett användbart utökat DR" så har jag gjort om mitt stackningsexperiment. Det är samma originalbilder, men den här gången konverterade jag alla råfiler till jpeg först (kvalitet 80 av 100 i Capture NX). Jag gjorde inga korrigeringar i råprogrammet, så bilderna är som de skulle ha blivit direkt ur kameran. Jag använde inte heller någon exponeringskompensering i råprogrammet, så alla jpegbilder är fullständigt kolsvarta. Antalet bitar har reducerats till 8.
Nu är frågan: Med denna kraftiga reducering av informationsmängden, går det fortfarande att öka dynamiken med binning?
Så här blev det:
http://www.lysator.liu.se/~john/jpegstack.jpg
Jämför detta med de stackade 16 bitars tiff-filerna:
http://www.lysator.liu.se/~john/dr4.jpg
Ingen större skillnad i dynamik alltså.
Två synliga skillnader finns: Skärpningen har gjort att ränderna syns tydligare. Dessutom är all färginformation borta. Det senare tror jag har att göra med hur jpeg-komprimeringen i mörka skuggor fungerar.
Slutsats: Så länge det finns brus så finns det hopp. Dynamiken är per definition begränsad av brusgolvet. Minskar vi bruset så måste den tillgänliga dynamiken oundvikligen öka. Det spelar ingen roll när, var eller hur man gör det.
Nu är frågan: Med denna kraftiga reducering av informationsmängden, går det fortfarande att öka dynamiken med binning?
Så här blev det:
http://www.lysator.liu.se/~john/jpegstack.jpg
Jämför detta med de stackade 16 bitars tiff-filerna:
http://www.lysator.liu.se/~john/dr4.jpg
Ingen större skillnad i dynamik alltså.
Två synliga skillnader finns: Skärpningen har gjort att ränderna syns tydligare. Dessutom är all färginformation borta. Det senare tror jag har att göra med hur jpeg-komprimeringen i mörka skuggor fungerar.
Slutsats: Så länge det finns brus så finns det hopp. Dynamiken är per definition begränsad av brusgolvet. Minskar vi bruset så måste den tillgänliga dynamiken oundvikligen öka. Det spelar ingen roll när, var eller hur man gör det.
Bengf
Aktiv medlem
Framtiden
Kommer framtidens kamera att prestera bilder som vida överstiger ögats förmåga.I bildbehandlingsprogrammen skapar man nu bilder som inte finns.Om jag blickar ut över ett landskap kan himmelen vara en mil bort.Den himmelen är inte glasklar.Vad vill ja att kameran skall visa.Den sanna verkligheten eller vad.
Kommer framtidens kamera att prestera bilder som vida överstiger ögats förmåga.I bildbehandlingsprogrammen skapar man nu bilder som inte finns.Om jag blickar ut över ett landskap kan himmelen vara en mil bort.Den himmelen är inte glasklar.Vad vill ja att kameran skall visa.Den sanna verkligheten eller vad.
