Нашел что-то, что смутило меня, и поэтому я подумал, что толпа здесь, вероятно, может ответить на этот вопрос, так как она связана с камерой и технической одновременно.
Как динамический диапазон может быть больше битовой глубины датчика?
Кто-то прислал мне результаты DXOMark для Pentax K-5, который показывает 14,1 EV динамического диапазона при самом низком ISO. Однако, учитывая, что датчик 14-битный, это не соответствует моей интуиции ... Кажется странным, что линейное устройство, такое как CMOS-датчик, может захватывать больше DR, чем у него есть биты. Будет ли у него редкий динамический диапазон, пропуская EV в середине?
Ответы:
У Cambridge in Color есть очень хорошая статья на эту тему. Если датчик оснащен линейным аналого-цифровым преобразователем, глубина в битах будет ограничивать динамический диапазон при 14 EV в качестве теоретического предела. Однако, если он нелинейный, то битовая глубина не обязательно коррелирует. Исходя из этого, я думаю, мы можем определить, что датчик в K-5 не имеет линейного аналого-цифрового преобразователя.
По личному опыту могу сказать, что этот датчик определенно имеет огромный динамический диапазон. Мне удалось восстановить изображение, которое было близко к 8 стопам, недодержанным на К-5.
источник
Динамический диапазон - это логарифм отношения между самой яркой и самой темной интенсивностями на линейной части кривой чувствительности. Могут быть и другие определения, но в целом это происходит из соотношения двух интенсивностей, объективных физических свойств сцены. Это реальное число.
Глубина в битах - это количество бит на канал, используемое для квантования непрерывной переменной. Большая битовая глубина дает более отчетливые оттенки серого между ними. Это просто вопрос того, как изображение представлено в компьютерной памяти.
Динамический диапазон отражает степень контрастности датчика. Глубина в битах отражает количество различных цветов, которым камера может «дать имена». Или на сколько частей камера может разделить диапазон. Если бы камера была линейкой, то динамический диапазон был бы (логарифмом) длины линейки, а битовая глубина была бы (логарифмом) числа меток вдоль ее края. И вы можете разделить длину на столько частей, сколько захотите. Точно так же битовая глубина не должна быть такой же, как динамический диапазон.
Если динамический диапазон равен S EV, а глубина в битах равна n , это означает, что камера может регистрировать сцены с контрастностью, по крайней мере, такой же
(На самом деле немного больше, если вы используете также нелинейную часть кривой отклика датчика). И вы можете теоретически различить
оттенки серого.
У меня есть компактная камера, которая может писать 12-битный RAW. Несмотря на высокую битовую глубину, его динамический диапазон очень скромный. Вы можете представить себе противоположную ситуацию, когда датчик может зарегистрировать высококонтрастную сцену без чрезмерной и недодержки, но если глубина в битах мала, эта сцена будет представлена несколькими промежуточными цветами.
источник
Во-первых, чтобы быть ясным, динамический диапазон имеет обратную зависимость от шума - низкий уровень шума (при прочих равных условиях) приводит к увеличению динамического диапазона. Шум в основном исходит от электроники сенсора (шум чтения, шум темнового тока), от дискретной природы света (шум фотона / выстрела) и от преобразования из аналогового в цифровой (шум квантования).
Оценки динамического диапазона метки DXO основаны на разнице между интенсивностью света, необходимой для насыщения датчика, и интенсивностью света, при которой ОСШ достигает 1: 1 (т.е. точка, в которой сигнал равен шуму)
Можно ожидать, что в отсутствие шума выстрела и шума считывания DR датчика с линейным откликом будет равен глубине в битах. Учитывая, что оценка K-5 в присутствии этих источников шума указывает мне, что конвейер изображения имеет умеренную степень нелинейности (все датчики имеют некоторую внутреннюю нелинейность), вероятно, спроектирован таким образом, чтобы увеличить динамический диапазон.
Нелинейность помогает преодолеть предел глубины в битах, побитировать то, что вы получаете в градациях теней, которые вы теряете в другом месте в кривой тона (хотя, возможно, где-то менее важно). Там нет такого понятия, как бесплатный обед!
Что касается K-5, то он лидирует в классе с низкой чувствительностью ISO, которая определяется главным образом шумом чтения. Действительно замечательно видеть, что производители обращают свое внимание на эту область, и это заслуживает пристального внимания, однако в динамическом диапазоне при более высокой чувствительности ISO преобладает фотонный шум, которому противостоит только захват большего количества света, поэтому большие датчики всегда будут иметь здесь преимущество , Поскольку некоторые люди в основном снимают ISO400 и выше, это стоит иметь в виду!
источник
«Динамический диапазон» (DR) не является абсолютной характеристикой.
Самым грубым определением DR является «соотношение между самыми яркими и самыми темными интенсивностями серого, которые датчик может записывать очень хорошо».
DR цифрового датчика получается из двух измерений:
Затем у вас есть два способа вычисления DR цифрового изображения.
Таким образом, вы не найдете ни одной камеры, «экранный» DR которой, выраженный в EV, превышает разрешение ADC, выраженное в битах.
Комментарии к другим ответам:
Не разработано ни одного цифрового датчика с нелинейным аналого-цифровым преобразованием. Каждое преобразование тона, которое делает камера (включая специальные режимы вывода кинокамер и, в частности, серии Sony A7), выполняется с использованием дискретных данных.
Kodak DCS Pro 14n имеет двухканальный режим работы АЦП, в котором выходной сигнал является кусочно-линейным.
K-5 имеет абсолютно плоский отклик (как и любая другая камера, за исключением, вероятно, Kodak DCS Pro). Я измерил это сам.
Примечание: DxO Labs не изменяет размеры и не печатает что-либо для «печати» измерений, они скорее используют коэффициент разрешения в формулах. Примечание: в этом посте «линейный» не является «логарифмическим».
источник