Czy przysłona i czas ekspozycji idealnie się anulują?

Fotografuję scenę z białymi i czarnymi elementami. Zaczynając od przysłony f / 22, poszerzam przysłonę o jeden stopień i skracam czas ekspozycji o współczynnik 2, robię zdjęcie i robię to dla wszystkich przysłon obiektywu. Oczekuję, że surowe zliczenia powinny pozostać takie same wewnątrz białego lub czarnego obszaru, ponieważ zmniejszenie czasu ekspozycji o połowę kompensuje poszerzenie przysłony . Ale kiedy wybieram biały region i uśredniam jego nieprzetworzone piksele dla każdego obrazu, istnieje zmienność między obrazami(odchylenie standardowe zliczeń surowych wynosi ~ 5% średniej). To samo, jeśli wybiorę i uśrednię czarny region. Świadomie niczego nie zmieniam (oświetlenie, położenie kamery), a aparat jest naukowym CMOS. Co może być przyczyną tej zmiany: hałas lub coś bardziej systematycznego?

Jest to normalne zachowanie spowodowane przez:

1. Niedoskonałości przysłony. Zwykle występują różnice w procesie technologicznym, które powodują, że otwór nie ma dokładnej wielkości. Na obiektywie 50 mm f4 powinieneś mieć otwór 12,5 mm, ale może to być 12,4 mm lub 12,6 mm
2. Niedoskonałości czasu otwarcia migawki. Migawka jest również jednostką mechaniczną i na podstawie niektórych czynników, takich jak temperatura, jak precyzyjne są łopatki i inne elementy w środku, prędkość nie będzie wynosić 1 / 100s, ale może wynosić 1 / 110s lub 1 / 90s.
3. To samo dotyczy samego czujnika (z elektronicznego punktu widzenia)

Na koniec nawet dwa kolejne zdjęcia mogą mieć różną (nieznacznie) ekspozycję.

I dodaj fluktuacje źródła oświetlenia ...

Teoretycznie tak - przystanki są wymienne. W praktyce nie są całkowicie anulowane w celu uzyskania pełnej precyzji.

standardowe odchylenie liczby surowej wynosi ~ 5% średniej

Pod względem fotograficznym jest to w zasadzie nic . Jest znacznie poniżej ludzkiej percepcji, a nawet gdy zauważalna jest różnica, ogólnie oczekiwany przepływ pracy obejmuje pracę z każdym obrazem indywidualnie, dzięki czemu fotograf może zrekompensować to w terenie lub w postprodukcji.

Aparaty przeznaczone do fotografowania nie są urządzeniami pomiarowymi; używanie ich jako takich jest źródłem rozczarowania. Zwiększenie precyzji urządzeń byłoby znacznie droższe i nie przyniosłoby korzyści rynkowi docelowemu. Nawet jeśli masz aparat wykonany do celów naukowych, te szczególne tolerancje mogą nie mieścić się w odpowiednim obszarze zainteresowania.

Jeśli próbujesz uzyskać perfekcję do wykonania poklatkowego lub innej serii zdjęć, najlepszym rozwiązaniem jest przetwarzanie końcowe w celu wyrównania wahań.

Krótka odpowiedź brzmi: tak ... anulują. Ale są pewne niuanse.

Za każdym razem, gdy średnica koła zwiększa się (lub zmniejsza) o współczynnik równy pierwiastkowi kwadratowemu z 2 (około 1,4), obszar tego koła jest dokładnie podwojony (lub zmniejszony o połowę. Wszystkie liczby f-stop są oparte na potęgach pierwiastka kwadratowego z 2 (np. F / 1 = √2 ^ 0; f / 1,4 = √2 ^ 1; f / 2 = √2 ^ 2; f / 2,8 = √ 2 ^ 3; itp.)

Ekspozycje migawki są bardziej intuicyjne. 1/500 sek. Jest oczywiście o połowę krótszy niż 1/250 sek. Itp.

Niuanse:

Aparaty wykonują zaokrąglanie. Np. Jeśli masz obiektyw 100 mm, prawdopodobnie nie jest to dokładnie 100 mm (ale prawdopodobnie nie jest to daleko), a po ponownym ustawieniu ostrości obiektyw może nieco oddychać (dla dobrego obiektywu, który utrzymuje 5% podanej ogniskowej). .. ale niektóre obiektywy mają dość silne problemy z oddychaniem ogniskowym ... np. 30%. Gdy to się dzieje, oznacza to, że przysłona nie jest ściśle dokładna.

Ograniczniki F nie są dokładnie dokładne. Są jednak „wystarczająco blisko”, aby margines błędu w zauważalny sposób wpłynął na ekspozycję.

Istnieją inne problemy. Podczas fotografowania mocno przymkniętego (np. F / 22) całe światło pochodzi z bardzo małego obszaru w pobliżu środka osi obiektywu i jest bardziej równomiernie rozprowadzane na matrycy. Podczas fotografowania szeroko otwartego światło pochodzi z szerokiego zakresu kątów. Obszary czujnika w pobliżu środka mogą zbierać światło pod wieloma kątami, ale obszary czujnika w pobliżu krawędzi lub narożnika są bardziej ograniczone pod względem liczby ścieżek, jakie światło może pokonać przez soczewkę, aby dotrzeć do tego konkretnego miejsca. Powoduje to winietowanie. Tak więc, chociaż możesz zrobić dwa zdjęcia przy użyciu „ekwiwalentnych ekspozycji” (zamiana przysłony na zatrzymanie czasu otwarcia migawki), zmiany we wzorach winietowania mogą powodować, że piksele będą miały różną ilość zebranego światła w zależności od piksela, który wybierzesz do kontroli.

Myślę, że nie zostało to wspomniane: wraz ze wzrostem czasu ekspozycji następuje wzrost termicznego hałasu Dark Shot. Możesz przeczytać więcej tutaj , na przykład

W odniesieniu do problemów systemowych: bierzesz pod uwagę, że wraz z otwarciem przysłony zmniejsza się głębia ostrości, a tym samym rozmazane są granice nieostrych części sceny? Również przy małych otworach możesz uzyskać rozmycie z powodu dyfrakcji.

Jeśli masz mechaniczną migawkę, faktycznie możesz uzyskać dyfrakcję przy dużych otworach na podstawie wynikających z tego krótkich czasów migawki, gdy znaczna część czasu ekspozycji jest spędzona w pobliżu co najmniej jednej przesuwającej się zasłony migawki.