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  1. #1
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    Curva estímulo-respuesta del sensor

    He hecho algo que tenía planeado hace algún tiempo pero siempre faltaban un poco de ganas, y consiste en dibujar la curva real estímulo luminoso-respuesta del sensor, en definitiva la curva que demuestra si el sensor es o no es tan lineal como se habla siempre.

    Tal como están diseñados los controles de exposición de las cámaras con el método que he usado se hace difícil medir con una buena cantidad de muestras la zona de saturación del sensor que es precisamente la más interesante.

    Aún así, la forma en que he hecho la medida ha sido:
    - Esperar que se haga de noche para que no haya ninguna luz exterior que pueda invalidar las muestras
    - Cámara apuntando a un cartulina blanca iluminada con luz continua que no alteraremos en toda la prueba. La composición de esta luz la desconozco, son halógenos, pero me da lo mismo. Simplemente cada canal se saturará antes que otros, y nada podemos afirmar sobre en qué canales es más sensible el sensor. Es esperable que las curvas sean similares, solo diferenciándose en un factor de escala.
    - Realizo 50 tomas a f5.6 y enfoque a infinito de la cartulina variando el tiempo de exposición, desde 1/4008.2 a 19.9. Es importante conocer los tiempos reales de exposición pues de ellos depende la localización de los puntos en la gráfica; por ello no me fio de lo que dice la cámara que en muchos casos está redondeado para hacerlo más legible. DCRAW con la opción -i los da (hipotéticamente) exactos.
    - Revelado en lineal, sin balance de blancos ni espacio de color de las 50 tomas. Se calcula el nivel medio de cada uno de los 3 canales en cada una de ellas, en zonas diferentes de la imagen.
    - Se generan 3 gráficas de 50 puntos (la mayoría por lo que decía antes concentrados en las sombras), que son las siguientes:



    El eje X va de 0 a 10s, y el eje Y de 0 a 100% (nivel 255).
    yo diría que el antepenúltimo punto (Tv=6s) hace ese extraño en la curva del canal azul porque no tiene un valor correcto de tiempo de exposición; me cuadra más a la derecha (mayor tiempo de exp.). Pero lo cierto es que es el valor que queda guardado en el RAW, quizá esté redondeado.


    Haciendo zoom x32 en la parte baja para ver comportamiento en sombras:

    El eje X va de 0 a 0,3125s, y el eje Y de 0 a 3,1% (nivel 8).


    Una última gráfica simultaneando las obtenidas en zonas distintas de la imagen afectadas por una iluminacion ligeramente diferente (los halógenos venían del techo), así puede intuirse un poco mejor por donde van los tiros de la alinealidad:


    El eje X va de 0 a 10s, y el eje Y de 0 a 100% (nivel 255).



    Conclusión: se puede ver que los extremos (sombras profundas y altas luces) el sensor se comporta de manera poco lineal.
    - El comportamiento en altas luces es más "noble", consistiendo en una pérdida de ganancia en la zona cercana a la saturación como se intuyó aquí. De ese modo el rango dinámico de cada canal se alarga un poco en las altas luces debido a esta alinealidad.
    - En las sombras pareciera que existe un umbral de luminosidad mínima en el sensor hasta el cual éste no empieza a responder al estímulo (se ve muy bien en el canal azul).

    Qué os parece? a alguien se le ocurre como repetir las medidas para tener más definición en las luces? (más puntos que definan la curva)


    Los tiempos de exposición que dan lugar a los valores en el eje X son estos:

    Shutter: 1/4008.2 sec
    Shutter: 1/3227.6 sec
    Shutter: 1/2488.8 sec
    Shutter: 1/2004.1 sec
    Shutter: 1/1613.8 sec
    Shutter: 1/1244.4 sec
    Shutter: 1/1002.1 sec
    Shutter: 1/806.9 sec
    Shutter: 1/635.8 sec
    Shutter: 1/501.0 sec
    Shutter: 1/403.5 sec
    Shutter: 1/317.9 sec
    Shutter: 1/250.5 sec
    Shutter: 1/201.7 sec
    Shutter: 1/159.0 sec
    Shutter: 1/125.3 sec
    Shutter: 1/100.9 sec
    Shutter: 1/79.5 sec
    Shutter: 1/60.0 sec
    Shutter: 1/50.4 sec
    Shutter: 1/39.7 sec
    Shutter: 1/30.0 sec
    Shutter: 1/25.2 sec
    Shutter: 1/19.9 sec
    Shutter: 1/15.0 sec
    Shutter: 1/12.9 sec
    Shutter: 1/9.9 sec
    Shutter: 1/8.0 sec
    Shutter: 1/6.0 sec
    Shutter: 1/5.0 sec
    Shutter: 1/4.0 sec
    Shutter: 1/3.4 sec
    Shutter: 1/2.5 sec
    Shutter: 1/2.0 sec
    Shutter: 1/1.7 sec
    Shutter: 1/1.2 sec
    Shutter: 1.0 sec
    Shutter: 1.3 sec
    Shutter: 1.6 sec
    Shutter: 2.0 sec
    Shutter: 2.5 sec
    Shutter: 3.2 sec
    Shutter: 4.0 sec
    Shutter: 5.0 sec
    Shutter: 6.0 sec
    Shutter: 8.0 sec
    Shutter: 9.9 sec
    Shutter: 12.9 sec
    Shutter: 15.0 sec
    Shutter: 19.9 sec
    Última edición por Guillermo Luijk; 05/06/2007 a las 01:12
    "En ocasiones veo halos."

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  2. #2
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    Hola, interesante trabajo el tuyo.
    Si necesitas más puntos en las altas luces, es fácil si las exposiciones son largas, del orden de segundos, poniendo la cámara en B (bulb, no sé si todas las digitales aún tienen esta posición del obturador, la mía lo tiene) y usando un cable y cronómetro, o un cable con tiempo de exposición de segundos programable. p.e., a partir de tus datos, entre la exposición de 15 s y 19,9 s podrías hacer 16, 17, 18 y 19 s.
    Una alternativa menos precisa, y sólo factible con objetivos Nikon que no sean una abominación tipo G, es ajustar varias aperturas manualmente entre 2 puntos enteros del diafragma, aunque creo que es difícil superar 1/3 de punto, quizá llegarías a 1/5 de punto. Eso sí, siempre a diafragma cerrado, porqué si permites que el diafragma se abra y se cierre entre fotos, seguramente la variabilidad superará los ajustes finos que hagas. Lo ideal en este caso sería usar un objetivo antiguo, de los que tienen la escala de aperturas lineal y no logarítmica como todos los relativamente modernos. Las escalas de apertura lineales, como su nombre indica, no tienen un espaciado constante entre diafragmas, sinó que aumenta al disminuir el valor f. p.e. por decir algo, si de 16 a 11 hay 5º de rotación del anillo, de 5,6 a 4 hay 30º, de forma que son más fáciles los ajustes intermedios. Se podría usar un micro-nikkor de 105mm f4 para fuelle (sin montura de enfoque), o un objetivo de ampliadora antiguo.
    Saludos.
    De todo, desde 35mm a 4x5'', y un artefacto de esos a los que llaman "cámaras" digitales.

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  3. #3
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    Y digo yo, esa "no alinealidad" de las sombras ¿no puede ser el ruido?. ¿Has probado a limpiar las tomas de ruido cromático antes de realizar las gráficas?

  4. #4
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    coño buena idea lo del bulb. si ajusto una apertura tal que por ejemplo 100s sea el primer tiempo de exposición que provoque la total saturación, se pueden hacer medidas equiespaciadas segundos entre 80s y 100s por ejemplo para muestrear la parte alta de la curva.
    de la apertura no me fío tanto, imagino que es más preciso el cronometrado que haga la máquina que la apertura, que al ser algo físico debe tener más tolerancia.

    gracias
    _________________________________
    Cita Iniciado por Caiser Ver mensaje
    Y digo yo, esa "no alinealidad" de las sombras ¿no puede ser el ruido?. ¿Has probado a limpiar las tomas de ruido cromático antes de realizar las gráficas?
    el que la curva titubee en las sombras sí, yo creo que es debido sin duda al ruido. pero lo de que exista un umbral tiene toda la pinta de ser un límite electrónico (como le pasa a los diodos que hasta la tensión umbral no conducen).
    por otro lado es cierto que las tomas muy muy cortas (1/4000, 1/3000, 1/2000,...) me di cuenta de que son negro cerrado, sin nada de ruido. no sé si ahí la cámara toma algún tipo de decisión y las lleva ella misma a negro o es que de verdad no da tiempo a que se produzca nada de ruido. si fuera la cámara la que "toma algún tipo de decisión", se hablaría de un umbral ficticio forzado por ella y no un tema electrónico. también es cierto que las analicé en 8 bits con lo que yo detecto como nivel 0 puede en realidad contener ruido; estaría bien echarles un ojo en 16 bits a ver si es cierto que no hay nada de ruido.
    Última edición por Guillermo Luijk; 05/06/2007 a las 09:29 Razón: Fusión automática de mensajes para prevenir autosubir post
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  5. #5
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    El problema que veo yo en los tiempos de exposición largos es el ruido, y/o los artefactos de los eliminadores de ruido. Quizás es una tontería, pero otra posibilidad es fotografiar el centro de un monitor de ordenador que muestre un documento en blanco, y cambiar su luminosidad manteniendoa exposición y diafragma constante. Creo que la intensidad de luz de los monitores se puede ajustar con mucha precisión, una vez estabilizado (30 min aprox). En este caso sería mejor hacer las fotos desenfocadas (objetivo a infinito) para eliminar cualquier textura, de hecho esto es aplicable a cualquier foto, sea digital o en película, destinada a construir una curva característica, exposición-nivel rgb o exposición-densidad, respectivamente.
    Última edición por jbpcamarat; 05/06/2007 a las 10:32
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  6. #6
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    Con una vez estabilizado te estás refiriendo a CRT, porque los TFT no necesitan ese tiempo.

  7. #7
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    el ruido en los diafragmas altos no afecta. en primer lugar porque la señal es muy superior a él, pero aparte porque es de esperar que tenga una media aproximadamente nula y como lo que vamos a hacer es promediar niveles pues se diluiría su efecto todavía más.
    lo del monitor es buena idea, pero estás seguro que se puede ser tan precisos al ajustar su luminosidad? cómo lo harías? pantalla completa en gama de grises de nivel 0 a 255?

    se me ocurre otra idea, como al hacer fotos de rayos o fuegos artificiales: habitación totalmente a oscuras, monitor con pantalla blanca de máxima luminosidad, cámara en modo bulb. con un sencillo programa pasamos de la pantalla en blanco a pantalla en negro, así la precisión en la medición de los tiempos se la trasladamos al ordenador y tampoco dependemos de la linealidad del brillo del monitor. creo que lo haré así
    Última edición por Guillermo Luijk; 05/06/2007 a las 10:46
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  8. #8
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    Caiser, gracias por la información, yo aún vivo en la prehistoria de los monitores, tanto por la edad como el tamaño de mi dinosaurio CRT. Saludos.
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  9. #9
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    ¿ Que lástima de post ?...

    Que lástima de post, últimamente no tengo mucho tiempo, para comentar, la verdad es casi nada.

    Pero este Post es muy interesante, lástima que no se aporte más....

    Me quedo con las ganas de saber más respecto a este hilo ???

    Si el sensor se comporta así, ¿ Como se comporta un solo pixel ?.

    Como se comporta el diafragma respecto a la repetibilidad, es decir si disparo a 5.6 y vuelvo a dispara que torerancia tienen para volver a la situación inicial...que % de superficie varia, respecto a la teorica.

    Lo mismo para la velocidad ¿ Cual es la tolerancia , en su precisión ? cuando disparo a 1/500 por ejemplo cual es la velocidad exacta, si vuelvo a disparar, cual puede ser la nueva velocidad, etc,,,

    Pero volviendo al sensor, vemos como se comporta en su totalidad, con la media de las medias, pero individualmente como lo hace ( ya intuimos que linealmente ), pero como lo miden los fabricantes, etcc.

    En fin veamos lo que se puede aportar, ahora no tengo tiempo, pero la exactitud de la velocidad antes la media con un tocadiscos a 78 r.p.m....ya contaré . Ahora tengo prisa, me tengo que ir hasta el Martes....

  10. #10
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    si la verdad que es un tema interesante. la clave es medir bien el tiempo REAL de exposición, y de los de la cámara no me fio. ni me fío de la cifra que tú le metes (de esta la que menos porque está redondeada para que sea más fácil recordarla o referenciarla), ni me fío de la que luego se almacena en el RAW, ni me fio de la precisión real del obturador.

    por eso creo que el mejor modo de medir con precisión es dejar en manos de la fuente de luminosidad bajo test la temporización exacta. la idea que planteaba de hacerlo con un ordenador me parece la mejor que se me ocurre, pero... una pantalla en negro emite igualmente algo de luz. será cosa de intentarlo...

    en un rato me voy de finde pero el lunes por la noche igual me animo y lo pruebo.
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  11. #11
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    ¡Chapeau por el nivel de tus contribuciones!

    Sobre este tema, ¿has pensado en una lampara de leds controlada por un temporizador electrónico? Es bastante monocromática, facil de controlar electronicamente y con poca persistencia. Es la misma idea que el monitor TFT, pero sin bobinas o condensadores detrás que retarden el apagado y el encendido.


 

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