Causas de artefatos de faixa causados ​​por pixels de oclusão de foco de fase do sensor (PDAF Striping) sob forte contraste de luz de fundo

1. O custo de hardware do foco extremamente rápido em câmeras sem espelho: pixels protegidos no chip (Shielded Pixels)

As câmeras SLR possuem módulos de foco dedicados independentes, enquanto as câmeras sem espelho devem integrar pixels de foco diretamente na superfície do sensor de imagem (CMOS):

• Pixels de detecção de fase no chip:
• Os fabricantes de sensores (como a Sony Semiconductor) selecionam dezenas de milhares de pixels de imagem específicos (geralmente distribuídos em pares em linhas horizontais específicas) durante a fabricação de wafers;
• Use uma camada extremamente pequena de máscara de proteção contra luz de metal alumínio (Metal Mask) para bloquear fisicamente a metade esquerda ou direita desses pixels;
• Desta forma, o pixel esquerdo recebe apenas luz da pupila de saída direita da lente, e o pixel direito recebe apenas luz da pupila de saída esquerda. Ao comparar a diferença de fase dos sinais fotoelétricos em ambos os lados no nível de microssegundos, o foco automático extremamente rápido é alcançado.
• Dados de imagem ausentes e interpolação na câmera:
• Como metade dele está bloqueado por metal, esses pixels de foco dedicados perdem, na verdade, metade de suas capacidades normais de detecção e transmissão de luz;
• Quando o processador de imagem da câmera (ISP) gera RAW e JPEG, ele depende dos pixels normais nas linhas superiores e inferiores adjacentes para preencher os buracos deixados por esses pixels focados por meio do algoritmo de interpolação. Em 99% das condições de iluminação cotidianas, essa interpolação de adivinhação de cores é completamente invisível a olho nu.

2. Limite de disparo físico do PDAF Striping/Banding

Por que esse tipo de mascaramento de interpolação falha completamente em certas cenas grandes com luz de fundo?

• Interferência de paralaxe espacial de luz oblíqua extrema:
• Quando uma fonte de luz pontual forte (como uma lente direta de baixo ângulo do pôr do sol, faróis de carro ofuscantes ou um poderoso laser de palco) atinge o sensor a partir da borda da tela em um ângulo muito grande;
• A luz sofre forte difração de ondas de luz e espalhamento interno oblíquo nas bordas da microlente e da máscara metálica de proteção contra luz;
• Pixels fotossensíveis normais e pixels PDAF com escudos de luz metálicos produzem enormes falhas não lineares na taxa de absorção de dispersão física desta luz difusa oblíqua de grande ângulo **;
• Falha de estouro de compensação do algoritmo:
• O algoritmo de interpolação linear convencional na máquina fica completamente paralisado diante deste desvio óptico oblíquo extremo, supercompensando ou subcompensando;
• Sintomas visuais: Linhas horizontais específicas contendo pixels PDAF aparecem na tela como finas listras horizontais claras e escuras e cercas roxas (Linhas PDAF) que estão bem organizadas e percorrem toda a borda de alto contraste da luz de fundo!
• A geração Nikon Z6/Z7 e os primeiros modelos da série A7 da Sony encontraram discussões acaloradas sobre esse fenômeno físico óptico sob contraste extremamente alto e grande luz de fundo.

3. Arma mágica de remoção de faixa pós-algoritmo: filtro de linha de pixel direcionado

Se essas listras horizontais já aparecerem nos grandes sucessos de bilheteria retroiluminados, evite usar manchas comuns para reduzir o ruído:

• Rigoridade geométrica estrita das listras PDAF:
• As listras não são ruído aleatório, suas coordenadas físicas do número de linhas no wafer do sensor são absolutamente fixas (por exemplo, um par aparece a cada 12 linhas);
• Ferramentas especializadas de reparo de código aberto (como RawTherapee/PDAF Lines Filter):
• O software de desenvolvimento RAW profissional de código aberto gratuito RawTherapee possui "Remoção de artefatos de linhas PDAF" especializado integrado;
• O software compara diretamente o mapa de máscara de wafer de um modelo de sensor conhecido para bloquear com precisão as linhas de pixels específicas que geram listras antes da interpolação demosaica;
• Aplique interpolação de filtro spline bicúbico de alta ordem para suavizar instantaneamente e 100% todas as listras horizontais ** enquanto deixa intacta a nitidez do cabelo ao redor e dos poros microscópicos da pele!

4. Evitação no local e a evolução final da moderna matriz de pixels duplos

• Diretrizes para evitar no local:
• Use um para-sol profundo para evitar que fontes de luz fortes irradiem diretamente a lente frontal em um grande ângulo oblíquo para induzir dispersão oblíqua;
• Evite definir a abertura da lente para um limite muito pequeno (como f/16f/22, a forte difração de luz agravará a dispersão da máscara) e mantenha-a na abertura dourada de f/5.6f/8.
  Evolução final de hardware Dual Pixel CMOS AF e Quad Pixel:
• O dual-core full pixel da Canon abandona completamente a oclusão física do metal;
• Cada pixel é construído com dois fotodiodos completos independentes (esquerdo A / direito B) conectados em paralelo, que podem emitir sinais de fase de forma independente e podem ser combinados instantaneamente para produzir um sinal fotossensível 100% completo durante a síntese de exposição!
  -A última geração de sensores omnidirecionais empilhados da Sony também avança em direção à tecnologia espectroscópica de microlentes, despedindo-se completamente dos pontos problemáticos históricos das listras de bloqueio de luz PDAF na raiz do hardware.

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