Was fotografiere ich INNERHALB meiner Kamera?

Verstehen Sie zunächst ein paar Dinge:

Auch wenn wir diese Dinge „Digitalkameras“ nennen, ist der Prozess, Photonen in Zahlen umzuwandeln, völlig analog. Analoge Schaltungen nehmen alle Arten von Rauschen aus ihrer Umgebung auf.

Rauschen ist kein konstanter Wert, sondern eine Reihe von Werten, die bei einem Pegel, der als Grundrauschen bezeichnet wird, ihre Spitze erreichen . Die Verarbeitung, die Sie an dem ansonsten schwarzen Bild vorgenommen haben, dehnt alles unterhalb des Grundrauschens, von dem das meiste zunächst fast schwarz ist, über das gesamte Dunkel-Hell-Spektrum in jedem Kanal aus. Das zeigen die Histogramme vor und nach der Verarbeitung.

Was verursacht das weiße Bit oben im Bild?

Ich vermute, dass es thermisch ist, vielleicht ist der untere Teil der Kamera aus irgendeinem Grund etwas wärmer als der obere. Ihre Verarbeitung wird dies übertreiben.

Was ist der Teilkreis, der in der Masse des Rahmens sichtbar ist?

Das könnte alles sein. Der Sensor könnte IR aufnehmen, die der Tiefpassfilter verfehlt hat, und Sie schauen auf Ihren Objektivdeckel. Dies kann durch Verformungen verursacht werden, die durch das Anheben des Sensors von der Rückseite mit einem Saugnapf während der Montage verursacht werden, oder durch geringfügige Belastungen, die durch die Halteteile auf ihn ausgeübt werden. Ich bin sicher, Nikon weiß es, aber wenn man bedenkt, wie weit unten das Rauschen ist, lohnt es sich entweder nicht, sich darum zu kümmern, oder es wurde beim Design des Rests der Kamera berücksichtigt.

Was verursacht die vertikalen Linien im Bild?

Unter diesen Bedingungen wäre die beste Theorie, dass eine Taktschaltung im Körper regelmäßig ein wenig Strom in einen der analogen Teile induziert. Wenn Sie sich dieses Tutorial zur D80-IR-Konvertierung ansehen , werden Sie feststellen, dass sich Komponenten auf derselben Platine wie der Sensor und andere in der Nähe auf der Hauptplatine dahinter befinden. Es gibt viele Möglichkeiten für diese Art von Leckage.

Was verursacht die violetten und grünen Flecken?

Die Sensoren in Digitalkameras sind im Blaukanal am lautesten , und wenn Sie sich die RGB-Zusammensetzung von Violett ansehen, gibt es viel mehr Blau als Rot oder Grün. Die grüneren Flecken können darauf zurückzuführen sein, dass einige Teile der Kamera auf unterschiedliche Weise lauter sind. Auch hier übertreibt Ihre Verarbeitung diese Unterschiede. Die meisten Farben sind tatsächlich so nah an Schwarz, dass Sie sie sonst nie bemerken würden.

Vielleicht stellt es die kleine Schwankung der Temperatur des Sensors dar.

Ein heißer Sensor erzeugt mehr Rauschen als ein kalter.

Der kleine Temperaturunterschied kann durch das Vorhandensein elektronischer Komponenten oder die Art und Weise erklärt werden, wie der Sensor mit anderen Teilen in Kontakt steht, wodurch mehr oder weniger Wärme abgeführt werden kann.

Einige verwandte Links:

http://en.wikipedia.org/wiki/Image_noise#Sensor_heat

http://www.zodiaclight.com/astrophotography/chipHeating5.htm

https://thephoblographer.wordpress.com/2010/01/22/freeze-your-camera-get-better-high-iso/

(Ich werde das wahrscheinlich selbst versuchen, sehen, ob wir das gleiche Muster erhalten können!)

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Nach einigen Diskussionen in den Kommentaren scheint es, dass der Sensor selbst eine erhebliche Menge an Wärme erzeugt (danke an Davidmh und Chris H).

Ich habe das mit meiner Kamera versucht. Olympus EM-1, Iso 200, 60s, F2.8. Rohbild dann in Lightroom verarbeitet. Die Kamera war natürlich in völliger Dunkelheit bei Zimmertemperatur (18°C) Hier ist das Ergebnis:

Ich würde sagen ... na ja, nicht sehr schlüssig! Kann jemand etwas sehen? Natürlich ist es eine andere Kamera. Wir sollten es mit anderen D80 versuchen, um zu sehen, ob es spezifisch für dieses Modell ist.

Dies ist im Grunde Rauschen, aber von mehreren verschiedenen Mechanismen. Bedenken Sie die extreme Verstärkung kleiner Details, die Sie anwenden mussten, um dieses Bild zu erhalten. Hier gibt es mehrere deutliche Geräuschquellen.

Die Gesamtkörnigkeit ist zufälliges Rauschen von einzelnen Sinnen. Das wird passieren. Jeder Sensor hat ein endliches zufälliges Rauschen, das zu jedem Signal hinzugefügt wird, das er misst.

Die vertikalen Streifen sind Sensormusterrauschen. Nichts ist jemals genau, einschließlich der Geometrien und anderer Parameter des Sensors, wie er hergestellt wurde. Der Sensor ist ein rechteckiges Array, und einige Arten von Positions- und Größenfehlern der Matrix werden als vertikale und horizontale Streifen angezeigt. Warum Ihr mehr vertikale Streifen zeigt, hat wahrscheinlich mit der genauen Struktur dieses Sensors zu tun. Beachten Sie, dass es auch einige horizontale Steaks gibt, die jedoch weniger offensichtlich sind.

Der weiße Teil oben ist wahrscheinlich ein kleiner thermischer Unterschied zwischen der Unterseite und der Oberseite des Sensors. Auch hier haben Sie das winzige Rauschsignal stark verstärkt, sodass dies aus einem Bruchteil eines Grads C resultieren kann. Die Elektronik muss irgendwo in der Kamera sein und verursacht dort etwas mehr Wärme als anderswo. Ein gewisser thermischer Gradient über dem Sensor ist unmöglich zu vermeiden und ist bei dieser extremen Vergrößerung des Rauschens nicht aus der Reihe.

Das gesamte "Doppel-D"-Muster ist die Innenseite Ihres Objektivdeckels. Es ist eigentlich ein ziemlicher Beweis für das niedrige Signal-Rausch-Verhältnis dieses Sensors, dass er überhaupt das Innere des Objektivdeckels abbilden kann. Werfen Sie einen Blick auf die Innenseite des Objektivdeckels und Sie werden dieses Muster sehen. Wiederholen Sie das Experiment mit um 90° gedrehtem Objektivdeckel und Sie sehen das großformatige Bild um 90° gedreht.

Sie fragen sich vielleicht, wie es den Objektivdeckel abbilden konnte, wenn Sie sorgfältig darauf geachtet haben, Licht um die Kamera herum zu eliminieren. Die Antwort ist, dass es kein sichtbares Licht ist, stellen Sie sich den Objektivdeckel vor. Das Bild wird durch nahes IR erzeugt und kommt von kleinen Temperaturunterschieden und Schwarzkörper-Emissionseigenschaften von verschiedenen Teilen des Objektivdeckels. Schwarzkörperstrahlung ist immer um uns herum und wird von jedem Objekt emittiert, das nicht die absolute Temperatur von 0 hat. Dazu gehören die interne Struktur Ihrer Kamera, das Objektiv und der Objektivdeckel. Objekte mit normaler menschlicher Temperatur geben so wenig Schwarzkörperstrahlung ab, und die Strahlung, die sie abgeben, hat eine so lange Wellenlänge, dass wir dies nicht bemerken. Normalerweise tut Ihre Kamera Bemerken Sie es auch nicht, weil das Licht von der Szene um ein Vielfaches stärker ist und das empfangene Schwarzkörper-IR überwältigt. In diesem Fall haben Sie große Anstrengungen unternommen, um das gewöhnliche Szenenlicht zu eliminieren und das verbleibende winzige Signal zu verstärken, und Sie können das Bild gerade noch erkennen.

Die Schwarzkörperstrahlung wird im menschlichen Maßstab bei menschlichen Temperaturen nicht bemerkt, kann jedoch für einige wissenschaftliche Messungen von Bedeutung sein. Deshalb werden die Sensoren in High-End-Teleskopen aktiv gekühlt. Das Hubble-Weltraumteleskop verwendet flüssiges Helium, um den Sensor bei etwa 4°K zu halten, wenn ich mich recht erinnere.

Ich empfehle dieses Papier für mögliche Erklärungen. Es geht um die Pancams, die in beiden Mars Exploration Rovers verwendet werden. Es beschreibt eine gründliche Untersuchung von Rauschquellen in CCDs und beschreibt die detaillierte Kalibrierungsroutine für die Pancam-CCDs.

Hier ist der Link zum Papier: Mars Exploration Rover Athena Panoramic Camera (Pancam) Untersuchung (PDF-Dokument)

Ein weiteres Papier, das interessant sein könnte: In-Flight Calibration and Performance of the Mars E xplorationRover Panoramic Camera (Pancam) Instruments (PDF-Dokument)

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Nachdem ich mit den Original- und verarbeiteten Bildern in ImageJ herumgespielt habe, neige ich zu dem Schluss, dass die radiale Struktur möglicherweise ein Artefakt der Verarbeitung selbst ist, da sie hauptsächlich im grünen Kanal des verarbeiteten Bildes erscheint. Es gibt auch einen leichten Hinweis auf einen Ring im roten Kanal. Es wäre interessant, was Ihre Verarbeitungsschritte waren.

Folgendes bekomme ich, wenn ich jeden Kanal einzeln auf seinen Minimal- und Maximalwert kontrastiere, im Vergleich zur OP-Version:

Ich kann in meiner Version keine ähnliche Struktur erkennen, außer den vertikalen Streifen und dem helleren oberen Rand des Bildes.

Gegen die IR-Hypothese spricht die Tatsache, dass das Ringmuster im Grünkanal, aber kaum im Rotkanal erscheint, denn wenn ich mich nicht irre, würde IR eher im Rotkanal erscheinen. IR sollte zumindest mit ähnlicher Intensität im Rotkanal erscheinen, es sei denn, es gibt ein IR-Leck im Grünfilter, aber nicht im Rotfilter.

2. Bearbeitung

Ich denke, die hier gezeigte „Original“-Version hat die Informationen bei der Konvertierung in das PNG-Format verloren. Es ist unmöglich, das seltsame Muster nachzubilden, das im verarbeiteten Bild sichtbar ist. Am nächsten könnte ich der verarbeiteten Version kommen:

Zuerst habe ich den Kontrast maximiert, ohne das Bild zu beschneiden. Dann habe ich ein 3D-Oberflächendiagramm der Intensitätswerte erstellt, das auf die Werte des verbesserten Bildes auf einen Bereich zwischen 66 (26 % von 255) und 26 (10 % von 255) zugeschnitten wurde. Es scheint ein leicht kreisförmiges Muster ähnlich der verarbeiteten Version von OP zu erscheinen, aber ich denke, der Rest des Musters geht aufgrund der niedrigeren Bitauflösung der PNG-Datei verloren.

Die kontrastverstärkte Originalversion sieht so aus:

Ist der Objektivdeckel im Center-Pinch-Stil? Scheint, als ob Sie die Konturen der Kappe in Grün sehen können. Wenn ja, sind die anderen sichtbaren Formen (Kreis) wahrscheinlich auch auf Linsenmerkmale zurückzuführen. Versuchen Sie, das Objektiv zu entfernen, und nehmen Sie mit aufgesetzter Gehäusekappe auf, um zu sehen, wie sich das Bild ändert.

Der weiße Teil könnte Licht sein (vielleicht IR), das durch den Sucher eindringt. Mein Kameragurt hat ein Gummistück, das über den Sucher passt, um kleine Lichtlecks bei Langzeitbelichtungen zu verhindern. Versuchen Sie, den Sucher abzudecken, und sehen Sie, wie sich das Bild dadurch verändert.

Zum Glück habe ich eine D80, also habe ich versucht, Ihr Experiment zu replizieren. Leider:

• Es war tagsüber;
• Ich war in meiner Garage, obwohl sie ein Fenster hat, durch das etwas Licht hereindrang;
• Mein Schrank ist aus Holz, nicht aus Stahl;
• Mein Objektiv ist ein Sigma 18-50 f/2.8, im Gegensatz zu deinem ;)

Aber ich habe den Objektivdeckel verwendet, das Gehäuse geschlossen und die Blende auf f/22 eingestellt, nur für den Fall. Ich habe für alle Fälle zwei Aufnahmen bei 30s gemacht und für beide ähnliche Ergebnisse erzielt, aber andere als Ihre:

Dies ist das RAW, wie es aus der Kamera kam (auf 600 Pixel Breite geändert):

Hier habe ich eine Belichtungskorrektur von +4,5 EV auf RawTherapee angewendet, um die Artefakte hervorzuheben:

Es zeigt das weißliche Leuchten oben, vielleicht weniger ausgeprägt, nur weil ich nicht den ganzen Weg mit dem Kontrast gegangen bin. Es zeigt auch die vertikalen Bänder, aber ich kann die kreisförmige Form nicht sehen.

Ich stimme der Theorie über die ungleichmäßige Erwärmung des Sensors zu, und die Bänder könnten von der CCD-Technologie des Sensors stammen. Je nach Aufbau kann der Ladungstransportmechanismus die Schlieren verursachen.

Das Bild wurde mit aufgesetztem Objektivdeckel aufgenommen

Was ist der Teilkreis, der in der Masse des Rahmens sichtbar ist?

Es ist der Objektivdeckel.