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原創 tkahou特改——窮鬼的LEICA MM 改制APS-C原生黑白CMOS

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發表於 2015-6-9 23:37:34 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
見到標題都知道今日要搞d o羊

開門見山:

數碼相機成像面前一般有多層玻璃,包括感測器封裝的透明玻璃,低通/抗鋸齒濾鏡(Low pass/Anti-Aliasing filter),可見光區間濾鏡(UV/IR Cut filter),根據不同用途還有不同的濾鏡安裝在其之前。

對於長焦和單反使用的逆望遠結構鏡頭,這些濾鏡對畫質未有有重大影響;然而,對於某些入射角較大等的鏡頭(以旁軸廣角為主),濾鏡造成的折射則使得畫面非中心成像有嚴重的下降(Leica為此減少了濾鏡的使用,減少邊沿分辨力損失)

同時,數碼攝影邊沿有各種偏色問題,這是由於像素密度和微透鏡結構遇到大入射角光線導致。


由於上述問題,心裡萌生了一個改制的念頭:

1、去掉CMOS前面所有玻璃,讓鏡頭後組和真正的成像面之間毫無阻隔;

2、移除色彩濾鏡陣列(Color Filter Array)改制黑白CMOS,躲避色彩偏移問題。(不要和我談Leica MM的事情,我沒錢,而且改制有樂趣J,好玩再考慮買MM)
DSC04841_M502_Rigid.jpg
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 樓主| 發表於 2015-6-9 23:38:40 | 顯示全部樓層

改制NEX5N

經過研究,決定先用NEX5N練手。

初步解體後,發現NEX5N並沒有AA,而CMOS封裝玻璃厚度為0.7mm

單片藍色UV/IR Cut的厚度是0.6mm(大多相機這兩片都是膠合在一起,大約2mm不到,白玻璃是AA,藍玻璃是UV/IR Cut)

故定改制步驟成3:

一、移除CMOS封裝,如果對改善邊沿有成效,則進行下一步;

二、移除UV/IR Cut,此時達到了第一個改制念頭即移除玻璃,邊沿分辨力不會下降;

三、移除CFA,完成黑白轉換。首先第二步就不多說了,任何一個改制過紅外的的人大概也接觸過。

值得一提的是第一步移除CMOS封裝需要一定的技巧和耐性,還有物理常識,移除前後見圖。


第三步是移除CFA,所用的工具可以是質軟,有一定摩擦力的材料,比如筷子杆、橡膠墊、塑膠片之類的物質,但切忌使用金屬片,砂紙來作業。
也嘗試過使用化學溶劑例如脫漆劑,強酸也是有效的和快速的,但要精確小心控制。
下圖是改制途中測試拍攝,中間露出物就是CMOS本身。
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 樓主| 發表於 2015-6-9 23:40:47 | 顯示全部樓層

使用Rawtherapee軟體解碼

由於機身和解RAW軟體依然認為機器還帶有CFA,所以在打開的同時默認進行解碼。

但是,出來的圖像是絕對不正確的。

我選擇使用Rawtherapee,因為它可以自由選擇猜色演算法解碼,甚至不使用解碼直接輸出JPG,而且軟件本身免費開源

在這裡,選擇”mono”單色機專用模式。


選擇”mono”模式後,下圖與100%截圖可以看到可以看到左面抹掉CFA的區域是連續圖像,右面帶有CFA則是離散的灰度,代表RGB的光強度,機身就是根據預設RGB的排布來插值獲得全彩圖像。

改制成功後可以看到裸露的CMOS,金黃色的J
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 樓主| 發表於 2015-6-9 23:41:19 | 顯示全部樓層

實拍比較

在下面是使用Leica M28/2.8A 拍攝的,這個鏡頭在A7上面有嚴重的分辨力下降,與LEICA提供的MTF很不符合,在APS-C成像範圍內已經見到其問題所在,所以用它來驗證效果:




可見鏡頭和CMOS之間的玻璃對大入射角的玻璃有很大影響,在移除後,邊角有很大提升,第三張是UV/IR Cut移除後,變成全光譜拍攝。

第四張是改制黑白CMOS後的效果。

值得一提的是,在完成第二步後,需要使用外掛的UV/IR Cut遮擋不可見光來獲得正確的可見光成像。
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 樓主| 發表於 2015-6-9 23:48:04 | 顯示全部樓層
後續發現

微透鏡的幫助

再看看在改制過程中拍攝的樣圖。這個圖可以看到有趣的事情

中央最亮的部分是移除 微透鏡和CFA的區域
中環暗部是僅僅移除了微透鏡的區域
外環是原始帶有微透鏡和CFA的區域

中央移除CFA和微透鏡後有最好的光利用率,亮度最高
中環單獨CFA採光效率最低。
由於透鏡有助於增加採光率,但CFA依然減弱光的利用率,所以外環亮度在兩者中間



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 樓主| 發表於 2015-6-9 23:49:59 | 顯示全部樓層
無窮遠偏移與計算
由於移除了玻璃,勢必造成法蘭距離的偏移,其偏移量計算方式如下:

偏移量=(折射率-1)/折射率x玻璃厚度
       其中折射率在選擇1.5~1.55之間

計算的得到了厚度後,就可以在卡口/機身進行厚度調整,使得法蘭距離依然是18.00mm


ISO效率提高
由於沒有單色濾鏡的影響,原來感光度iso100所需要的快門速度已經降低了一半,換句話說,iso100大約為iso200左右的速度。


應用黑白攝影的技巧
各類黑白攝影所需要的拍攝技巧,包括單色濾鏡的使用,三色疊片之類的玩法都可以在這個NEX5N上實現。


花絮
本次改制犧牲了三塊CMOS後獲得成功,一塊是報廢的NEX3F,還有兩塊完好的NEX5N CMOS

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 樓主| 發表於 2015-6-9 23:56:12 | 顯示全部樓層
sample 1#
DSC04841_M502_Rigid.jpg
009.JPG
 樓主| 發表於 2015-6-9 23:57:03 | 顯示全部樓層
sample 2#
010.JPG
DSC04545.jpg
 樓主| 發表於 2015-6-9 23:58:40 | 顯示全部樓層
sample 3#
DSC04533.jpg
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評分

參與人數 3EC分 +13 收起 理由
geolucas + 6 精品文章
dcoloane + 5 原創內容
慈幼仔 + 2 精品文章

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發表於 2015-6-10 01:31:50 | 顯示全部樓層
非常好既試驗!

話說我幾個天文朋友正係研究緊移除 bayer layer ( debayer ) 做單色全頻機, ching 個試驗好有參考價值!
發表於 2015-6-10 09:23:54 | 顯示全部樓層
藝高人胆大
 樓主| 發表於 2015-6-10 09:30:55 | 顯示全部樓層
Ch@nSiR 發表於 2015-6-10 01:31 AM
非常好既試驗!

話說我幾個天文朋友正係研究緊移除 bayer layer ( debayer ) 做單色全頻機, ching 個試驗 ...

debayer正是在下搞本帖的,得閑多多交流


之前寫軟件讓bayer做到類 X3輸出,效果都ok,但還是物理改制更徹底
發表於 2015-6-10 11:56:28 | 顯示全部樓層
thx~
發表於 2015-6-10 15:23:01 | 顯示全部樓層
期待平價純黑白機
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