강한 백라이트 대비에서 센서 위상 포커싱 폐색 픽셀(PDAF 스트라이핑)로 인해 줄무늬 아티팩트가 발생하는 원인

1. 미러리스 카메라에서 초고속 포커싱을 위한 하드웨어 비용: 온칩 차폐 픽셀(Shielded Pixels)

SLR 카메라에는 독립적인 전용 초점 모듈이 있는 반면, 미러리스 카메라는 이미징 센서(CMOS) 표면에 직접 초점 픽셀을 통합해야 합니다.

• 온칩 위상 감지 픽셀:
• 센서 제조업체(예: Sony Semiconductor)는 웨이퍼 제조 중에 수만 개의 특정 이미징 픽셀(일반적으로 특정 수평선에 쌍으로 분포)을 선택합니다.
• 매우 작은 층의 금속 알루미늄 차광 마스크(메탈 마스크)를 사용하여 이러한 픽셀의 왼쪽 또는 오른쪽 절반을 물리적으로 차단합니다.
• 이런 방식으로 왼쪽 픽셀은 렌즈의 오른쪽 출사동에서 빛만 받고, 오른쪽 픽셀은 왼쪽 출사동에서 빛만 받습니다. 마이크로초 수준에서 양측의 광전 신호의 위상차를 비교함으로써 매우 빠른 자동 초점이 달성됩니다.
• 영상 데이터 누락 및 카메라 내 보간:
• 절반이 금속으로 차단되어 있기 때문에 이러한 전용 초점 픽셀은 실제로 정상적인 빛 감지 및 빛 전송 기능의 절반을 잃습니다.
• 카메라 이미지 프로세서(ISP)가 RAW 및 JPEG를 생성할 때 인접한 위쪽 및 아래쪽 행의 일반 픽셀을 사용하여 보간 알고리즘을 통해 초점이 맞춰진 픽셀이 남긴 구멍을 채웁니다. 일상적인 조명 조건의 99%에서 이 색상 추측 보간은 육안으로는 전혀 보이지 않습니다.

2. PDAF 스트라이핑/밴딩의 물리적 트리거 경계

특정 대형 백라이트 장면에서 이러한 종류의 보간 마스킹이 완전히 실패하는 이유는 무엇입니까?

• 극단 경사광의 공간 시차 간섭:
• 강한 점 광원(예: 로우 앵글 일몰 직접 렌즈, 눈부신 자동차 헤드라이트 또는 강력한 무대 레이저)이 화면 가장자리에서 매우 큰 각도로 센서에 닿는 경우
• 빛은 마이크로렌즈와 금속 차광 마스크 가장자리에서 심한 광파 회절과 경사 내부 산란을 겪습니다.
• 일반 감광성 픽셀과 금속 차광막이 있는 PDAF 픽셀은 이 광각 경사 미광**의 물리적 산란 흡수율에 큰 비선형 결함을 생성합니다.
• 알고리즘 보상 오버플로 실패:
• 기계의 기존 선형 보간 알고리즘은 이러한 극단적인 광학 경사 편차, 과잉 보상 또는 과소 보상으로 인해 완전히 마비됩니다.
• 시각적 증상: PDAF 픽셀을 포함하는 특정 수평선이 가늘고 밝은 수평 줄무늬와 어두운 줄무늬 및 보라색 피켓 펜스(PDAF 라인)로 화면에 깔끔하게 배열되어 백라이트의 고대비 가장자리 전체를 통과합니다!
• Nikon Z6/Z7 세대와 Sony의 초기 A7 시리즈 모델은 모두 극도로 높은 대비와 큰 역광 하에서 이러한 광학적 물리적 현상에 대해 열띤 토론을 벌였습니다.

3. 알고리즘 후 줄무늬 제거 마법 무기: 타겟 픽셀 행 필터

이러한 가로 줄무늬가 이미 대형 백라이트 블록버스터에 나타나는 경우 노이즈를 줄이기 위해 일반 번짐을 사용하지 마십시오.

• PDAF 스트라이프의 엄격한 기하학적 규칙성:
• 줄무늬는 무작위 노이즈가 아니며, 센서 웨이퍼의 물리적 행 번호 좌표는 완전히 고정되어 있습니다(예: 12행마다 한 쌍이 나타남).
• 전문 오픈 소스 복구 도구(예: RawTherapee/PDAF Lines Filter):
• 무료 오픈 소스 전문 RAW 개발 소프트웨어인 RawTherapee에는 특수한 "PDAF 라인 아티팩트 제거"가 내장되어 있습니다.
• 소프트웨어는 알려진 센서 모델의 웨이퍼 마스크 맵을 직접 비교하여 디모자이크 보간 전에 스트라이프를 생성하는 특정 픽셀 행을 정확하게 잠급니다.
• 고차 바이큐빅 스플라인 필터 보간을 적용하여 모든 가로 줄무늬**를 즉시 100% 매끄럽게 만드는 동시에 주변 머리카락과 피부의 미세한 모공의 선명도를 그대로 유지합니다!

4. 현장 회피와 최신 듀얼 픽셀 배열의 궁극적인 진화

• 현장 회피 지침:
• 강한 광원이 큰 경사각으로 전면 렌즈에 직접 조사되어 경사 산란을 유발하는 것을 방지하기 위해 깊은 렌즈 후드를 사용하십시오.
• 렌즈 조리개를 아주 작은 한계(예: f/16f/22, 강한 빛 회절로 인해 마스크 산란이 악화됨)로 설정하지 말고 황금 조리개인 f/5.6f/8로 유지하세요.
• 궁극적인 하드웨어 진화 - 듀얼 픽셀 CMOS AF 및 쿼드 픽셀:
• Canon의 전체 픽셀 듀얼 코어는 물리적 금속 폐색을 완전히 포기합니다.
• 각 픽셀은 병렬로 연결된 2개의 독립적인 완전 포토다이오드(왼쪽 A/오른쪽 B)로 구성되어 있어 독립적으로 위상 신호를 출력할 수 있으며, 노출 합성 중에 즉시 결합하여 100% 전체 감광성 신호를 출력할 수 있습니다!
  -소니의 최신 세대 적층 전방향 센서도 마이크로 렌즈 분광 기술로 전환하여 하드웨어 루트에 있는 PDAF 빛 차단 줄무늬의 역사적 문제점에 완전히 작별을 고합니다.

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