Heiße, hängengebliebene oder tote Pixel. Was ist der Unterschied?

Was ist der Unterschied zwischen heißen, festsitzenden und toten Pixeln in Bezug auf den Bildsensor einer Kamera? Was kann dazu führen, dass sie auftreten? Was kann getan werden, um ihren Einfluss auf ein Foto zu verringern?

Antworten (3)

Spannenderweise bedeuten diese Begriffe für verschiedene Menschen unterschiedliche Dinge. Ich denke, die nützlichste Unterscheidung ist wie folgt:

  • Festsitzende Pixel sind immer völlig hell, als ob sie vollständig überbelichtet wären
  • Tote Pixel sind immer aus, als würden sie kein Licht empfangen (diese sind normalerweise weniger offensichtlich)
  • Heiße Pixel bleiben nicht dauerhaft hängen, sondern zeigen sich bei Langzeitbelichtungen (wenn sich der Sensor erwärmt). Dies sind normalerweise bis zu einem gewissen Grad defekte Pixel, und derselbe Sensor weist normalerweise unter denselben Bedingungen dieselben heißen Pixel auf.

Einige Leute verwenden „hot“ und „stuck“ austauschbar für eine oder beide der verschiedenen Situationen. Ich denke, es ist nützlicher, eine Unterscheidung zu treffen, aber seien Sie sich bewusst, dass dies nicht jeder tut – es ist am hilfreichsten, etwas ausführlicher zu sein und zu erklären, was genau Sie meinen.

"Dark Frame Subtraction" ist ein effektiver Weg, um mit heißen Pixeln umzugehen. Dasselbe kann für hängende (oder tote) Pixel gemacht werden, aber im Allgemeinen müssen sie dauerhaft abgebildet werden. Viele Kameras haben eine Funktion im Menü, um nach diesen Defekten zu suchen und das Mapping durchzuführen; Andernfalls ist es normalerweise durch den Garantieservice abgedeckt. (Dies kann auch einige oder alle Hotpixel erhalten oder nicht.)

In einem digitalen Sensor beziehen sich all diese normalerweise auf eine einzelne Fotostelle mit dem entsprechenden Farbfilter, sodass Sie möglicherweise einen hellen roten, grünen oder blauen Fleck haben. Dies kann während des Entmosasikierungsprozesses auch in nahe gelegene Pixel "überlaufen" (jedoch nur als Artefakt, nicht durch elektrische Leckage oder ähnliches), was zu +oder ×Mustern führt.

+1 für "aufregend" und die ungezügelte Freude, die es mir beim Lesen eingeflößt hat.
@JasonC Okay, ich gebe zu, meine Sichtweise darauf, was genau "Aufregung" ausmacht, kann verzerrt sein.
Wird die Dunkelbildsubtraktion nicht einfach festsitzende Pixel effektiv in tote Pixel umwandeln?
@Ruslan Im Prinzip ja. Aber a) tote Pixel sind tendenziell weniger offensichtlich. an db), nehme ich an, dass zumindest einige Kameras Hot/Stuck-Pixel ersetzen, die durch Darkframe-Subtraktion erkannt werden, nicht durch Schwarz, sondern durch den Durchschnitt ihrer Nachbarn oder ähnliches.
@HagenvonEitzen Für "heiße" Pixel, die nicht gesättigt sind, ist die Subtraktion zumindest theoretisch eine richtige Korrektur. Ein weiterer Grund, zwischen „hot“ und „stuck“ zu unterscheiden.
@junkyardsparkle Pixel, die nicht den vollen Wert haben, werden normalerweise als "Rauschen" bezeichnet. Also Darkframe- Rauschunterdrückung . Ich denke, man müsste die Verarbeitungs-Engine jeder Kamera oder die Algorithmen jeder Nachbearbeitungsanwendung untersuchen, um genau zu sehen, wie isolierte Full-Well-Werte (heiße oder festsitzende Pixel) gehandhabt werden. In den meisten Fällen scheint es, dass sie einen Wert basierend auf umgebenden Pixeln interpolieren. Bei weniger als Full-Well-Werten, die außerhalb des Bereichs der umgebenden Pixel liegen, ist der Unterschied ein theoretischer. Es gibt keinen großen Unterschied bei der Interpolation von umgebenden Pixeln ...
... und Absenken des Wertes des verrauschten Pixels auf einen Pegel, der gleich dem Durchschnittswert der umgebenden Pixel ist. Selbst in einem Dunkelbild registrieren die meisten Pixel ein gewisses Signal. Es gibt sehr wenige echte "Null"-Werte. Auch hier wäre für eine umfassende pauschale Aussage eine Einzelfallbetrachtung erforderlich, aber es scheint, dass in den meisten Fällen nur Werte modifiziert werden, die außerhalb des Bereichs des Sensors als Ganzes liegen. Pixel mit einem nominellen Messwert im Dunkelbild scheinen normalerweise nicht verändert zu sein.
Nun ja, es ist alles "Rauschen" wie in "kein Signal", aber ... helle Pixel des heißen Sensors in einem dunklen Rahmen, die bemerkenswerte Ausreißer von der normalen Verteilung der thermischen Entropie sind, selbst wenn sie nicht bei voller Spannung wären nicht "heiße Pixel" sein, es sei denn, sie erreichen die Sättigung? Ich versuche nur, die Verwendung von Begriffen zu verdeutlichen ...
@junkyardsparkle So habe ich den Begriff "Hot Pixel" gesehen, der am häufigsten von Quellen verwendet wird, die ich als maßgeblich erachten würde. Natürlich kann jeder „Hot Pixel“ sagen und behaupten, dass er es benutzt, um irgendetwas zu beschreiben.
@MichaelClark Ich bin vollkommen glücklich, diese Definition für die Zwecke der Diskussion zu akzeptieren, wollte nur darüber klar sein. :)

Hotpixel sind Pixel, die aufgrund von Wärme im Sensor bei voller Spannung/Sättigung ausgelesen werden. Sobald der Sensor abkühlen kann, kehren sie normalerweise in ihren richtigen Zustand zurück und lesen einen Spannungswert aus, der auf der Lichtmenge basiert, die das Pixel gut getroffen hat, wenn sie das nächste Mal verwendet werden. Sie stellen am häufigsten ein Problem bei langen und/oder hohen ISO-Belichtungen dar. Die Umgebungstemperatur kann auch die Anzahl und Schwere von Hotpixeln in einem Foto beeinflussen. Dieselben Bedingungen, die typischerweise mehr digitales Rauschen erzeugen, erzeugen typischerweise auch mehr Hotpixel.

Häufig ist der beste Weg, mit Hotpixeln in einer aufgenommenen Datei umzugehen, die Dunkelbildsubtraktion zu verwenden . Man kann auch manuell ein Staubreparaturwerkzeug oder ein Heilpinselwerkzeug verwenden, um Hotpixel herauszuarbeiten. Um das Auftreten bei zukünftigen Aufnahmen zu verhindern, kann man die Kamera und ihren Sensor abkühlen lassen.

Festgefahrene Pixel ähneln heißen Pixeln darin, dass sie bei voller Spannung/Sättigung ausgelesen werden, aber sie tun dies die ganze Zeit. Das heißt, sie stecken permanent in der vollen "Ein"-Position fest.

Die Dark-Frame-Subtraktion kann auch festsitzende Pixel behandeln, aber eine effektivere und bequemere Methode ist die Verwendung von Pixel-Mapping. Einige Kameras führen die Pixelzuordnung automatisch durch. Wenn die Pixelzuordnung jedoch durchgeführt wird, wenn der Sensor warm oder heiß ist, können heiße Pixel mit festsitzenden Pixeln verwechselt und aus nachfolgenden Aufnahmen herausgemappt werden, selbst nachdem der Sensor abgekühlt ist. Bei Canon-Kameras zum Beispiel wird der Sensor jedes Mal neu zugeordnet, wenn die Firmware aktualisiert wird und jedes Mal, wenn der Verschluss mit der manuellen Reinigungsfunktion mindestens 30 Sekunden lang offen gehalten wird. Das Aufzeichnen von Staublöschungsdaten ist eine effektive Methode, um festsitzende Pixel mit einigen Kameras zu kartieren.

Heiße oder steckengebliebene Pixel können oft auch die Werte der umgebenden Pixel beeinflussen. Wenn die Kamera oder das RAW-Konvertierungsprogramm die Informationen vom Sensor umwandelt, kann der hohe Wert dieses einen Pixels auch dazu führen, dass den umgebenden Pixeln künstlich hohe Farbwerte (für die Farbe des heißen Pixels) zugewiesen werden, die durch die Interpolation der Demosaicing-Algorithmen zugewiesen werden .

Tote Pixel sind das Gegenteil von steckengebliebenen Pixeln. Sie stecken dauerhaft in der vollständigen "Aus"-Position fest. Kameras interpolieren häufig Werte für tote Pixel aus den umgebenden Pixeln auf die gleiche Weise, wie sie Farbwerte für alle Pixel aus den monochromatischen Werten in den Rohdaten interpolieren.

Was kann langfristig getan werden, um die Wahrscheinlichkeit von heißen, hängengebliebenen oder toten Pixeln zu verringern?

Schalten Sie den Sensor nur bei Bedarf ein und setzen Sie ihn dem Licht aus. Je mehr Licht und elektrische Energie ein Sensor über einen längeren Zeitraum ausgesetzt wird, desto mehr Pixel entwickeln Defekte. Die Anzahl festsitzender, heißer oder toter Pixel nimmt im Laufe der Lebensdauer eines Sensors zu. Wenn Sie den mechanischen Verschluss offen lassen und den Sensor während einer gesamten Aufnahmesitzung eingeschaltet und dem Licht aussetzen, verringert sich die Lebenserwartung des Sensors erheblich im Vergleich zur Verwendung eines mechanischen Verschlusses und nur dann, wenn der Sensor tatsächlich eingeschaltet und dem Licht ausgesetzt wird Aufnahme eines Bildes.

Hmmm. Ich würde gerne ein Zitat über den erhöhten Abbau bei Exposition sehen (im Gegensatz zu einfach im Laufe der Zeit oder mit der Zeit bei höheren Temperaturen).
Fragen Sie einen Elektrotechniker, was mit einem Leiter oder Halbleiter passiert, wenn Strom durch ihn fließt. Es ist ziemlich grundlegende Physik. Je kleiner integrierte Schaltungen werden, desto mehr wird es zu einem Problem. Auf der anderen Seite des Extrems ist der extrem hohe Strom, der durch sie fließt, der Grund dafür, dass Hochspannungsdrähte regelmäßig ausgetauscht werden müssen. en.wikipedia.org/wiki/Electromigration
Ja, ich bezweifle nicht, dass das eine Sache ist. Ich frage mich nur, ob dies wirklich ein wesentlicher Faktor für die Lebensdauer einer DSLR- oder spiegellosen Kamera ist, insbesondere im Zusammenhang mit anderen Faktoren.
Es gibt auch andere Probleme, die bei Mikroschaltkreisen auftreten, wenn sie mit Energie versorgt werden. Und dann gibt es Gammastrahlen (die nicht davon abhängen, dass ein IC mit Energie versorgt wird). Missionskritische Anwendungen, die integrierte Schaltungen verwenden, sind multiredundant, um dem entgegenzuwirken, und haben dennoch eine kürzere Nennlebensdauer als ihre nicht-missionskritischen Cousins, die ähnliche Aufgaben ausführen.
Ganz zu schweigen davon, dass jeder Strom als Nebenprodukt Wärme erzeugt, es sei denn, wir sprechen von Supraleitung. Es ist immer in der Gleichung mit einem CMOS-Sensor. Die Canon 1D C und 1D X Mark II haben Heatpipes ähnlich wie Desktop-PC-Komponenten, die Wärme zum Batteriegriffbereich auf der Unterseite der Kamera leiten. Es ist ein Anliegen.
Wird ein "heißes" Pixel per Definition immer mit voller Spannung gelesen? Können sie nicht auch heller sein, als sie sein sollten, aber immer noch im Dynamikbereich?
@junkyardsparkle Heller als sie sein sollten, aber nicht den vollen Wert haben, wird normalerweise als "Rauschen" bezeichnet.
In den Fragenkommentaren beantwortet, da dies möglicherweise eine nützliche Diskussion zur Definition von Begriffen zu sein scheint.
@junkyardsparkle Ich sehe keine Kommentare zu der Frage.
Hoppla, sorry, es waren eigentlich Kommentare zu mattdms Antwort.
"Je kleiner integrierte Schaltkreise werden, desto mehr wird es zu einem Problem." Exakt. Es gibt derzeit (und zum Zeitpunkt dieser Antwort kaum) 7-nm-Chips mit Gs von Transistoren (dh etwa 1000 mehr als auf einem Fotosensor), die eine Lebensdauer von vielen Jahren kontinuierlicher Einschaltzeit haben. Eine Vollformatkamera hat Pixel mit einer Größe von etwa 7 um, dh 1000-mal größer.

Was ist der Unterschied zwischen heißen, hängengebliebenen und toten Pixeln?

Tote Pixel bleiben im Aus-Zustand (völlig dunkel), während Hot-Pixel im Ein-Zustand hängen bleiben (sie bleiben eingeschaltet).

Was kann dazu führen, dass sie auftreten?

Hardwareprobleme. Sie können sich ein totes Pixel auf einem Videobildschirm wie eine durchgebrannte Glühbirne vorstellen – es funktioniert einfach nicht mehr. Bildsensoren sind insofern das Gegenteil von Videobildschirmen, als sie Licht absorbieren und die Helligkeit melden, anstatt einen Helligkeitswert in Licht umzuwandeln, aber es ist die gleiche Idee: Einige Fotoseiten melden einfach immer einen Helligkeitswert von 0 (tot), andere wird immer einen anderen Wert wie 255 (heiß) melden.

Was kann getan werden, um ihren Einfluss auf ein Foto zu verringern?

Viele Kameras können Problempixel abbilden und kompensieren. Informieren Sie sich im Benutzerhandbuch Ihrer Kamera über das jeweilige Verfahren, aber es ist im Grunde wie Staubkartierung: Sie machen ein Foto von einer gleichmäßig beleuchteten Oberfläche wie einer Wand und lassen die Kamera die hervorstechenden Pixel finden. Sobald sie weiß, wo sich die hängengebliebenen Pixel befinden, kann die Kamera sie ignorieren und Werte von benachbarten Pixeln verwenden.

Ich denke, die Erklärung von Hotpixeln ist ungenau, da sie nicht erklärt, warum sie bei Langzeitbelichtungen eher ein Problem darstellen. Auch Rauschunterdrückung bei Langzeitbelichtung über Darkframe.
Heiße, hängengebliebene oder tote Pixel. Was ist der Unterschied?
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