Causas de los artefactos de rayas causados ​​por los píxeles de oclusión del enfoque de fase del sensor (PDAF Striping) bajo un fuerte contraste de retroiluminación

1. El costo del hardware del enfoque extremadamente rápido en cámaras sin espejo: píxeles blindados en chip (píxeles blindados)

Las cámaras SLR tienen módulos de enfoque dedicados independientes, mientras que las cámaras sin espejo deben integrar píxeles de enfoque directamente en la superficie del sensor de imagen (CMOS):

• Píxeles de detección de fase en el chip:
• Los fabricantes de sensores (como Sony Semiconductor) seleccionan decenas de miles de píxeles de imágenes específicos (generalmente distribuidos en pares en líneas horizontales específicas) durante la fabricación de obleas;
• Utilice una capa extremadamente pequeña de máscara de sombreado de aluminio metálico (Máscara de metal) para bloquear físicamente la mitad izquierda o derecha de estos píxeles;
• De esta forma, el píxel izquierdo sólo recibe luz de la pupila de salida derecha de la lente, y el píxel derecho sólo recibe luz de la pupila de salida izquierda. Al comparar la diferencia de fase de las señales fotoeléctricas en ambos lados en el nivel de microsegundos, se logra un enfoque automático ultrarrápido.
• Faltan datos de imágenes e interpolación en la cámara:
• Dado que la mitad está bloqueada por metal, estos píxeles de enfoque dedicados en realidad pierden la mitad de sus capacidades normales de detección y transmisión de luz;
• Cuando el procesador de imágenes de la cámara (ISP) genera RAW y JPEG, se basa en los píxeles normales de las filas superior e inferior adyacentes para rellenar los huecos que dejan estos píxeles enfocados mediante el algoritmo de interpolación. Esta interpolación de adivinación de colores es completamente invisible a simple vista en el 99% de las condiciones de iluminación cotidianas.

2. Límite de activación física de PDAF Striping/Banding

¿Por qué este tipo de enmascaramiento de interpolación falla por completo en ciertas escenas de gran tamaño con contraluz?

• Interferencia de paralaje espacial de luz oblicua extrema:
• Cuando una fuente de luz puntual intensa (como una lente directa de ángulo bajo al atardecer, faros deslumbrantes de un automóvil o un potente láser de escenario) incide en el sensor desde el borde de la pantalla en un ángulo muy grande;
• La luz sufre una severa difracción de ondas de luz y una dispersión interna oblicua en los bordes de las microlentes y la máscara metálica protectora de luz;
• Los píxeles fotosensibles normales y los píxeles PDAF con protectores de luz metálicos producen enormes fallas no lineales en la tasa de absorción de dispersión física de esta luz parásita oblicua de gran ángulo**;
• Fallo de desbordamiento de compensación del algoritmo:
• El algoritmo de interpolación lineal convencional de la máquina queda completamente paralizado ante esta extrema desviación óptica oblicua, sobrecompensando o subcompensando;
• Síntomas visuales: líneas horizontales específicas que contienen píxeles PDAF aparecen en la pantalla como finas franjas horizontales claras y oscuras y vallas moradas (líneas PDAF) que están cuidadosamente dispuestas y recorren todo el borde de alto contraste de la luz de fondo.
• La generación Nikon Z6/Z7 y los primeros modelos de la serie A7 de Sony enfrentaron acaloradas discusiones sobre este fenómeno físico óptico bajo un contraste extremadamente alto y una gran retroiluminación.

3. Arma mágica de eliminación de franjas posterior al algoritmo: filtro de fila de píxeles dirigido

Si estas franjas horizontales ya aparecen en los grandes éxitos de taquilla retroiluminados, evite el uso de manchas comunes para reducir el ruido:

• Estricta regularidad geométrica de las franjas PDAF:
• Las rayas no son ruido aleatorio, sus coordenadas físicas de número de fila en la oblea del sensor son absolutamente fijas (por ejemplo, aparece un par cada 12 filas);
• Herramientas de reparación especializadas de código abierto (como RawTherapee/PDAF Lines Filter):
• El software de desarrollo RAW profesional gratuito y de código abierto, RawTherapee, tiene "Eliminación de artefactos de líneas PDAF" especializada integrada;
• El software compara directamente el mapa de máscara de oblea de un modelo de sensor conocido para bloquear con precisión las filas de píxeles específicas que generan rayas antes de la interpolación demosaica;
• Aplique interpolación de filtro spline bicúbico de alto orden para suavizar instantáneamente y al 100% todas las franjas horizontales** mientras deja intacta la nitidez del cabello circundante y los poros microscópicos de la piel.

4. Evitación en el sitio y la última evolución de la matriz moderna de doble píxel

• Pautas para evitar en el sitio:
• Utilice un parasol profundo para evitar que fuentes de luz intensas irradien directamente la lente frontal en un ángulo oblicuo grande para inducir la dispersión oblicua;
• Evite ajustar la apertura de la lente a un límite muy pequeño (como f/16f/22, una fuerte difracción de luz agravará la dispersión de la máscara) y manténgala en la apertura dorada de f/5,6f/8.
• Máxima evolución de hardware: Dual Pixel CMOS AF y Quad Pixel:
• El doble núcleo de píxeles completos de Canon abandona por completo la oclusión física del metal;
• Cada píxel está construido con dos fotodiodos completos independientes (izquierdo A / derecho B) conectados en paralelo, que pueden emitir señales de fase de forma independiente y se pueden combinar instantáneamente para generar una señal fotosensible 100% completa durante la síntesis de exposición.
  -La última generación de sensores omnidireccionales apilados de Sony también avanza hacia la tecnología espectroscópica de microlentes, despidiéndose por completo de los puntos débiles históricos de las franjas de bloqueo de luz PDAF en la raíz del hardware.

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