未だにCMOSカメラのゲインとオフセットに関して???の状態である。
ここらで少し、こうだろうと自分で纏めるために雑記として書いて残しておこう。
色々なサイト(国内&海外)を見ながら、「あーそうなんだ」と言った字面の情報は理解できたつもりでいるが、何か分からないようで釈然としない。ピンとこないと言った感じだろうか?
カメラの特性測定をしているような情報も見るが、自分が理解できていないからそれでどうなるんだろう?自分にとっては何をしたらよいのだろうか?どうしたら理解に達するのだろう?自問の続きを繰り返している。
オフセットは?こちらもだ。オフセットゼロはいけないのか、ゼロにしたらどういった不都合がでるのか?コンポジット無し(1枚だけ)ならオフセットゼロでも構わないのでは??と感じるが。。。
言い換えれば、S/Nを向上(又は対象の画像を詳しく残す)させる為コンポジットを実施するが、その際ADUが0辺りは小さい値なので分散的に平均値から見たらマイナス情報も可能性として存在するようになる(実際にはマイナスはあり得ないので0になってしまう)。そのため有意情報とするためオフセットさせるのか?
まあ、これなら推奨値のようなものは殆どなく、使用時の条件(カメラや環境条件)で試行してみてヒストグラムを見て決めるのだろうか?どうせなら決め打ちでも良いのだろう。
しかし、オフセットを加えたデータは画像として記録する前(AD変換時か)に下駄(オフセット)をはかせるのだろうかな???一体どこで加算しているのだろうか???
ディジタル情報だから光電変換:AD変換?後かそこに入っているとは思うんだが。AD変換時に1ディジタル情報に出来ないレベルが存在し、それを捨てないためにここでA側相当に下駄を履かせて1以上に敢えてしているのかも知れない(それならオフセットは1で良いことになるが)。
そう考えると少しは納得いく(ディジタルは離散値なので切り捨てがある)。AD変換後だと何故要るのか疑問だらけ(ディジタル情報になったら消えないだろうに)。此処(A側相当)だと少ない情報をディジタル化時に捨てないための意味が出てくる。でも1でなく、10とか30とかは疑問だ。AD変換は単純構成でない(そもそも素子は100万個単位であるから)とかで思考的な「1」では駄目で範囲があるのかもしれない。又は、コンポジット時の加算平均やダークフレーム補正で消えないようにとかで少しでも高い下駄があった方が良いとかだろうか?
非専門家向け製品なら、初めから入れたものを提供しオフセットなぞと言う訳の分からないパラメーター(語弊があったら失礼します)は隠ぺいして欲しいと思うところです。ディジタルカメラはISO(ゲイン相当だろう)だけだよな。
やれダークフレームだバイアスフレームだとかの処理が出てきてオフセットが表に出てきているのか?
まあ、知識がないのにいくら考えても仕方がないから、この辺りで一旦納得「オフセットは0以外を指定する。ヒストグラムで左端が0でない程度」する事としよう。(ゲインはどうしようか???)
何となく役に立った情報は、
https://cloudbreakoptics.com/blogs/news/astrophotography-pixel-by-pixel-part-1
に続くところ(CMOSカメラでは感度調整は無い、感度はQE。ゲインやISOは飽和点を変えているようなもの)や
https://daleghent.com/2020/08/understanding-camera-offset
辺り。
2023/2/11 PM追記:この記事には具体的にどうオフセットを決めるかが記載されており、方法論としては役に立ちます。しかし、Google翻訳ページだとclipがクリップとなり私としては分かりづらい表現に感じます。Deeplだと切取りとしていますが。おじさんには英語そのままのカタカナ語は理解しづらい。(変に翻訳文より英文のままで見た方が良いのかも知れない)
又、
https://www.baader-planetarium.com/en/blog/gain-and-offset-darks-flats-and-bias-at-cooled-cmos-cameras/
国内のサイトだと
https://oozoraashiato.blog.fc2.com/blog-entry-2104.html
ゲインの考えは役に立つかも。
多分自分で十分と把握理解出来るようになれば、何ともないのだろうが。今は、その域には達していない状況である。
自分はこの辺り門外漢でもある。いくら考えてもグルグル回るだけだから、SharpCapにセンサー解析と言ったツールがあるので、これを使ってどんなものか見てみようと思う。
2022/2/23追記
その後もオフセット周りについて疑問を持ちつつ検索調査をして、オフセットに関する上記の考えは違うようだと考え直しています。(上の考えもよく理解できていない状況での思い込みです)
CMOSイメージセンサーの機能的な構造(CCDイメージセンサーと違う構造)から、CMOSイメージセンサーは素子(ピクセル)毎に光電変換増幅部を持ち行なっている。その増幅部の関係でバラつきがあり、且つ変換後は符号なし整数値なので多分バラつきの関係上マイナス相当が切取られ0になるので、全体的に変換前信号系?に下駄を履かせて(オフセット)有効情報化する感じのようだ(私の勝手な解釈です)。構造的にCCDイメージセンサーにはない要素ではないだろうか?
https://www.tem-inc.co.jp/contents/small-camera/167/
http://optical-learning-blog.realop.co.jp/?eid=32
コンポジット操作は関係ない事となるので1枚の画像レベルで評価ができることになり、所謂ヒストグラムで左が0で急降下とならないようにすると言うことに合点がいくような気がする。
ここまでこうなのかと理解すると、基本的にはオフセットを決めるのにBIASフレーム情報をオフセットを変えて各素子(ピクセル)でのADU値が有効な値(全体の最小値が有意な値)となるような値で良いのではないだろうか、と考えられる? 有意な値はDead ピクセル、それに近いピクセルを除いて見るといった意味合い。マカリで調べられるような気もするが最小値しかないので気になるが、最小値が0のままでなければ良しと出来る。
こうすれば、ある程度ルール化(ゲイン対応のオフセット値等)出来る気がする。
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