Сколько бит данных обычно регистрируется датчиком цифровой камеры?

11

В комментарии к этому вопросу кто-то предположил, что датчики камеры обычно выдают только 12-14 бит данных. Я был удивлен, потому что это означало бы, что 24 бита цвета полезны только для выполнения фото манипуляций (где добавленные биты уменьшают шум, который каждый получает от интерполяции средних значений, многократно делая многократные манипуляции).

Кто-нибудь знает достаточно о датчике камеры, чтобы быть в состоянии ответить на 12-14-битное утверждение? Если да, то каковы типичные кодировки?

raw sensor bit-depth Джон Робертсон
источник
Приношу свои извинения Итайю и Гуффе, так как я думал, что все три ответа были очень интересными, и спасибо за комментарии после ответов Гуффаса mattdm и Matt Grum. Я хотел бы выбрать все из них.
Джон Робертсон

Ответы:

12

Фотосайты цифрового датчика фактически являются аналоговыми устройствами. У них действительно нет немного глубины вообще. Однако для формирования цифрового изображения аналого-цифровой преобразователь (аналого-цифровой преобразователь) производит выборку аналогового сигнала с заданной битовой глубиной. Обычно это рекламируется в спецификациях камеры - например, Nikon D300 имеет 14-разрядный аналого-цифровой преобразователь .

Но имейте в виду, что это на канал , тогда как 24-битный цвет обычно означает 8 бит на канал. Некоторые форматы файлов - и рабочие пространства - вместо этого используют 16 бит на канал (всего 48 бит), а некоторые используют даже больше.

Отчасти это связано с тем, что дополнительная точность может уменьшить накопленные ошибки округления (как вы отметили в своем вопросе), но также потому, что человеческое зрение не линейно, и поэтому используемые нами цветовые пространства, как правило, тоже не являются. Переключение с линейной на «гамма-сжатую» кривую - это операция с потерями (см. Один из нескольких вопросов о необработанных файлах), поэтому наличие большего количества бит просто означает меньшие потери, что будет лучше, если вы передумаете об экспозиции / кривых и больше не имеет доступа к файлу RAW.

Пожалуйста, прочитайте мой профиль
источник
7

Большинство сенсорных чипов записывают только один компонент цвета на пиксель, поэтому один пиксель может содержать, например, 14 бит данных для интенсивности зеленого цвета.

Пиксели расположены в виде сетки, где 50% пикселей записывают зеленые данные, 25% красного и 25% синего:

RGRGRGRGRGRGRGR
GBGBGBGBGBGBGBG
RGRGRGRGRGRGRGR
GBGBGBGBGBGBGBG
RGRGRGRGRGRGRGR

Когда эти данные преобразуются в RGB, два компонента цвета на пиксель интерполируются из информации в окружающих пикселях. Например, пиксель, содержащий информацию зеленого цвета, имеет два соседних пикселя, содержащих красные данные, и два, содержащих синие данные, которые используются для создания значения RGB.

Таким образом, 14 бит на пиксель данных RAW дают 42 бита на пиксель данных RGB. Конечно, интерполированные данные менее точны, но вы все равно обычно обрабатываете их до 24-битного RGB.

Guffa
источник
42 бита или 56 (2 × G)?
Пожалуйста, прочитайте мой профиль
1
Каждый пиксель RGB создается из средневзвешенного значения потенциально большого количества пикселей, поэтому вы не можете просто умножить на 3 (или 4), чтобы определить, сколько бит цветовых данных вы получите. Если вы хотите поговорить о битах информации о цвете, то экспериментально вы получите около 22 битов с типичной цифровой зеркальной фотокамерой
Мэтт Грум
1
@Matt Grum: Да. Простое число говорит вам, сколько бит данных у вас есть, но в итоге вы получаете гораздо меньше фактической информации .
Пожалуйста, прочитайте мой профиль
4

Будьте осторожны, чтобы не перепутать битовую глубину на пиксель и битовую глубину на компонент.

Выходной сигнал цифровых датчиков почти всегда составляет от 10 до 14 бит на компонент в линейной шкале. Это дало бы от 30-битного цвета (1 миллиард) до 42-битного (4 триллиона) на пиксель.

Сайт DXOMark измеряет это, используя нормализованную шкалу (объясненную в их официальном документе), и публикует битовую глубину на пиксель, которая учитывает шум, который имеет тенденцию разрушать биты младшего разряда. Основываясь на своих выводах, в полнокадровом режиме DSLR могут достигать 24,7 бит на пиксель, в то время как камеры среднего формата достигают 26 бит. Для камер с кадрированным датчиком 23,8 бит - это текущий максимум.

Итай
источник
0

Текущие DSLR-камеры достигают максимума на 14-битном выходе. Некоторые камеры среднего формата требуют 16-битного вывода, но различные люди утверждают ( например, на сайте dpBestflow ASMP ), что увеличение глубины в битах между 14 и 16 битами на самом деле дает лучшее изображение.

ahockley
источник