¿Cuál es la curva de respuesta de una celda de sensor CMOS a la cantidad de luz?

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Usando mi Nikon D5100, tomando fotos RAW y usando Darktable para deshabilitar absolutamente todas las curvas de contraste, balanceo de blancos, nitidez e incluso el debayering, medí el valor promedio de los píxeles verdes de cada picutre en una prueba (por verde píxeles me refiero a los píxeles físicos reales detrás de los filtros verdes del filtro de bayer, los otros píxeles se ignoraron).

Esta prueba consistió en utilizar una luz constante (tanto en intensidad como en espectro) y variar el tiempo de exposición, encontrar la variación del valor promedio de los píxeles verdes con respecto a la cantidad total de luz en cada exposición (como todo de lo contrario, se mantuvo constante, la cantidad de luz integrada en cada exposición fue directamente proporcional al tiempo de exposición).

Tengo los tiempos de exposición reales de este sitio , que verifiqué para ser exactos en milisegundos Rango con un micrófono que graba el sonido del obturador.

Luego, hice un gráfico de los tiempos de exposición normalizados frente a los valores de píxeles verdes promedio normalizados para esos tiempos de exposición.

Lo que esperaba era ver una línea recta de 45º, con los valores directamente proporcionales a la cantidad de luz integrada en cada exposición.

Pero en su lugar tengo un gráfico diferente:

Esto aquí es, obviamente, una función de respuesta particular del sensor CMOS. No encontré qué función se ajusta mejor a estos datos, los registros no funcionaron muy bien.

Entonces, ¿qué es esta función de respuesta y por qué es así?

¡Gracias!

    
pregunta user2934303

2 respuestas

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Oh, acabo de descubrir que el sensor CMOS en sí era en realidad lineal. Lo que me sorprendió fue que se aplicaba una compresión gamma a la imagen final al exportar, ya que la imagen se escribió para coincidir con el estándar sRGB, no es RGB lineal.

La compresión gamma hace exactamente una función Vout = Vin ^ (0.45), donde tanto Vin como Vout están en el rango de 0-1. Por eso parece una raíz cuadrada.

Una vez que volví a exportar todas las imágenes (hice mediciones nuevamente con una precisión mucho mayor) obtuve líneas rectas ridículamente perfectas al variar tanto el tiempo de exposición (y manteniendo la luz fija) como la intensidad de luz (manteniendo el mismo tiempo de exposición ).

Nada con el sensor.

    
respondido por el user2934303
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Esto se parece a una raíz cuadrada, que puede ser la entrada / salida de corriente de un MOSFET de canal largo atado con drenaje de puerta.

Esta es una forma barata de comprimir el rango dinámico y de expandir en gran medida los detalles de la sombra.

    
respondido por el analogsystemsrf

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