За съжаление, не е толкова просто. Усредняването не е директно преобразуване от честотна лента или резолюция към динамичен обхват - подобно сумиране на информация може да стане само от независими източници. В случая имаш независими измервания от един източник с добавен шум. При усредняване се намалява дисперсията (variance) на случайния шум, която е от втори порядък, докато полезният сигнал е постоянен. Максималният възможен сигнал е фиксиран (насищане), може само да смъкваш шумовия под.

https://en.wikipedia.org/wiki/Signal_averaging

Ако имаш 1024 пиксела и усредниш едновременно всички сигнали (което е намаляване на разд. способност 1024 пъти), получаваш един пиксел с sqrt(1024) = 32 пъти по-голям SNR, което е 5 допълнителни бита. Същото се получава и при 1024 последователни измервания от един пиксел, ако шумът е случаен и некорелиран (във времето - със себе си, а при едно измерване - с полезния сигнал). За да спечелиш още един бит, трябва да усредниш 4096 измервания и т.н.

Във фотографията правят HDR (широк динамичен обхват) фотографии като комбинират няколко снимки , направени с различни настройки.
Няколко бързи снимки при различна осветеност, дори с различни по цвят/температура светоизточници, няма ли да дадат още някой бит ?

И аз разсъждавам от около месец над същата теория. Предстои да бъде проверена на практика
Обаче трябва да благодаря на няколко колеги тук за постовете им досега. Некога не е късно човек да понаучи нещо...

Ако не е секретно какво ще се мери и какво представлява опитната постановка - разкажи с 2-3 реда. Може да ни скимне нещо.
Надолу си ограничен от термичен шум. Нагоре от киловолти и липсата на полупроводникови прибори за такива напрежения. Играли сме си да постигнем 140 децибела динамичен обхват за аудио апаратура. Входните съпротивления стават малко омове а входните напрежения десетки волтове.
+/- 30 волта захранване не стига. Някои бягат на 70-80 двуполярно.
Тук обаче проблем е сензора. Има матрици на които зареждаш кондензатора предварително, след това снимайки го сумираш/изваждаш и след това четеш сумираните данни.

Ами за съжаление не мога да споделям много детайли...
В най-общ план - трябва да се мери разлика на интензитет в обределени точки от изображението, като точките са много малки - около 400-500 микрона, и с много нисък интензитет - приблизително на границата на различимото с просто око. Естествено има масивна и доста сложна оптика в цялата работа. Аз съм го направил в момента и работи на прототип, но е с дискретни сензори, а при гъстотата на точките за които е нужно, дискретните сензори почват да се припокриват физически

Взимаш сноп оптични кабели и с него закарваш светлината до сензорите.

Представи си, че тръбите с пеинтбол топчетата са сензорите, маркучите са оптичните влакна, а цилиндрите със сгъстен въздух са обекта.
Имаше някакви модифицирани бактерии, които ги бяха накарали да светят(биолуминесценция) когато има някаква активност(когато ядът глюкоза).

Нбабане, ти си направил постановка която постига 23.5 бита?
Белите престилки успяват ли да използват резултатите ти?

500 микрона са си направо цял стадион. При 2-3-5 микрона на фотоапаратските матрици.
Дефинирай още малко параметри и ще го измислим. Това с фибровлакната е хубава идея и се ползва често. Имай в предвид, че оптиката - обективи и лещи имат разсейване и не можеш да очакваш голям контраст особенно на 2 съседни пиксела.
Дай малко технически данни:
1. размер на камерата - брой пиксели по хоризонтал и вертикал и размер на цялата матрица
2. Скорост на реакция и необходима скорост на мерене. Позволява ли се 2-3-5 мерения едно след друго и те ще покажат ли еднакви стойности
3. Динамичен обхват в едно измерване. Възможно ли е 2 съседни пиксела да са минимума и максимума или има граници примерно от разлика 20-30% от целия динамичен обхват
4. Това трябва ли да се калибрира и тарира или ще мери само относителни стойности
5. Източника който осветява обекта как ще бъде стабилииран до степен -140 децибела ?
6. Запрашеноста на въздуха, атмосферното налягане, влажността и разни други странични подробности как ще се извадят от уравнението ?

Аз така и не разбрах какво се гони - разлика в интензитета или разлика в спектъра?

Като гледам коментарите приказвате за интензитет но това не би трябвало да е голям проблем (или поне аз не разбирам какъв е). По-логично ми звучи да има проблем със спектъра. Примерно ако се търси коя бактерия е по-зелена от другите, тва си е проблем и ако се ползва фотографска технология наистина ще трябват мнооого битове. Ако наистина се гони спектрална резолюция аз бих потърсил друг подход. Преди години бях гледал някаква американска фирмичка дето правеше сензори с много диапазони (не просто RGB), не се сещам коя беше, но сигурно има и други. Другия вариант е ако се работи с тесен диапазон от спектъра да се спретнат филтри с по-стръмна характеристика. Тогава малка разлика в спектъра преди филтъра ще дава голяма разлика в сигнала след него...
И още един тъп вариант - с едно огледалце като в принтерите изображението да се насочва ред по ред към процеп, след който призма и CCD. Така за всеки пиксел може да се получи спектрална линия. Така с 8 бит сензор, ако по вертикала има примерно 100 пиксела се получават 100 байта които описват един единствен пиксел на входа