Добро пожаловать на наш астрономический форум! Здесь вы сможете получить толковые ответы на свои вопросы по любительской астрономии основанные на опыте и знаниях, а не на догадках, мифах и чтении Интернета по диагонали. Если вы решили присоединиться к нам - придерживайтесь и Вы в своих ответах этих правил.

Цифровые эффекты-дефекты

Вопросы по организации ЛА и т.д и т.п. :)
Ответить
user123
Сообщения: 264
Зарегистрирован: 17 мар 2017, 10:47

Цифровые эффекты-дефекты

Сообщение user123 » 24 сен 2017, 09:20

[tab=30]
[tab=30]Есть небольшой шанс, что изложенный ниже материал поможет
повысить качество астрофото. Общие правила:
[tab=30]
* При квантизации сигнал притягивается к ближайшему возможному уровню.
* Количество уровней выражается целым числом и при беззнаковой квантизации
равно 2^N или от 0 до 2^N-1, где N - разрядность. Пример: N=3, количество
равно 8: 0->000 , 1->001 , 2->010 , 3->011 , 4->100 , 5->101 ,
6->110 , 7->111 .
* Формально сигнал/шум равен максимальной амплитуде делённой на ошибку
квантизации. Так как шаг уровней равен 1, то ошибка в пределе составит 0,5 .
Если выразить сигнал/шум в дБ:
[tab=30]
[tab=40]2^N-1
20*lg(-------) или 29 дБ при 4 битах, 54 дБ при 8 битах.
[tab=45]0,5
[tab=30]
* Перед квантизацией желательно подмешивать шум в 1...2 будущих разряда, это
улучшает(!) сигнал после квантизации. Поэтому сигнал/шум соответственно
ухудшается на 6...12 дБ относительно формального. Подробности на примере
изображений далее.
[tab=30]
[tab=30]Для наглядности порчи изображения выбран 4 разрядный АЦП с 16 уровнями.
[tab=30]Один из неприятнейших дефектов - потеря плавности градиентных переходов. Не
следует думать, что увеличив разрядность АЦП этот эффект уйдёт. Он всего лишь
уменьшится и станет невидимым для глаз. А по-сути изображение останется
жёстким, цифровым, "компьютерным".
Вложения
AdcDefect1.JPG
AdcDefect1.JPG (24.68 КБ) 765 просмотров
Последний раз редактировалось user123 10 ноя 2017, 15:40, всего редактировалось 2 раза.

user123
Сообщения: 264
Зарегистрирован: 17 мар 2017, 10:47

Re: Цифровые эффекты-дефекты

Сообщение user123 » 24 сен 2017, 09:24

[tab=30]Один из страшнейших - потеря тонких деталей изображения, амплитуда которых
не позволяет зафиксировать их (меньше шага квантизации). Однако в аналоговой
форме эти детали существуют, хотя и малозаменты на фоне шума. В цифре же их
просто нет...
Вложения
AdcDefect2.JPG
AdcDefect2.JPG (21.01 КБ) 763 просмотра

user123
Сообщения: 264
Зарегистрирован: 17 мар 2017, 10:47

Re: Цифровые эффекты-дефекты

Сообщение user123 » 24 сен 2017, 09:25

[tab=30]Ещё один малоприятный дефект - алиасинг, или в применимости к изображению -
муар. Возникает при мелких высококонтрастный деталях, сравнимых с шагом
пикселей матрицы. Контраст таких деталей становится зависимым от их
местоположения - где они попадут между двумя пикселами, где точно в пиксел. А
так как пикселы чаще всего идут так:
[tab=30]
R G B G
G B G R
B G R G
G R G B
[tab=30]
то муар может быть цветным. Четырёхцветные матрицы "СиЭмУайКей" (англ. CMYK)
вероятно способны передать более чистое изображение за счёт количества.
Вложения
AdcDefect3.JPG
AdcDefect3.JPG (53.85 КБ) 763 просмотра
Последний раз редактировалось user123 19 дек 2017, 11:22, всего редактировалось 1 раз.

user123
Сообщения: 264
Зарегистрирован: 17 мар 2017, 10:47

Re: Цифровые эффекты-дефекты

Сообщение user123 » 24 сен 2017, 09:27

[tab=30]Один из самых безобидных - жёсткое цифровое насыщение с полной потерей
деталей за границей динамического диапазона. Аналоговое насыщение всего лишь
искажает амплитуду, оставляя детали в худшем качестве.
[tab=30]И для чего вообще нужна эта цифра? Говорят цифровые технологии от бедности.
[tab=30]Однако наука не стоит на месте и для борьбы с этими проблемами придумано
несколько механизмов.
[tab=30]Дизеринг - подмешивание случайного шума перед АЦП. Градиентный
переход становится "аналоговым".
Вложения
AdcCorrect1a.JPG
AdcCorrect1a.JPG (33.23 КБ) 763 просмотра
AdcCorrect1b.JPG
AdcCorrect1b.JPG (53.24 КБ) 763 просмотра
Последний раз редактировалось user123 10 ноя 2017, 15:42, всего редактировалось 2 раза.

user123
Сообщения: 264
Зарегистрирован: 17 мар 2017, 10:47

Re: Цифровые эффекты-дефекты

Сообщение user123 » 24 сен 2017, 09:33

[tab=30]Ещё дизеринг позволяет сохранить в цифре детали изображения меньше чем
шаг квантизации! Ниже приведено изображение с мелкой синусоидой повторно, но её
видно.
Вложения
AdcCorrect2b.JPG
AdcCorrect2b.JPG (54.05 КБ) 763 просмотра

user123
Сообщения: 264
Зарегистрирован: 17 мар 2017, 10:47

Re: Цифровые эффекты-дефекты

Сообщение user123 » 24 сен 2017, 09:39

[tab=30]При усилении или ослаблении цифрового сигнала также можно применить
дизеринг для "размазывания" увеличившихся ступеней. Для этого: увеличиваем
исходную разрядность на 1...2 бита, добавляем шум, усиливаем, добавляем шум,
возвращаем разрядность. А ещё лучше возвращать разрядность после
окончания обработки.
[tab=30]Для дизеринга на мой взгляд лучше всего подходит белый шум, с
равномерным спектром. Шум матрицы фотоаппарата наверное очень далёк от
белого, в нём преобладают низкие частоты.
[tab=30]Антиалиасинговый фильтр в применимости к
изображению - дефокусировка, с потерей деталей, сравнимых с размером пиксела.
В идеале (при мелком пикселе) дефокусировку производит дифракция. Здесь также
палка о двух концах как и с дизерингом - чем сильнее дефокусировка тем
"натуральнее" но и "мыльнее" изображение.
[tab=30]Компрессия - оцифровка выполняется с запасом (например при 8
разрядном выходе ставят 10 разрядный АЦП). Далее сигнал проходит цифровой
нелинейный компрессор и сигнал "упаковывается" в нужный диапазон. При
профессиональной обработке этим процессом полностью управляет пользователь.
[tab=30]После профессиональной обработки должно получиться изображение с 8
разрядными каналами "АрДжиБи" (англ. RGB). При этом шум в 2 разряда (42 дБ)
практически невидим, в то же время на изображении присутствуют тонкие
"аналоговые" детали.
[tab=30]Два искусственно созданных компьютером изображения приведены далее.
Последний раз редактировалось user123 19 дек 2017, 14:05, всего редактировалось 6 раз.

user123
Сообщения: 264
Зарегистрирован: 17 мар 2017, 10:47

Re: Цифровые эффекты-дефекты

Сообщение user123 » 24 сен 2017, 10:44

[tab=30]По нарастающей слева направо яркости можно даже тестировать мониторы -
на некоторых дешёвых ЖК видны ступени, из-за упрощённых цифровых корректоров.
Самый "тёплый ламповый" переход демонстрируют почему-то ЭЛТ-мониторы.
Вложения
Stars1.jpg
Stars1.jpg (100.51 КБ) 725 просмотров
Stars2.jpg
Stars2.jpg (146.95 КБ) 725 просмотров

Ответить