25/08/20Ҳангоми баҳодиҳии камераи илмӣ, хусусиятҳои техникӣ метавонанд аз ҳад зиёд бошанд - андозаи пиксел, самаранокии квантӣ, диапазони динамикӣ ва ғайра. Дар байни ин хусусиятҳо, умқи бит яке аз муҳимтарин омилҳо барои муайян кардани он, ки камераи шумо то чӣ андоза маълумот гирифта метавонад ва то чӣ андоза дақиқ тафсилоти хубро нишон медиҳад.
Дар тасвири илмӣ, ки дар он вариантҳои нозуки равшанӣ метавонанд маълумоти муҳимро намояндагӣ кунанд, фаҳмидани умқи бит ихтиёрӣ нест - ин муҳим аст.
Ин мақола мефаҳмонад, ки умқи бит чист, он ба сифати тасвир чӣ гуна таъсир мерасонад, нақши он дар дақиқии маълумот ва чӣ гуна интихоб кардани умқи бит барои барномаи шумо.
Амиқии бит: Шумораи максималии сатҳи хокистарӣ дар пиксели тасвир
Ҳангоми кор бо камераи илмӣ, умқи бит муайян мекунад, ки ҳар як пиксел чӣ қадар арзишҳои шиддатнокии гуногунро сабт карда метавонад. Ин хеле муҳим аст, зеро дар тасвири илмӣ арзиши ҳар як пиксел метавонад мустақиман ба миқдори ченшуда мувофиқат кунад, ба монанди шумораи фотонҳо ё шиддатнокии флуоресцент.
Амиқии бит шумораи "битҳои" маълумоти рақамии бинариро нишон медиҳад, ки ҳар як пиксел барои нигоҳ доштани арзишҳои шиддат истифода мебарад, ки дар он 8 бит як байтро ташкил медиҳад. Арзиши максималии сатҳи хокистарӣ аз ҷониби:
Сатҳи максималии хокистарӣ = 2 ^ (умқи бит)
Барои намуна:
● 8-бит = 256 сатҳ
● 12-бит = 4,096 сатҳ
● 16-бит = 65,536 сатҳ
Сатҳи хокистарии хокистарӣ имкон медиҳад, ки градиатсияҳои равшантар ва дақиқтар нишон додани фарқиятҳои ночиз, ки ҳангоми андозагирии сигналҳои суст ё анҷом додани таҳлили миқдорӣ муҳиманд.
Амиқӣ ва суръат
Баланд бардоштани умқи бит маънои онро дорад, ки конвертерҳои аналогӣ ба рақамӣ (ADCs) бояд дар як андоза битҳои бештар бароваранд. Ин одатан аз онҳо талаб мекунад, ки андозагирии худро дар як сония кам кунанд - яъне кам кардани суръати чаҳорчӯбаи камера.
Аз хамин сабаб бисьёркамераҳои илмӣду намуди харидро пешниҳод кунед:
● Ҳолати умқи баланди бит - Ин маъмулан диапазони баландтари динамикиро пешниҳод мекунад. Барои барномаҳое ба монанди микроскопияи флуоресцентӣ ё спектроскопия ба ҳалли тон ва диапазони динамикӣ афзалият медиҳад.
● Ҳолати баландсуръат - Ин умқи битро ба фоидаи суръати тезтар чаҳорчӯба коҳиш медиҳад, ки барои рӯйдодҳои зуд дар тасвири баландсуръат муҳим аст.
Донистани ин муомилот ба шумо кӯмак мекунад, ки режимеро интихоб кунед, ки бо ҳадафҳои тасвирии шумо мувофиқат кунад - дақиқ ва ҳалли муваққатӣ.
Амиқии бит ва диапазони динамикӣ
Омода кардани умқи бит бо диапазони динамикӣ маъмул аст, аммо онҳо якхела нестанд. Амиқии бит шумораи сатҳҳои имконпазири равшаниро муайян мекунад, дар ҳоле ки диапазони динамикӣ таносуби байни сигналҳои заифтарин ва равшантарини ошкоршавандаро тавсиф мекунад.
Муносибати байни ин ду аз омилҳои иловагӣ ба монанди танзимоти афзоиши камера ва садои хониш вобаста аст. Дар асл, диапазони динамикӣ метавонад бо "битҳои муассир" ифода карда шавад, ки маънои онро дорад, ки иҷрои садо метавонад шумораи битҳоеро, ки ба маълумоти тасвири истифодашаванда мусоидат мекунанд, кам кунад.
Барои интихоби камера, ин маънои онро дорад, ки шумо бояд ҳам умқи бит ва ҳам диапазони динамикиро якҷоя арзёбӣ кунед, ба ҷои он ки фарз кунед, ки яке дигарашро пурра муайян мекунад.
Байтҳои нигоҳдории маълумот барои як чаҳорчӯбаи камера (бе фишурдакунӣ) метавонад чунин ҳисоб карда шавад:
Нигоҳдории маълумот
Илова бар ин, баъзе форматҳои файл, ба монанди TIFF, маълумоти аз 9 то 16-битаро дар дохили "печка"-и 16-бит нигоҳ медоранд. Ин маънои онро дорад, ки ҳатто агар тасвири шумо танҳо 12 битро истифода барад, изи нигоҳдорӣ метавонад бо тасвири пурраи 16-бит яксон бошад.
Барои лабораторияҳое, ки бо маҷмӯи додаҳои калон кор мекунанд, ин оқибатҳои амалӣ дорад: тасвирҳои амиқтари бит фазои бештари диск, вақти интиқол ва қудрати бештари ҳисоббарориро барои коркард талаб мекунанд. Мувозинати эҳтиёҷоти дақиқ бо қобилияти идоракунии додаҳо барои ҷараёни самараноки корӣ муҳим аст.
Чӣ тавр умқи бит ба сифати тасвир таъсир мерасонад
Тасвири: Намунаҳои чуқурии бит
ШАРҲ: Тасвири консепсияи умқи бит. Кам кардани умқи бит шумораи қадамҳои шиддатро, ки метавонанд барои намоиши тасвир истифода шаванд, кам мекунад.
Амиқии бит ба якчанд ҷанбаҳои сифати тасвир дар камераи илмӣ таъсири мустақим дорад.
Диапазони динамикӣ
Амиқтари бит сатҳи равшании бештарро ба даст оварда, тафсилотро дар сояҳо ва равшанӣ нигоҳ медорад.
Масалан, дар микроскопияи флуоресцентӣ, хусусиятҳои хира метавонанд дар тасвири 8-битӣ базӯр намоён бошанд, аммо дар аксбардории 16-битӣ равшантаранд.
Градатсияҳои ҳамвортар
Амиқҳои баландтари бит имкон медиҳанд, ки гузариши ҳамвортар байни сатҳҳои равшанӣ ва пешгирӣ аз "бандбандӣ" дар градиентҳо. Ин махсусан дар таҳлили миқдорӣ муҳим аст, ки ҷаҳиши ногаҳонӣ метавонад натиҷаҳоро таҳриф кунад.
Намояндагии таносуби сигнал ба садо (SNR).
Гарчанде ки умқи бит SNR-и сенсорро мустақиман зиёд намекунад, он ба камера имкон медиҳад, ки вариантҳои нозуки сигналро дар болои ошёнаи садо дақиқтар нишон диҳад.
Агар SNR-и сенсор аз қарори пешниҳодкардаи умқи бит пасттар бошад, он битҳои иловагӣ метавонанд ба сифати воқеии тасвир мусоидат накунанд - омиле, ки бояд дар хотир дошт.
Мисол:
●тасвири 8-бит: Сояҳо якҷоя мешаванд, хусусиятҳои ночиз нопадид мешаванд ва тағироти нозук гум мешаванд.
●тасвири 16-бит: Градатсияҳо муттасил мебошанд, сохторҳои суст нигоҳ дошта мешаванд ва андозагирии миқдорӣ боэътимодтаранд.
Амиқии бит ва дақиқии маълумот дар тасвири илмӣ
Дар тасвири илмӣ, тасвир танҳо тасвир нест, он маълумот аст. Арзиши ҳар як пиксел метавонад ба миқдори ченшаванда, ба монанди ҳисоби фотон, шиддатнокии флуоресцент ё қудрати спектр мувофиқ бошад.
Амиқии баландтари бит хатои квантизатсияро коҳиш медиҳад - хатои яклухткунӣ, ки ҳангоми рақамисозии сигнали аналогӣ ба сатҳҳои дискретӣ рух медиҳад. Бо сатҳҳои бештар дастрас, арзиши рақамии ба пиксел таъиншуда ба сигнали аналогии ҳақиқӣ мувофиқат мекунад.
Чаро ин муҳим аст
● Дар микроскопияи флуоресцентӣ фарқияти як қадами равшанӣ метавонад тағироти назарраси консентратсияи сафедаҳоро нишон диҳад.
● Дар астрономия, сигналҳои сусти ситораҳо ё галактикаҳои дур метавонанд дар сурати хеле паст будани умқи бит гум шаванд.
● Дар спектроскопия чуқурии баландтари бит ченкунии дақиқтари хатҳои абсорбсия ё эмиссияро таъмин мекунад.
Камераи sCMOS бо баромади 16-бит метавонад фарқиятҳои ночизро сабт кунад, ки дар системаи амиқи поёнтар ноаён хоҳанд буд ва ин барои барномаҳое, ки дақиқии миқдорӣ талаб мекунанд, муҳим аст.
Ба шумо чӣ қадар чуқурии бит лозим аст?
Бисёре аз барномаҳо ҳам сатҳи баланди сигнал ва ҳам диапазони баланди динамикиро талаб мекунанд, ки дар ин ҳолат умқи баланди бит (14-бит, 16-бит ё бештар) метавонад фоидаовар бошад.
Одатан бо тасвири рӯшноии кам, аммо умқи битҳои дастрас шиддатнокии сершавиро нисбат ба дар аксари мавридҳо хеле баландтар таъмин мекунад. Махсусан барои камераҳои 16-битӣ, агар фоида махсусан баланд набошад, диапазони пурраи 16-бит хеле кам лозим аст.
Камераҳои баландсуръат ё режимҳои камера метавонанд танҳо 8-бит бошанд, ки ин метавонад маҳдудтар бошад, гарчанде ки суръати баландтаре, ки режимҳои 8-бит метавонанд фаъол бошанд, аксар вақт мубодилаи афкорро арзишманд мегардонанд. Истеҳсолкунандагони камера метавонанд гуногунҷанбаи режимҳои 8-битро афзоиш диҳанд, то бо сатҳи муқаррарии сигналҳои барномаҳои гуногуни тасвирӣ тавассути танзимоти тағирёбандаи фоида мубориза баранд.
Интихоби умқи дурусти бит барои дархости шумо
Дар ин ҷо як истиноди фаврӣ барои мувофиқ кардани умқи бит ба сенарияҳои маъмули тасвири илмӣ оварда шудааст:
| Ариза | Амиқии тавсияшудаи бит | Сабаб |
| Микроскопияи флуоресцентӣ | 16-бит | Сигналҳои заиф ва фарқиятҳои нозуки шиддатро ошкор кунед |
| Тасвирҳои астрономӣ | 14-16-бит | Диапазони баланди динамикиро дар шароити нури кам сабт кунед |
| Инспекцияи саноатӣ | 12-14-бит | Камбудиҳои хурдро бо возеҳ муайян кунед |
| Ҳуҷҷатҳои умумӣ | 8-бит | Барои мақсадҳои ғайримиқдорӣ кифоя аст |
| Спектроскопия | 16-бит | Вариантҳои хубро дар маълумоти спектралӣ нигоҳ доред |
Мубодилаҳо:
●Амиқтар аз бит= ҳалли беҳтари оҳанг ва дақиқ, аммо файлҳои калонтар ва вақти коркарди дарозтар.
●Амиқии каме пасттар= Харидани тезтар ва файлҳои хурдтар, аммо хатари аз даст додани ҷузъиёти нозук.
Бит умқи против дигар хусусиятҳои камера
Гарчанде ки умқи каме муҳим аст, он танҳо як пораи муаммо ҳангоми интихоби камераи илмӣ аст.
Навъи сенсор (CCD против CMOS vs sCMOS)
● Архитектураҳои гуногуни сенсорҳо дорои садои гуногуни хониш, диапазони динамикӣ ва самаранокии квантӣ мебошанд. Масалан, сенсори амиқи баланди бит бо самаранокии ками квантӣ метавонад дар тасвири нури кам мубориза барад.
Самаранокии квантӣ (QE)
● QE муайян мекунад, ки сенсор то чӣ андоза самаранок фотонҳоро ба электронҳо табдил медиҳад. QE баланд барои гирифтани сигналҳои заиф муҳим аст ва вақте ки бо умқи битии кофӣ ҷуфт карда мешавад, он дақиқии маълумотро ба ҳадди аксар мерасонад.
Диапазони динамикӣ
● Диапазони динамикии камера фосилаи байни сигналҳои заифтарин ва дурахшонтаринро, ки он метавонад ҳамзамон сабт кунад, муайян мекунад. Диапазони баландтари динамикӣ ҳангоми мувофиқат кардан бо умқи каме, ки қодир аст ин сатҳҳои равшаниро нишон диҳад, муфидтар аст.
Шарҳ:
Агар маҳдудиятҳои дигари система (ба монанди садо ё оптика) монеаи воқеӣ бошанд, умқи баландтари бит сифати тасвирро беҳтар намекунад.
Масалан, камераи 8-битӣ бо садои хеле паст метавонад дар баъзе замимаҳо аз системаи пурғавғои 16-битӣ бартарӣ дошта бошад.
Хулоса
Дар тасвири илмӣ, умқи бит бештар аз як мушаххасоти техникӣ аст - он омили бунёдии гирифтани маълумоти дақиқ ва боэътимод аст.
Аз ошкор кардани сохторҳои заиф дар микроскопӣ то сабти галактикаҳои дур дар астрономия, умқи дурусти бит кафолат медиҳад, ки камераи илмии шумо тафсилот ва ченакҳоеро, ки тадқиқоти шумо вобаста аст, нигоҳ медорад.
Ҳангоми интихоби камера:
1. Амиқии битро ба ниёзҳои дақиқи барномаатон мувофиқ кунед.
2. Онро дар баробари дигар хусусиятҳои муҳим ба монанди самаранокии квантӣ, садо ва диапазони динамикӣ баррасӣ кунед.
3. Дар хотир доред, ки умқи баландтари бит вақте ки системаи шумо аз он бартарӣ дошта метавонад, бештар арзишманд аст.
Агар шумо дар ҷустуҷӯи аКамераи CMOS orкамераи sCMOSки барои тасвири илмии амиқи баланд тарҳрезӣ шудааст, доираи моделҳои моро, ки барои дақиқ, эътимоднокӣ ва дақиқии маълумот таҳия шудаанд, омӯзед.
Саволҳо
Фарқи амалии байни 12-бит, 14-бит ва 16-бит дар тасвири илмӣ чӣ гуна аст?
Аз нуқтаи назари амалӣ, ҷаҳиш аз 12-бит (сатҳи 4,096) ба 14-бит (сатҳи 16,384) ва сипас ба 16-бит (сатҳи 65,536) имкон медиҳад, ки табъиз байни арзишҳои равшанӣ тадриҷан беҳтар карда шавад.
● 12-бит барои бисёре аз барномаҳои саноатӣ ва ҳуҷҷатгузорӣ кифоя аст, ки рӯшноӣ хуб назорат карда мешавад.
● 14-бит тавозуни хуби дақиқ ва идорашавандаи андозаи файлро пешниҳод мекунад, ки барои аксари ҷараёнҳои кории лабораторӣ беҳтарин аст.
● 16-бит дар сенарияҳои нури паст ва диапазони баланди динамикӣ, аз қабили микроскопияи флуоресцентӣ ё тасвири астрономӣ, ки қобилияти сабт кардани сигналҳои заиф бе гум кардани ҷузъиёти равшан муҳим аст, бартарӣ дорад.
Бо вуҷуди ин, дар хотир доред, ки садои сенсор ва диапазони динамикии камера бояд барои истифодаи ин қадамҳои иловагии тоналӣ кофӣ бошад - дар акси ҳол, фоидаҳо метавонанд амалӣ нашаванд.
Оё умқи баланди бит ҳамеша ба тасвирҳои беҳтар оварда мерасонад?
На ба таври худкор. Амиқии бит ҳалли эҳтимолии оҳангиро муайян мекунад, аммо сифати воқеии тасвир аз омилҳои дигар вобаста аст, аз ҷумла:
● Ҳассосияти сенсор (самаранокии квантӣ)
● Садои хониш
● Сифати оптика
● Устувории равшанӣ
Масалан, камераи 16-битии CMOS-и баландсадо дар шароити муайян метавонад тафсилоти муфидтар аз камераи 12-битии sCMOS-и пасти садоро сабт кунад. Ба ибораи дигар, умқи баландтари бит ҳангоми пайвастшавӣ бо системаи тасвири хуб оптимизатсияшуда муфидтар аст.
Оё ман метавонам бе гум кардани маълумоти муҳим аз тасвири амиқи баланд намуна гирам?
Бале, дар асл, ин як таҷрибаи маъмул аст. Гирифтан дар умқи каме баландтар ба шумо чандирӣ барои коркарди пас аз коркард ва таҳлили миқдорӣ медиҳад. Шумо метавонед баъдтар барои муаррифӣ ё бойгонӣ намунаи 8-битро коҳиш дода, натиҷаҳои таҳлилро бе нигоҳ доштани маҷмӯи пурраи маълумот нигоҳ доред. Танҳо боварӣ ҳосил кунед, ки файлҳои аслии амиқи баланд дар ҷое нигоҳ дошта мешаванд, агар таҳлили дубора лозим шавад.
Дар андозагирии илмии миқдорӣ умқи бит чӣ нақш мебозад?
Дар тасвири миқдорӣ, умқи бит мустақиман таъсир мерасонад, ки то чӣ андоза арзишҳои пиксел шиддатнокии сигнали воқеиро нишон медиҳанд. Ин барои: муҳим аст:
● Микроскопия – Андозаи тағирёбии шиддатнокии флуоресцент дар сатҳи ҳуҷайра.
● Спектроскопия – Муайян кардани ҷараёнҳои нозук дар хатҳои абсорбсия/эммиссия.
● Астрономия – Сабти манбаъҳои рӯшноӣ дар давоми таъсири дуру дароз.
Дар ин ҳолатҳо, умқи нокифояи бит метавонад боиси хатогиҳои яклухткунӣ ё буридани сигнал гардад, ки боиси тафсири нодурусти дода мешавад.
Мехоҳед маълумоти бештар гиред? Ба мақолаҳои марбут нигаред:
[Дипазони динамикӣ] - Диапазони динамикӣ чист?
Самаранокии квантӣ дар камераҳои илмӣ: дастур барои шурӯъкунандагон
Tucsen Photonics Co., Ltd. Ҳама ҳуқуқҳо ҳифз шудаанд. Ҳангоми истинод, лутфан манбаъро тасдиқ кунед:www.tucsen.com
