Qu'est-ce que je photographie à l'intérieur de mon appareil photo?

J'ai expérimenté la photographie en basse lumière. J'ai photographié quelque chose de bizarre dans mon appareil photo et je ne sais pas vraiment ce que c'est. C'est l'image initialement prise ...

Cela semble assez inhabituel. Après quelques traitements, j'ai trouvé ce qui suit ...

Qu'Est-ce que c'est?

Un peu de fond. Ceci a été pris avec un Nikon D80 réglé sur ISO 3200 et une exposition programmée de 30 secondes. Le format d'image était RAW. Il y avait un objectif zoom f2.8 - 4, 24 - 85mm (encombrant - et j'y reviendrai plus tard). L'image a été égalisée et la courbe étirée de (a) GIMP. Toutes les images sont / étaient au format RAW ou PNG, il ne devrait donc y avoir aucun artefact JPEG. J'ai donc quelques questions.

1. Qu'est-ce qui cause le bit blanc en haut de l'image? Ce n'est pas un léger saignement. La photo a été prise avec le capuchon de l'objectif et la caméra dans un tiroir en acier, dans mon garage éteint la nuit. Ce n'est pas un léger saignement. De plus, pour confirmer cela, j’ai pris deux cadres, retournant la caméra sur son viseur. Ce bit blanc est toujours orienté vers le viseur.

2. Quel est le cercle partiel apparent dans la majeure partie du cadre? Est-ce une image thermique? Je crois que les caméras à capteur CMOS peuvent voir un peu dans la bande infrarouge proche. L'objectif est assez volumineux et aurait pu être plus chaud que le boîtier principal. La réponse à la question (1) est-elle également thermique? La partie supérieure de la caméra contient de nombreux contrôles et éléments.

3. Qu'est-ce qui cause les lignes verticales dans l'image? Cela a-t-il quelque chose à voir avec le filtre Bayer ou l'adressage linéaire des photodétecteurs CMOS individuels?

4. Qu'est-ce qui cause les taches violettes et vertes? Je me rends compte que ce ne sont pas de vraies couleurs, mais néanmoins, elles sont représentatives des variations d'intensité à l'échelle macro à travers le cadre.

Des pensées?

Tout d’abord, comprenez deux choses:

Même si nous appelons ces appareils "appareils photo numériques", le processus de conversion des photons en nombres est entièrement analogique. Les circuits analogiques captent toutes sortes de bruits de leur environnement.

Le bruit n'est pas une valeur constante, c'est une gamme d'entre eux qui atteint un niveau appelé bruit de fond . Le traitement que vous avez effectué sur l'image autrement noire étend tout ce qui se trouve sous le bruit de fond, dont la plupart est presque noir pour commencer, sur tout le spectre sombre-lumineux de chaque canal. Les histogrammes avant et après le traitement le montreront.

Qu'est-ce qui cause le bit blanc en haut de l'image?

Je suppose que c'est thermique, peut-être que la partie inférieure de l'appareil photo est un peu plus chaude pour une raison que le haut. Votre traitement va exagérer cela.

Quel est le cercle partiel apparent dans la majeure partie du cadre?

Cela pourrait être n'importe quoi. Le capteur détecte peut-être le filtre passe-bas IR et vous regardez le capuchon de votre objectif. Cela pourrait être dû à des déformations causées par le retrait du capteur avec une ventouse lors du montage ou à des contraintes minimes imposées par les pièces de retenue. Je suis sûr que Nikon le sait bien, mais compte tenu de la profondeur du bruit, cela ne vaut pas la peine de s'y intéresser ou cela a été pris en compte dans la conception du reste de l'appareil photo.

Qu'est-ce qui cause les lignes verticales dans l'image?

Dans ces conditions, la meilleure théorie serait qu'un circuit d'horloge dans le corps induit régulièrement un peu de courant sur l'une des parties analogiques. Si vous consultez ce didacticiel de conversion infrarouge D80 , vous remarquerez qu'il existe des composants sur la même carte que le capteur et d'autres à proximité sur la carte principale derrière celle-ci. Il existe de nombreuses possibilités pour ce type de fuite.

Qu'est-ce qui cause les taches violettes et vertes?

Les capteurs des appareils photo numériques sont les plus bruyants dans le canal bleu , et si vous regardez la composition RVB de violet, il y a beaucoup plus de bleu que de rouge ou de vert. Les correctifs plus écologiques peuvent être dus au fait que certaines parties de la caméra sont plus bruyantes de différentes manières. Encore une fois, votre traitement exagère ces différences. La plupart des couleurs sont si proches du noir que vous ne les remarqueriez jamais autrement.

Peut-être cela représente-t-il la petite variation de la température du capteur.

Un capteur chaud produit plus de bruit qu'un capteur froid.

La faible différence de température peut être expliquée par la présence de composants électroniques ou par la manière dont le capteur est en contact avec d'autres pièces, ce qui permet une dissipation plus ou moins importante de la chaleur.

Quelques liens connexes:

http://en.wikipedia.org/wiki/Image_noise#Sensor_heat

http://www.zodiaclight.com/astrophotography/chipHeating5.htm

https://thephoblographer.wordpress.com/2010/01/22/freeze-your-camera-get-better-high-iso/

(Je vais probablement essayer moi-même, voir si nous pouvons obtenir le même modèle!)

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Après quelques discussions dans les commentaires, il apparaît que le capteur lui-même peut produire une quantité de chaleur importante (grâce à Davidmh et Chris H).

J'ai essayé ça avec mon appareil photo. Olympus EM-1, Iso 200, 60s, F2.8. L'image brute est ensuite traitée dans Lightroom. La caméra était dans l'obscurité totale bien sûr, à la température ambiante (18 ° C) Voici le résultat:

Je dirais ... bon, pas très concluant! Quelqu'un peut-il voir quelque chose? Bien sûr, c'est une caméra différente. Nous devrions essayer avec les autres D80 pour voir si cela est spécifique à ce modèle.

Ceci est fondamentalement du bruit, mais de plusieurs mécanismes différents. Considérez l'amplification extrême des petits détails que vous avez dû appliquer pour obtenir cette image. Il existe plusieurs sources de bruit distinctes ici.

Le grain global est un bruit aléatoire de sensels individuels. Cela va arriver. Chaque capteur a un bruit aléatoire fini ajouté au signal qu’il mesure.

Les traînées verticales sont un bruit de modèle de capteur. Rien n’est jamais exact, y compris les géométries et autres paramètres du capteur tel qu’il a été fabriqué. Le capteur est une matrice rectangulaire et certains types d’erreurs de position et de taille de la matrice apparaîtront sous forme de traînées verticales et horizontales. La raison pour laquelle votre montre davantage de traînées verticales est probablement liée à la structure exacte de ce capteur. Notez qu'il existe également des steaks horizontaux, mais moins évidents.

La partie blanche en haut est probablement une petite différence thermique entre le bas et le haut du capteur. Encore une fois, vous avez grandement amplifié le minuscule signal de bruit. Cela peut donc résulter d'une petite fraction de degré C. Les composants électroniques doivent se trouver quelque part dans l'appareil photo et provoqueront un peu plus de chaleur qu'ailleurs. Un certain gradient thermique à travers le capteur est impossible à éviter et n’est pas déréglé par ce grossissement extrême du bruit.

Le motif général «double D» correspond à l’intérieur de votre objectif. En fait, le faible rapport signal / bruit de ce capteur témoigne de la capacité de l’image à se trouver à l’intérieur du capuchon de l’objectif. Jetez un coup d'œil à l'intérieur du capuchon d'objectif et vous verrez ce motif. Recommencez l'expérience avec le capuchon d'objectif tourné à 90 ° et vous verrez l'image à grande échelle pivotée à 90 °.

Vous vous demandez peut-être comment il a pu imager le capuchon lorsque vous avez pris soin d'éliminer la lumière autour de l'appareil photo. La réponse est que la lumière n'est pas visible, imaginez le capuchon d'objectif. L'image est formée par le proche infrarouge et provient de petites différences de température et des caractéristiques d'émission de corps noir de différentes parties du capuchon d'objectif. Le rayonnement de corps noir est toujours autour de nous et est émis par tout objet qui n'est pas à la température absolue absolue. Cela inclut la structure interne de votre appareil photo, l'objectif et le capuchon d'objectif. Les objets à la température humaine normale émettent si peu de radiations du corps noir et la radiation qu'ils émettent est à une longueur d'onde si longue que nous ne le remarquons pas. Normalement, votre caméra ne Ne le remarquez pas non plus, car la lumière de la scène est plusieurs fois plus puissante et submerge le corps noir reçu. Dans ce cas, vous vous êtes donné beaucoup de mal pour éliminer cette lumière de scène ordinaire et pour amplifier le minuscule signal qui restait, et vous pouvez à peine distinguer l’image.

Les rayonnements du corps noir ne sont pas remarqués à l'échelle humaine à des températures humaines, mais ils peuvent être importants pour certaines mesures scientifiques. C'est pourquoi les capteurs des télescopes haut de gamme sont activement refroidis. Le télescope spatial Hubble utilise de l'hélium liquide pour maintenir le capteur à environ 4 ° K si je me souviens bien.

Le bouchon d'objectif est-il du style pincement au centre? On dirait que vous pouvez voir les contours de la casquette en vert. Si tel est le cas, les autres formes visibles (cercle) sont probablement dues également aux caractéristiques de la lentille. Essayez de retirer l’objectif et prenez la photo avec un capuchon pour voir comment l’image change.

La partie blanche pourrait être légère (IR, peut-être) s'infiltrant dans le viseur. La dragonne de ma caméra est munie d'un embout en caoutchouc qui s'adapte sur le viseur pour éviter les petites fuites de lumière lors de longues expositions. Essayez de couvrir le viseur et voyez comment cela modifie l'image.

Je recommande ce document pour des explications possibles. Il s’agit des Pancams utilisés dans les deux rovers d’exploration Mars. Il décrit un examen approfondi des sources de bruit dans les capteurs CCD et décrit la procédure d'étalonnage détaillée des capteurs CCD Pancam.

Voici le lien vers l'article: Enquête sur la caméra panoramique Rover Athena (Pancam) (Document PDF)

Un autre document qui pourrait être intéressant: Étalonnage en vol et performances des instruments de la caméra panoramique XplorationRover (Pancam) de Mars E (document PDF)

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Après avoir joué avec les images originales et traitées dans ImageJ, je conclus que la structure radiale est peut-être un artefact du traitement lui-même car elle apparaît principalement dans le canal vert de l'image traitée. Il y a aussi un léger indice de sonnerie dans le canal rouge. Il serait intéressant de connaître vos étapes de traitement.

Voici ce que je reçois si je contraste améliore chaque canal individuellement à sa valeur minimale et maximale, par rapport à la version de OP:

Je ne vois aucune structure similaire dans ma version, à l'exception des traînées verticales et du bord supérieur plus clair de l'image.

Le fait que le type de sonnerie apparaisse dans le canal vert, mais à peine dans le canal rouge, va à l’encontre de l’hypothèse IR, car si je ne me trompe pas, l’IR apparaît plutôt dans le canal rouge. IR devrait au moins apparaître avec une intensité similaire dans le canal rouge, sauf en cas de fuite IR dans le filtre vert, mais pas dans le filtre rouge.

2e édition

Je pense que la version «originale» présentée ici a perdu les informations lors de la conversion au format PNG. Il est impossible de recréer le motif étrange visible dans l'image traitée. Le plus proche que je pourrais venir à la version traitée est la suivante:

D'abord, j'ai maximisé le contraste sans couper l'image. Ensuite, j'ai créé un tracé 3D de surface présentant des valeurs d'intensité, clipsées sur les valeurs de l'image améliorée dans une plage comprise entre 66 (26% sur 255) et 26 (10% sur 255). Il semble y avoir un motif légèrement circulaire semblable à la version traitée de OP, mais je suppose que le reste du motif est perdu en raison de la résolution en bits inférieure du fichier PNG.

La version originale, avec contraste amélioré, ressemble à ceci:

Heureusement, j'ai un D80, alors j'ai essayé de reproduire votre expérience. Malheureusement:

• C'était pendant la journée;
• J'étais dans mon garage, bien qu'il y ait une fenêtre par laquelle de la lumière s'échappait à l'intérieur;
• Mon armoire est en bois, pas en acier;
• Mon objectif est un Sigma 18-50 f / 2.8, contrairement au vôtre;)

Mais j'ai utilisé le capuchon d'objectif, j'ai fermé le boîtier et réglé l'ouverture à f / 22, juste au cas où. J'ai pris deux coups à 30 ans au cas où, et j'ai obtenu des résultats similaires pour les deux, mais différents des vôtres:

Voici le RAW tel qu'il est sorti de l'appareil photo (redimensionné à 600 pixels de large):

Ici, j'ai appliqué une compensation d'exposition de +4,5 EV sur RawTherapee, pour faire sortir les artefacts:

Cela montre la lueur blanche au-dessus, peut-être moins prononcée simplement parce que je ne suis pas allé jusqu'au bout avec le contraste. Il montre également les bandes verticales, mais je ne peux pas voir la forme circulaire.

Je suis d'accord avec la théorie du chauffage non uniforme sur le capteur, et les bandes pourraient provenir de la technologie CCD du capteur. Selon la façon dont il est construit, le mécanisme de transport de charge peut provoquer des traînées.

L'image a été prise avec le capuchon d'objectif sur

Quel est le cercle partiel apparent dans la majeure partie du cadre?

C'est le bouchon d'objectif.