カメラが多くの非常に高速な読み取りを統合するのではなく、単一の露出を使用するのはなぜですか？

カメラが特定の速度のシャッターを必要とする理由と、これが後処理で調整できない理由を理解したことがありません。現在のセンサーは不可欠な方法で機能していると思います：シャッターが開いている間ずっとセンサーに到達する光の量を節約します。しかし、なぜ彼らは差別的な方法で働くことができないのですか？

私の考えでは、私はこのアイデアを持っています：シャッター速度を長時間開くように設定し、必要なものより多く...たとえば、日光の下で1秒に設定し、ボタンを押して、シャッターが開きセンサーが起動します記録するために、しかし差分の方法で：それは1秒間0.001秒ごとにそれに到達する光の量を節約します。この方法でより多くの情報が得られ、実際には1秒で1000フレームが記録され、後処理では、0.01秒のショットをシミュレートするために最初の10個だけを統合するか、0.1秒のショットをシミュレートするために最初の100個を選択できます二度目の露出

洗練された処理を使用するか、エリアを手動で選択することにより、最終画像のさまざまな部分に異なる露出を使用することもできます。たとえば、地面に0.1秒、空に0.03、100フレームを空に、空の30フレーム。

理にかなっていますか？カメラがこのように機能しないのはなぜですか？

問題は読み出し速度です。一般的なケースでこれが機能するのに十分な速さでセンサー全体を読み取ることはできません。できたとしても。また、読み出しノイズを何度も適用するため、画質に悪影響を及ぼします。

少なくともCMOSセンサーを使用すると、ランダムな場所で読み取ることができますが、CCDセンサーを使用すると、各行が次の行にシフトされて読み取りが実行されます。ライトが明るすぎると、CCDを使用したカメラのプレビューで縦縞が発生するのはこのためです。

それから、写真家がシャッター速度を選択する理由があります。時間の切れ目を凍結するためです。シャッターを十分に速く停止しなければ、人々はほとんど常にぼやけます。

彼らはそのように働くことができると思いますが、2つの大きな問題があります：

1. センサーが動作するようになったため、読み取りノイズは一度しか発生しません。非常に短い読み取りが多いと、読み取りノイズが増大します。
2. 処理できるデータよりも多くのデータがあります。これは、実際にセンサーを読み取る際の問題（読み取るデータが多すぎる）であり、結果のRAWファイルは現在よりも数桁大きくなります。

元の質問では、例として¹⁄₁₀₀秒を使用しました。これは実際にはそれほど長いシャッタースピードではなく、現在のカメラではすでに10倍です。これは本当に意味のあるものにするために、我々は、センサが10〜100倍の速さよりも読まれるポイントに技術を必要とするだろうという大きな問題を化合物- 。

2つ目の問題は、ムーアの法則によって10年または2年後に解決されます。最初の問題も同様に、電子機器がより小さく、より正確になるにつれて解決される可能性があります。現時点では、実用的ではありません。

オリンパスOM-D E-M5には、実際に長時間露光で露光が「発生」する機能がありますが、読み取りの間に最低0.5秒を必要とすることで上記の問題を回避します。長時間露光にのみ役立ちます。

しかし、将来的には、より良いエレクトロニクスと、すべてのカメラは、おそらくこのように動作します、として多くのより多くのストレージ利用できる、彼らは同様に継続的に記録することがあります。「シャッター」ボタンは、後の開発のために、ストリームの一部を興味深いものとしてマークするのに役立つだけです。そして、私たちがそれに取り組んでいる間に、レンズを捨てて、これを360度のライトフィールドカメラにします。フレーミング、絞り、フォーカスも事後的に選択でき、カメラの基本についての従来の知恵を完全に窓から放り出します

多くの人々が言及したように、これには読み取り速度の側面があります。イメージング回路は、センサーのピクセル値をただちに「取得」することはできず、1行ずつ読み取る必要があります。

次に、これらのピクセル更新値がどこに行くかについても考える必要があります。少し圧縮しても、後のフレームのエントロピーが前のフレームに比べて低いと仮定すると、かなりのスペースが必要になります。また、あまり圧縮できないデータはプロセス全体の速度を低下させます-古いフレームに対する新しいフレームの圧縮性は保証できないため、システムは劣化することなく最悪のシナリオをカバーするのに十分な帯域幅が必要です。

最後に、（これはやや陳腐ですが）、ハイゼンベルグの不等式、または不確実性の原理の影響を考慮する必要があります。すべてのサンプルで、測定に関してある程度の不確実性があります。非常に多くのサンプル（それぞれ信頼性が低いようですが、それ以外の場合は1000程度のフレームを1つだけ選択できます）を取得することで、1回だけではなく、それらのフレームのすべてについて不確実性を取得しています。これは、複数のフレームを結合するときに悪化し、最大の不確実性に最終画像を構成するフレームの数が乗算されます。最悪の場合、これにより画像がかなり劣化する可能性があります。

あなたのアイデアは興味をそそるものですが、うまくいかない理由がいくつかあります。

ファイルサイズ： 結果のイメージファイルの大きさを考えます。私の8mp SLRは、サイズが約3MBのファイルを提供します。シャッターを押すたびに100枚の画像が撮影されていた場合、300 MBのカードが撮影されます。カードはすぐにいっぱいになります。また、これらは私のカメラの数値であり、比較的低い解像度です。プロカメラの場合、サイズは簡単に2倍または3倍になります。Rawでは、サイズがさらに3倍ほど大きくなる可能性があります。最終的に、Rawをプロで撮影すると、1ショットあたり3GBを超えることがあります。

露出： 時々、カメラは1/100秒より長く露出する必要があります。適切な光量を得るために。低すぎる光で撮影すると、結果の画像は露出不足になり、使用できなくなる可能性があります。そこにないデータを見つけることができないので、これを補うために画像を結合することはできません。

ノイズ： センサーが熱くなると、ノイズとして知られる現象が表示されます。これは、一部の写真に見られるランダムに色付けされたピクセルの斑点です。センサーが一度に1秒間絶えず作動していると、ノイズレベルが急速に上昇し、使用できない画像につながる可能性があります。

カードの書き込み速度： メモリカードは、情報を追加できる速度に制限があります。これは書き込み速度として知られています。このサイズのファイルを処理するには、カードに高速の書き込み速度が必要です。これらのカードは非常に高価になる可能性があります。

要約すると、これは興味深いアイデアですが、いくつかの大きなハードルがあります。

これがお役に立てば幸いです。

この質問が尋ねられて以来、このアイデアは（少なくとも一部の）スマートフォンにいくらか実装されていることに注意する必要があります。

技術的な限界はそれほど改善されなかったため、もちろん、非常に暗い場所での非常に長い露出（たとえば、天体写真）に制限されています。フレーム内に動きがある場合、ソフトウェアが複数のn秒の露出を積み重ねるという事実が表示されます（読み出し時に若干の不連続があります）。

「結果」の画像がますます明るく見えるので、スタッキングは画面上でリアルタイムに表示することもできます。

基本的にそのように機能するカメラがあります。ハイダイナミックレンジ（HDR）カメラを検索します。最も安価なものは、露出をブラケットし、本質的に2つまたは4つの異なる露出を取得し、それらを内部ソフトウェアで統合して統合イメージにすることで機能します。外部ソフトウェアを使用して、実際に任意のカメラでこれを行うことができます。

ハイエンドHDRカメラの仕組みについての私の理解は、基本的に個々のピクセルごとに個別の自動露出時間を動的に計算し、それを使用してシーンの実際の明るさを決定することです。これにより、各ピクセルに大量のデータがあるという問題が解決します。基本的に、特定の明るさのしきい値を超えたときに露光時間と色の値を保存するだけです。明らかに、これを実現するには、はるかに複雑なハードウェアとソフトウェアが必要です。

シャッターにはいくつかの種類がありますが、主なものは機械式および電子式のシャッターです（センサーはオン/オフになります）。

ほとんどのDSLRはフォーカルプレーンシャッターを使用し、ビデオカメラは電子シャッターを使用します。したがって、それらを統合するために何をしたいかのように聞こえますが、それを達成する他の方法があります。

シャッターの主な理由は、写真撮影の基本原理である露出のためです。

たぶんあなたの例のために何かを設定することができます。ブラケットを確認したい場合もあれば、テザリングだけでは不十分な場合もあります。

0.01 = 1/100で、細かいシャッタースピードです。ほとんどのカメラは、最大1/8000秒の速度をサポートしています。

最後の部分で：

1秒間に0.01秒ごとに到達する光の量を節約するとしましょう。

0.01秒ごとに、そのショットの露出について考える必要があります。

他の誰もが指摘した点は別として、曝露はどうなるのでしょうか？

たとえば、私の従来のカメラでは、1秒の露出が特定のショットに必要なものです。基本的に、これは1回でセンサーによって記録される1秒分の光を意味します。

さて、あなたがした提案に行きましょう、カメラは0.001秒の光を1000回記録します。これらの画像はすべて露出不足であり、したがって役に立たない。それらを積み重ねても、積み重ねによって露出不足が修正されないため、従来のカメラと同じ画像は得られません。適切な露出に近いものを得るには、非常に広い開口が必要です。適切なレンズを見つけることができたとしても、被写界深度など、他の問題が発生します。画像が露出不足にならないように、0.001秒で光を照射します。これにより、ノイズの問題が深刻になります。異なる露出を得るためにフレームを含める/除外するというあなたの発言は、露出スライダーを使用してPPで既に処理されています。

あなたが提案するように短いシャッターでショットを撮り、それをHDRソフトウェアまたはstartrailソフトウェアのいずれかにスタックすることにより、あなたのアイデアを試すことができます。

画像のバランスを取るために異なる露出で地面と空を撮影することについて言及した後処理は、シャドウ/ハイライトコントロールおよび/またはスプリットトーニングを使用してPPですでに修正できます。

また、モータースポーツのようなアクション写真について考えてみましょう。スピードと動きの感覚を与えるために、パンしながら長いシャッターが必要です。非常に短いシャッター時間で200枚の画像を持っている場合、ぼけをキャッチできず、ショットの効果は機能しません。