Неопалимое аналоговое видеонаблюдение

Но тем не менее, дорогой Вадим Викторович, вы повторно совершаете фундаментальную ошибку, сравнивая характеристики фотоприёмников без учёта шумов. Если вы внимательно прочитаете статью,

Да читал я вашу кочергу, читал!

SNR = N/?N = ?N (1) , где:

N – число фотонов, прилетевших на поверхность пиксела за время экспонирования.

Вот только у меня к вам пара-тройка вопросиков есть:

1. А число "прилетевших" фотонов будет (или же по вашему - нет), зависеть от площади на которую они соизволят "приземляться"? Ну и в связи с этим - SNR в этом случае будет зависеть от площади фотоэлемента, или по вашему - опять же нет?

2. Каким чудодейственным образом камера с 6.1 мегапикселами и размерам этих самых пикселов 4.54 х 4.54 мкм, вдруг, чудесным образом стала иметь квантовую эффективность больше, - чем камера 658 x 496 пикселами, имеющими размер 10µm x 10µm, да еще и построенная по технологии вторичного умножения, правда опрашивающая -эти самые 0,3 мегапиксела в чересстрочном режиме с периодом обновления кадров равном 1/50s (CCIR-50i) or 1/60 (EIA-60i)

ПРИЧЕМ С ПРАВИЛЬНЫМ ОТВЕТОМ (НА ИМЕННО ЭТОТ ВОПРОС: - КАК КАМЕРА С МЕНЬШЕЙ ПЛОЩАДЬЮ ПИКСЕЛА - ВДРУГ СТАЛА ИМЕТЬ "БОЛЬШУЮ" КВАНТОВУЮ ЭФФЕКТИВНОСТЬ) - Я ЗНАКОМ, ЕЩЕ СО ВРЕМЕН ЧТЕНИЯ РАБОТ ЗВОРИКИНА!

А ВОТ СОЗНАЕТЕСЬ ЛИ ВЫ: - В ЧЕМ "СЕКРЕТ" ИЗМЕРЕНИЙ "ПОВЫШЕННОЙ" КВАНТОВОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВАШИХ КАМЕР, ПО ВАШЕЙ МЕТОДЕ, - ВОТ ЭТО ВОПРОС, ТАК ВОПРОС!

:-)

Поэтому, преимущества EMCCD и ЭОПов перед ПЗС и КМОП -видеосенсорами проявляются при низких освещённостях, когда счёт идёт на единицы фотонов. В этих условиях собственные шумы EMCCD и ЭОПов ниже, чем у EXView HAD CCD II (хотя интегрально квантовая эффективность EXview HAD выше).

3. А что нужно сделать с диафрагмой и со временем "экспонирования": - если освещенность большая?

4. А можно ли вообще, что-либо сделать с КМОП-ом - если освещенность мала?

Да читал я вашу кочергу, читал! SNR = N/?N = ?N (1)

Плохо читали, дорогой Вадим Викторович! Основаня формула не (1), а (2) ! Именно в ней постулируется, что светочувствительность - это не амплитуда, а соотношение сигнал/шум. И все шумы надо корректно учесть.

Основаня формула не (1), а (2) !

Да монопенисуально! :-)

Светочувствительность = SNR (n(?)) (2) , где:

n - число фотонов с длиной волны ?, падающих за время экспонирования на пиксел.

Повторяю вопросы:

- Какое количество фотонов, пусть даже сверх монохромно-когерентных - "приземлится" на фоточувствительный элемент размером 4.54 х 4.54 мкм, - за время накопления заряда t=1/25?

- И какое количество фотонов, ровно с той же длиной волны что и в первом варианте вопроса, - "приземлится" на фотоэлемент, но с размером 10 x 10 мкм, - за период сканирования t=1/50 (или даже за t=1/60)?

Повторяю вопросы:

- Какое количество фотонов, пусть даже сверх монохромно-когерентных - "приземлится" на фоточувствительный элемент размером 4.54 х 4.54 мкм, - за время накопления заряда t=1/25?

Количество фотонов однозначно определяется, исходя из спектра источника света. Если, как вы предлагаете, фотоны "сверх монохромные" (с частотой строго f), то посчитать легко:

N1 = I*a*a*t/(h*f)

I - интенсивность электромагнитного излучения Вт/кв.м

a - линейный размер пиксела (a = 4.54 мкм)

t = 1/25 сек

h - постоянная Планка 6.6E-34 Дж*с

f - частота "сверх монохромного" электромагнитного излучения, Гц.

- И какое количество фотонов, ровно с той же длиной волны что и в первом варианте вопроса, - "приземлится" на фотоэлемент, но с размером 10 x 10 мкм, - за период сканирования t=1/50 (или даже за t=1/60)?

N2 = (a2*a2*t2)/(a1*a1*t1) ~10N1

Но число фотонов - это не главное. Главное:

светочувствительность - это не амплитуда, а соотношение сигнал/шум. И все шумы надо корректно учесть.

Надо учесть все шумы и тогда сравнивать SNR. Без учёта всех шумов про сравнение говорить бессмысленно.

Первым шагом, который обеспечил возможность преобразования изображения в электрический сигнал, явилось открытие в мае 1873 г. фотопроводимости селена. Дальнейшему продвижению вперед способствовало открытие фотоэлектрического эффекта, сделанное Герцем пятнадцатью годами позже. Последующие годы ознаменовались быстрым развитием данного направления благодаря исследованиям эффекта фотопроводимости, проведенным Гальвак- сом, Элстером, Гейтелем и другими.

О том, с каким энтузиазмом воспользовались экспериментаторы этими новыми достижениями, свидетельствует тот факт, что первое решение проблемы телевидения с помощью селенового элемента было предложено Кэри в 1875 г., т.е. спустя лишь два года после открытия свойств селена. Кэри предложил имитировать человеческий глаз мозаикой, составленной из большого числа миниатюрных селеновых элементов. Следующая попытка сконструировать подобную мозаику с небольшим числом элементов была сделана Айртоном и Перри в 1877 г. Позднее, в 1906 г., Риньо и Фурнье применили мозаику такого типа для передачи простых образов и букв. Их передатчик представлял собой "шахматную доску" из 64 селеновых элементов, каждый из которых соединялся двумя проводами с соответствующим затвором на аналогичной "шахматной доске" приемника. Изображение проецировалось на селеновые элементы, создавая в них электрические токи, которые в свою очередь управляли затворами. Задняя подсветка системы затворов позволяла воспроизводить изображение.

Идея разбиения изображения на небольшие элементы, преобразования яркости каждого из них в электрический ток и передачи этих токов по отдельным проводам сама по себе хороша, но делает систему технически сложной. Чтобы передать высококачественное изображение таким способом, потребовалось бы огромное количество пар проводов, что, разумеется, непрактично. Для упрощения этой задачи Нипков в 1884 г. предложил передавать не все элементы изображения одновременно, а точку за точкой, сканируя изображение с помощью диска. Таким образом, появлялась возможность передачи изображения по одному проводу или по одному каналу связи, что существенно упрощало задачу.

Однако введение одного лишь сканирующего диска еще не решало всей задачи, поскольку не хватало ряда других важных элементов. Почти 40 лет спустя, разработка усилительных электронных ламп для целей радиосвязи и газоразрядных ламп создала предпосылки для реализации телевидения, и рядом изобретателей была продемонстрирована передача телевизионных изображений по радио.

В последующие несколько лет развитие этого направления техники продвигалось быстрыми темпами и, несмотря на трудности, возникавшие в процессе разработок, были получены впечатляющие результаты. Практически все работы проводились с применением механических методов развертки на основе дисков Нипкова, многогранных зеркал, зеркальных винтов и т.п. Такие методы отличались сложностью чисто механического характера, связанной с конструированием прецизионных сканирующих устройств, увеличением числа элементов изображения и особенно с получением достаточной освещенности. Последнее ограничение буквально воздвигло каменную стену, которая не позволяла увеличить разрешение передаваемых изображений и тем самым добиться требуемого качества, что практически исключало всякую надежду на передачу внестудийных сцен, т.е. на достижение истинной цели телевидения.

Чтобы полностью понять причину этой трудности, следует вспомнить, что во всех обычных системах телевидения используется поточечная развертка изображения, при которой на фоточувствительный элемент воздействует свет от той или иной заданной точки лишь в течение очень короткого интервала времени, соответствующего времени освещения одного элемента изображения. Предположим, что для получения изображения высокого качества требуется 70 ООО элементов изображения. При 20 кадрах в секунду это означает, что время передачи одного элемента изображения составляет 1/1 400 000 секунды. С другой стороны, выходной сигнал фотоэлемента, поступающий на усилитель, пропорционален интенсивности света и времени, в течение которого свет воздействует на фотоэлемент. Простой расчет показывает, насколько микроскопичным будет выходной сигнал фотоэлемента при таком числе элементов изображения. Если взять обычную фотографическую камеру с относительным отверстием объектива 1:4,5, то при ярко освещенной внестудийной сцене полный световой поток, падающий на фотопластинку, составит примерно 1/10 люмена. Если фотопластинку, рассчитанную на 70 000 элементов изображения, заменить сканирующим диском и использовать фотоэлемент с чувствительностью 10 микроампер на люмен, то получим фототок от единичного элемента изображения:

Электрический заряд, создаваемый этим током за время развертки одного элемента изображения, равен

Сравнив эту величину с зарядом одного электрона е = 1,5910"19 кулона, найдем, что заряд, накопленный за время сканирования одного элемента изображения, содержит всего 63 электрона.

PS

Надо учесть все шумы и тогда сравнивать SNR. Без учёта всех шумов про сравнение говорить бессмысленно.

Ну тогда еще могу порекомендовать вам, мой злейший друг:

- учитывайте не только корпускулярную природу света ;-) , но так же и его волновой дуализм, а-ля “создание метода фотографического воспроизведения цветов на основе явления интерференции”. по методу нобелевского лауреата Гибриэля Липпмана.

Иначе вам удачи не видать, - SNR без учета интеференционных искажений - боюсь сильно скаженной будет супер монохромность, так сказать - не в масть! :-))

найдем, что заряд, накопленный за время сканирования одного элемента изображения, содержит всего 63 электрона

Кстати, в области твёрдотельных фотоприёмников намечается технологическая революция.

В научном журнале NATURE NANOTECHNOLOGY опубликовано сенсационное исследование светочувствительности ультратонких плёнок полупроводников (мономолекулярные плёнки аналогичные графену) дисульфида молибдена.

Так вот, при низких освещённостях фототок достигает 880 Ампер/Ватт, что примерно соответствует коэффициенту размножения фотоэлектронов ~1900 !

Т.е. светочувствительность видеосенсоров в видимом диапазоне спектра может в скором будущем возрасти в 2000 раз !

Теперь я и сам понял, что был не прав. Это, конечно же, не детский сад. И даже не школа, где самое смешное – это обшибки в диктанте. Судя по вопросам про основы сжатия и аналоговое телевидение, которое уже умерло, это дом престарелых.

Может, мне сюда и схему лампового усилителя запостить? Давайте хотя бы подымем уровень «деинтерлейзов» на ступеньку выше – применительно к сегодняшнему дню. Ну, например, как вы думаете, почему в камерах HD-SDI есть настройка PAL /NTSC, а SECAM нет? Думаю, для лечения болезни Альцгеймера это неплохой вопрос.

Какие будут ответы?

Олег.

Вот когда специалисты из закрытой лаборатории "Мы-р мы-р мы-Р", смогут дать академически правильный ответ на простой вопрос:

- Почему теневая маска аналогового кинескопа NTSC (т.е. устроиства визуализации разрешения SD) - имеет пол миллиона (500 000) отверстии, а её "цифровой" матричный аналог - имеет всего 640х480= 307 200 пикселей?

Так вот, после того как - я получу ответ на простой вопрос почему же:

- "500000 vs 307200",

то тогда возможно и я "поделюсь" с спецлабистами, причем безвозмездно (т.е. даром) причем вполне академическим ответом - на банальный вопрос:

- почему же, по сей день, аналоговые преобразователи свет-сигнал, имеющие цифровой интерфейс и вовсе не обязательно что этот интерфейс должен быть SDI или IP, а вполне может быть даже и DVB или ACI интерфейсом и по сей день - для некоторых режимов своей работы, носят аббревиатуру "PAL vs NTSC", вместо казалось бы необходимой аббревиатуры "CCIR vs EIA", да еще и при этом, - не носят аббревиатуры "SECAM".

;-))

PS

Ну а это, - небольшая подсказка для спецлабовских яслей:

:-))

Вокор"дУшка"!

Ну уж коли ваш визави по машинной аналитики - сдулся как мыльный пузырек, то может быть вы рискнете "держать за них ответ":

- так почему всё же, теневая маска SD кинескопа содержала (да и содержит по сей день) 500 000 отверстий, находящимися над 500 000 триадами RGB дота, а матрица SD-дисплея при этом - содержит всего лишь 640*480 пикслей?

матрица SD-дисплея при этом - содержит всего лишь 640*480 пикслей

Специально проверили по офису: ни одного монитора с числом пикселов меньше 1600*1200 найти не удалось

Специально проверили по офису: ни одного монитора с числом пикселов меньше 1600*1200 найти не удалось

А чЁ это так жидковато, - всего 1600х1200. :-))

Даже у меня, в моем ГОРТОПШАРАЖМОНТАЖКИТАЙОБСЛУЖИВАНИЕ имени затанувшего "ЭЛЕКТРО-ТРАЛЛА" - и то, вот уже без малого как 15 лет - на столе стоитЬ - CRT монитор 2048х1536, а у "инновационного" Вакор"дУшки" - причем сегодня - какие-то там несчастные 1600х1200.

Фи-ииии!

И вам, господа любители мегапикселизации, после такого заявления ПРО 1600Х1200 - не стыдно бубнить про то:

- Как космические коробил бороздят ....Большой зал... IMAX-3d да еще и в 4k.

- Это же не наш метод! Где гуманизм? Где человек человеку.....?

ЗЫ

Ну а тут , вам - Вокор"дУшка" вместе со СпецлабУшкой на долгую память - мой ,так сказать Октапортрет в 4k .