Heben sich Blende und Belichtungszeit perfekt auf?

Ich fotografiere eine Szene mit weißen und schwarzen Elementen. Ab der Blendenstufe 1: 22 erweitere ich die Blende um eine Blendenstufe und verringere die Belichtungszeit um den Faktor 2, mache ein Bild und mache dies für alle Blendenstufen des Objektivs. Ich gehe davon aus, dass die Anzahl der Rohwerte in einem weißen oder schwarzen Bereich gleich bleibt, da eine Halbierung der Belichtungszeit eine Vergrößerung der Blende ausgleicht . Wenn ich jedoch einen weißen Bereich auswähle und die Pixelanzahl für jedes Bild mittle, besteht eine Variabilität zwischen den Bildern(Die Standardabweichung der Rohwerte beträgt ~ 5% des Mittelwerts). Dasselbe gilt, wenn ich eine schwarze Region auswähle und mittle. Ich ändere wissentlich nichts anderes (Beleuchtung, Kameraposition) und die Kamera ist ein wissenschaftliches CMOS. Was könnte diese Variation verursachen: Lärm oder etwas systematischeres?

Dies ist normal und wird verursacht durch:

1. Unvollkommenheiten der Blende. Normalerweise gibt es Abweichungen vom Technologieprozess, die dazu führen, dass das Loch nicht genau dimensioniert ist. Bei einem 50-mm-Objektiv f4 sollte die Öffnung 12,5 mm betragen, sie kann jedoch auch 12,4 mm oder 12,6 mm betragen
2. Unvollkommenheiten in der Verschlusszeit. Der Verschluss ist auch eine mechanische Einheit und basiert auf einigen Faktoren wie der Temperatur, wie genau die Lamellen und andere Elemente im Inneren sind. Die Geschwindigkeit beträgt nicht 1/100 s, sondern kann 1/110 s oder 1/90 s betragen.
3. Gleiches gilt für den Sensor selbst (aus elektronischer Sicht)

Am Ende können sogar zwei aufeinanderfolgende Fotos eine unterschiedliche (geringfügige) Belichtung aufweisen.

Und fügen Sie Schwankungen Ihrer Beleuchtungsquelle hinzu ...

Theoretisch sind Ja-Stopps austauschbar. In der Praxis sie nicht perfekt aufheben , um eine vollständige Präzision.

Die Standardabweichung der Rohzählungen beträgt ~ 5% des Mittelwerts

In fotografischer Hinsicht ist dies im Grunde nichts . Es liegt weit unter der menschlichen Wahrnehmung, und selbst wenn der Unterschied spürbar ist, beinhaltet der allgemein erwartete Arbeitsablauf die Arbeit mit jedem Bild einzeln, so dass der Fotograf dies entweder vor Ort oder in der Postproduktion kompensieren kann.

Kameras für die Fotografie sind keine Messgeräte; Wenn Sie sie als solche verwenden, bereiten Sie sich auf Enttäuschung vor. Die Geräte viel genauer zu machen, wäre viel teurer und würde dem Zielmarkt keinen Nutzen bringen. Auch wenn Sie eine Kamera für wissenschaftliche Zwecke herstellen lassen, liegen diese besonderen Toleranzen möglicherweise nicht im relevanten Bereich.

Wenn Sie versuchen, etwas wie eine Zeitrafferaufnahme oder eine andere Fotoserie zu perfektionieren, ist die Nachbearbeitung, um die Schwankungen auszugleichen, die beste Wahl.

Die kurze Antwort lautet ja ... sie stornieren. Aber es gibt einige Nuancen.

Jedes Mal, wenn der Durchmesser eines Kreises um einen Faktor gleich der Quadratwurzel von 2 (ungefähr 1,4) zunimmt (oder abnimmt), wird die Fläche dieses Kreises genau verdoppelt (oder halbiert, wenn sie verringert wird). Die Blendenzahlen basieren alle auf Potenzen der Quadratwurzel von 2 (zB f / 1 = √2 ^ 0; f / 1.4 = √2 ^ 1; f / 2 = √2 ^ 2; f / 2.8 = √) 2 ^ 3; etc.)

Belichtungszeiten sind intuitiver. 1 / 500stel Sekunde ist offensichtlich halb so lang wie 1 / 250stel Sekunde usw.

Die Nuancen:

Kameras runden ein bisschen ab. Wenn Sie z. B. ein 100-mm-Objektiv haben, ist es wahrscheinlich nicht genau 100 mm (aber wahrscheinlich nicht weit entfernt) und wenn Sie neu fokussieren, atmet das Objektiv möglicherweise etwas scharf (für ein gutes Objektiv, das bei 5% der angegebenen Brennweite bleibt). .. aber einige Objektive haben ziemlich starke Probleme mit der Fokusatmung ... zB 30%. Wenn dies passiert, bedeutet dies, dass die Blende nicht genau genug ist.

Blenden sind nicht so genau wie sie sind. Aber sie sind "nah genug", dass die Fehlerquote die Belichtung nicht merklich beeinflusst.

Es gibt noch andere Probleme. Wenn Sie stark gestoppte Aufnahmen machen (z. B. 1: 22), kommt das gesamte Licht aus einem sehr kleinen Bereich in der Nähe der Mitte der Objektivachse und wird gleichmäßiger über den Sensor verteilt. Wenn Sie weit offen fotografieren, kommt das Licht aus einer Vielzahl von Winkeln. Bereiche des Sensors in der Nähe des Zentrums können Licht aus vielen Winkeln sammeln, Bereiche des Sensors in der Nähe einer Kante oder Ecke sind jedoch in Bezug auf die Anzahl der Pfade, die Licht durch die Linse nehmen kann, um diesen bestimmten Punkt zu erreichen, eingeschränkt. Dies führt zu einer Vignettierung. Während Sie also zwei Fotos mit "äquivalenten Belichtungen" aufnehmen können (Blende gegen Verschlusszeit tauschen), können Änderungen in den Vignettierungsmustern dazu führen, dass die Pixel je nach dem zu untersuchenden Pixel eine unterschiedliche Menge an gesammeltem Licht aufweisen.

Ich denke, es wurde nicht erwähnt: Mit zunehmender Belichtungszeit steigt das thermische Rauschen von Dark Shot. Sie können mehr lesen hier , zum Beispiel

Bezüglich systematischer Probleme: Sie berücksichtigen, dass mit dem Öffnen der Blende die Tiefenschärfe abnimmt und damit die Ränder unscharfer Szenenteile verschwimmen? Auch bei kleinen Blendenöffnungen kann es durch Beugung zu Unschärfen kommen.

Wenn Sie einen mechanischen Verschluss haben, können Sie aufgrund der kurzen Verschlusszeiten tatsächlich Beugung mit großen Blenden erhalten, wenn ein erheblicher Teil der Belichtungszeit in der Nähe von mindestens einem der sich bewegenden Verschlussvorhänge verbracht wird.