Avokid kirjoitti:
Tietyissä asioissa kehitys menee hyppäyksittäin, mutta en usko, että olemme edes lähellä fyysisiä rajoja.
Innostuin laskemaan myös itse näitä, ja kyllä se vähän näyttäisi että aika lähellä ollaan.
Eli oleellista on kuinka monta fotonia yhden pikselin alueelle saapuu ja detektoidaan. Yhden 400nm (energisin violetti) fotonin energia on n. 5e-19 joulea. Nyt jos tiedetään mikä energia tarvitaan valoittamaan pikseli niin, fotonien määrä saadaan jakamalla tämä energia yhden fotonin energialla.
Netistä löytyi että auringon säteily olisi 120 W/m2. Kokeilin ottaa kameralla kuvan aurinkoisesta taitaavasta ilman objektiivia ja näyttäisi että ISO100:lla ei edes maksimi 1/8000s ollut tarpeeksi lyhyt aika. Jos nyt arviodaan etta sopiva aika olisi 1/20000s niin tästä saadaan energiaksi 0.006 joulea (joo tämä oli vähän hatusta, mutta parempia arvoja saa ehdotella). Täyskennon pinta-ala 0.864e-3 neliömetria, joten valoituksen energiaksi saataisiin ISO100:lla n. 5e-6 J. Vastaava luku ISO25600:lla olisi 2e-8 joulua, eli 1.7e-15 J jokaista 12MP:n kennon pikselia kohden. Lopuksi kun jeataan tämä yhden fotonin energialla saadaan 3400 fotonia. Tämä on siis se raja joka saadaan kun oletetaan että kennon pinta on keräävää pintaa ja kennon hyötysuhde on 100%, eli siis kaikki mitä kennon parantamisessa voidaan tehdä (teoriassa, käytännössä tuskin lähellekkään tätä).
Tämä luku 3400 voi tuntua isolta, mutta pitää huomioida tuo mittaus noudattaa kvanttimekaniikan mukaan Poisson statistiikkaa ja fotonien mittauksessa on tilastollinen virhe jonka suuruus on tässä sqrt(3400) (neliöjuuri) eli suhteellisesti 1.7%. Nyt jos jaetaankin kenno 32MP:n pikseliin, saadaan 3400*12/34=1275 fotonia per pikseli ja suhteellinen virhe onkin 2.8% luokkaa jne. Eli siis kohinan taso on kuvassa tuplaantunu, eikä sille voida tehdä yhtään mitään.
ps. Laskuissa voi tietysti olla virheitä, joten voi tarkastella myös itse.
edit: toinen samanlainen virhelähde mille ei voida tehdä mitään on terminen kohina. Nuissa kun nuon pienillä fotonimäärillä vahvistamattomat signaalitasot on oletettavasti tosi pienie, voi tuo terminen kohina jo erottua signaalista. Mutta en osaa sanoa, että millä tasoilla oikeasti liikutaan ja miten asia oikeasti on tämän suhteen.
edit: laitoin oman ND x1000 filtterin kameran eteen ilman linssia ja sopivaksi valoitukseksi tuli 1/100s, eli ilmeisesti 1/100000s olisi "oikeampi" aika. Eli fotonien määrä olisikin 680 joka tietaisi 3.8% virhetta. 32MP:n kennolla vastaavasti 255 ja 6.3%.