在DXO的数据中，暗部信噪比（用于计算动态范围指标）是非常重要的。正常情况下，暗部信噪比反映的应该是传感器读出噪声水平，而低感时的暗部，高感下是将相同的光电信号进行线性放大，比如ISO100下1%灰度比例，在ISO1600下将表现为16%灰度比例。因此读出噪声低的传感器，其低感暗部信噪比高，高感时的信噪比应该同样表现良好。

然而，根据DXO的测试结果，这个关系对于SONY传感器似乎是不存在的。几乎所有SONY传感器都具有类似的特点，那就是在低感下具有极好的暗部信噪比，但在高感下却表现平平甚至很差。

一个最典型的例子比如SONY RX100和佳能5D3的对比。

RX100在1寸传感器（13.2mmX8.8mm）上作了2000万像素，单个像素大小是2.4um，而5D3在全幅传感器（36mmX24mm）上作了2200万像素，单个像素大小是6um。

在传感器半导体技术水平基本接近的前提下（Sensorgen根据DXO数据推算的RX100量子效率QE是52%，5D3是49%），5D3的单个像素面积是RX100的6倍多，D3的信噪比指标理所当然远超RX100。同等技术下像素面积每增大一倍，信噪比理论上能提高3dB，6倍多相当于2.5档，也就是提高7.5dB。下图左边DXO提供的SNR 18%指标也完全证明了这一点，5D3几乎在每档ISO上信噪比都比RX100高8dB左右。然而，图中右边的DXO动态范围数据对比，则给出十分有趣的结果。5D3在ISO100和ISO200动态范围甚至低于RX100，一直到ISO800左右才恢复正常对比关系。也就是说，RX100和5D3在低感下，暗部信噪比的对比关系完全反过来了。究竟是什么技术，能够让像素面积不到1/6的RX100，偏偏在低感下暗部有如此良好的表现，到高感反而又不行了呢？

很多人认为，这是由于SONY的半导体技术水平高，像素的读出噪声低，因此暗部表现良好。然而，如果真是这样，为什么这个先进的半导体技术，到高感下，相同的暗光曝光量，反而就不行了呢？

SONY传感器这种在相同暗光下，低感高感完全不同的表现，其中必然有内在的技术因素。这是DXO网站提供的噪声模型，原文连接是http://www_dxomark_com/index.php/Publications/DxOMark-Insights/Noise-characterization/Summary。

这个模型把噪声分为读出噪声（电路噪声）、光量子噪声和固定模式噪声，这也是比较常见的一种传感器噪声模型。按这个模型，在暗部，决定信噪比的主要因素是读出噪声，这个噪声水平只随曝光时间变化，其信噪比在暗部的估算模型是每增加一倍曝光量，信噪比提高6dB（图中红线标出部分）。在中等亮度区域，决定因素是光量子噪声，估算模型是每增加一倍曝光量，信噪比提高3dB（图中绿线标出部分）。

上图DXO给出了用直线模拟的信噪比随曝光量变化的趋势。在最暗部，信噪比按每增加一倍曝光量提高6dB快速上升，然后在逐渐转为每增加一倍曝光量提高3dB，直到基本保持恒定不再提高。

用这个模型衡量一下RX100和5D3的暗部信噪比曲线。

下图是根据DXO提供的RX100的ISO80和5D3的ISO100实际暗部信噪比数据的放大对比。图中横坐标是灰度比例（相当于照片输出亮度）的对数比例坐标，只取2%以下的暗部，纵坐标是信噪比分贝数dB。红色实线是5D3的信噪比曲线，蓝色实线是RX100的信噪比曲线，绿色虚线是每增加一倍曝光量信噪比提高3dB的理想中等亮度区域信噪比曲线，紫色虚线是每增加一倍曝光量信噪比提高6dB的理想暗部区域信噪比曲线。可以清楚看到，5D3（红色实线）在暗部符合典型的暗部信噪比上升曲线，几乎完全拟合了每增加一倍曝光量信噪比提高6dB的理想模型。然而，RX100（蓝色实线）在暗部完全无法符合6dB这个曲线，反而非常接近3dB这条中等亮度区域的信噪比曲线。

很明显，这说明RX100采用了一种抑制暗部噪声的技术措施，而这个措施只对暗部生效，对更高的输出亮度（即使原始光信号是同样的暗光，仅仅因为ISO放大的原因提高了输出数值），这个措施不起作用。很显然，这措施与传感器的读出噪声无关，只能是一种针对AD转换后的数字图像处理方法。从实际暗部照片的对比来说，也并没有发现明显的暗部细节增加。同时，这个措施也不是简单的平滑降噪，因为在实际的照片中，暗部也没有明显的涂抹损失细节迹象。

那么，SONY究竟是采用了什么样的技术措施呢？

最近，找到了一篇SONY公司相关研究人员在2007年11月发表的论文，论文标题如下：论文第一作者在SONY图像传感器事业部工作，第二作者同时为SONY计算机科学实验室和一家法国公司工作。第三作者来自早稻田大学。

这篇论文的主题是关于降低实时图像随机噪声的方法。其中提出了一个具有通用性，适用于静止图像的降噪算法框架，流程图如下：这个算法的要点是：

1、只检测亮度低（阈值可以设置）的像素，因此对高一些的输出亮度像素不起作用

2、只针对跟相关性低（阈值可以设置）的相邻像素（低频周期性信号，相当于跟相邻像素有连续关系），不破坏明显的突变也就是物体的边界

3、采用像素平滑方式降噪（leveling filter）

下面是几张与这篇论文配套的演示：

这张清楚说明了降噪处理的效果，目标是降低像素随机噪声，由于没有对较亮的像素处理，不会影响分辨率。这张形象说明了算法的工作过程，首先找亮度低于10（显然这个参数可以设置），然后找相关性低于0.8（也是可设置参数），然后在不破坏边界的情况下平滑降噪。这个算法框架符合前述全部特点。

1、只对暗部降噪，因此在高ISO时，同样的曝光量，放大后输出提高了，超过降噪范围，因此不起作用。

2、采用了相关性检测算法，能较好地保护明显的物体边界（但对暗部低反差纹理将失效，因此CPIQ新的低反差纹理清晰度检测标准将直接克制这个算法）

3、降噪后的效果是让暗部的连续渐变区域更平滑，但并不增加暗部细节

这个算法的另一个特点是，可以根据不同机型的需求调整不同的参数，像RX100这样的机型，可能会降噪效果更强烈一些，而DSLR则可以使用较轻微的参数。

SONY没有公布过相关传感器的具体设计资料，因此，没有直接的技术证据来证明。但从实际效果来看，SONY传感器应该是内置了类似的暗部降噪处理，只不过有的机型明显，有的机型轻微。

通过这种方法，SONY传感器获得了更光滑的暗部，有效降低了按输出平均值/标准差定义的信噪比，而这恰好是DXO计算动态范围的主要依据，因此SONY传感器（以及采用类似技术的其它可能的产品）都具有类似的特点，低感暗部信噪比高，优势极其明显，高感表现优势不大或更差。

以下内容由 spot 于 2013-2-14 14:12 补充
为防止有些人误解，特加说明：

这帖子里大量引用DXO的动态范围指标，仅仅是为了直观展示DXO的暗部信噪比数据，并不代表我支持DXO的动态范围概念。

以下内容由 spot 于 2013-2-16 00:53 补充
我再从另一个角度分析一下SONY传感器暗部信噪比的性质。

首先需要说明一个背景资料。

DXO采用了一个独特的度量单位灰度比例（Grey Scale），这个数值对应的是传感器RAW文件的线性输出，而并不是直接对应EV，要根据不同ISO的饱和上限的变化而乘以不同系数，才能对应实际曝光量。也就是说，提高ISO导致的饱和容量下降，在DXO的数据里体现为灰度比例对应的曝光量系数减小。由于ISO数值就定义为饱和的速度，因此ISO的提高，对应的饱和上限是线性下降的，也就是DXO的单位灰度比例对应的曝光量系数随ISO放大倍数提高而线性减少的。

举个例子来说，假设ISO100时灰度比例0.01%对应的是一个像素获得的某个曝光量，那么ISO200时的0.02%，ISO400时的0.04%，...，ISO3200时的0.32%...，对应的都是同一个曝光量。

DXO的动态范围定义成1/d，其中d是达到某个输出信噪比下限（DXO取0dB）对应的灰度比例，比如D800是0.01%，那么就是1/0.0001=10000，换算成Ev为单位也就是13.3档。

以下内容由 spot 于 2013-2-16 00:55 补充
SONY传感器在DXO上的动态范围曲线形状，是直线下降的，这说明其暗部对应噪声底的曝光量基本上是固定的，不随ISO放大倍数改变。

比如，假设某个SONY传感器在ISO100时的0.01%对应一个曝光量，这时输出信噪比为0dB，那么，在ISO200、400、...25600等等，这个曝光量对应的输出信噪比都是0dB，只不过对应的灰度比例相应变为0.02%，0.04%...，2.56%，相应的DXO动态范围数据就成比例减小。每提高一档ISO，减少一档动态范围。

查看DXO数据可知，所有SONY传感器动态范围基本上都是这个1:1的直线下降模式。

显然，这意味着传感器的暗部ISO放大是数字的，因为如果ISO放大是模拟电路，那么随着放大倍数的改变，相同曝光量对应的输出信噪比将会提高。（这也是非SONY传感器的共同特点，ISO放大可以改善更暗的曝光量对应的输出信噪比，因此动态范围是以更缓慢的陡度下降）

以下内容由 spot 于 2013-2-16 00:56 补充
然而，从另一个方面，考虑中等亮度。

举个例子来说，ISO3200的18%灰度比例（标准中等亮度），对应的曝光量相当于ISO100的0.56%（0.18/32=0.0056），也就是说，ISO3200的标准曝光，对应的是ISO100的比标准曝光欠5档的曝光量。如果简单的把ISO100的输出，全都做数字放大，提亮32倍，就变成ISO3200的输出，由于数字提亮不会改变信噪比（信号和噪声都同比例放大了），很显然，这时ISO3200对应的18%根本就没法看。

只要对比一下相同光圈快门，相同物体在ISO100和ISO3200的画质表现，任何人都可以用自己的相机轻易验证这个概念。

因此，ISO放大必须以模拟放大为基础，这样才能提高更暗的曝光量对应的输出信噪比。数字放大最多是在模拟放大的基础上，增加1-2档的范围。（比如，ISO800是模拟放大，ISO1600在此基础上提亮一档，ISO3200又是模拟放大，ISO6400再数字提亮一档，等等）

常识告诉我们，ISO放大是传感器的基本设计，不可能同一个像素，一会数字放大，一会又模拟放大。

因此，结论就是，SONY传感器在ISO模拟放大的基础上，对暗部专门做了数字图像处理，从而得到一个与ISO无关的，稳定的暗部噪声底。

以下内容由 spot 于 2013-2-16 00:57 补充
下面是DXO上尼康D3S、D4（均为非SONY传感器）和D800（SONY传感器）的对比。从中可以清楚看到两种不同模式曲线形状的区别。 以下内容由 spot 于 2013-2-17 08:03 补充
贴几个SONY自己提供的传感器资料。这些资料还有很多，当然也有一些传感器SONY并没有公布资料，比如D800那个据说就是被尼康买断的。然而，已经公布的这些信息足以证明，除了那些小摄像头、小DC等ISO功能聊胜于无的设备，凡是SONY宣传具有高画质、高SNR的传感器，统统都内置了PGA（模拟放大电路）。

因此，SONY传感器同样使用了模拟放大电路，但在暗部信噪比（最典型的比较就是上面的D800和D4，D4同样使用了内置ADC）没有表现出使用模拟放大电路的正常特征，这也从一个侧面说明其在暗部使用了数字降噪手段。

以下内容由 spot 于 2013-2-17 08:04 补充
SONY在2008年发布的它第一个全幅CMOS传感器（A900用的那个）新闻稿http://www_sony_net/SonyInfo/News/Press/200801/08-010E/index.html。SONY在2011年发布的IMX078CQK（Pentax Q和其它一些DC用的）技术资料http://www_sony_net/Products/SC-HP/cx_news/vol63/pdf/imx078cqk.pdf。SONY的IMX076技术资料http://www_sony_net/Products/SC-HP/cx_news/vol62/pdf/imx076lqz_cqz.pdf，其中提到模拟放大+数字放大混合的ISO增益效果。SONY的IMX122LQJ技术资料http://www_sony_net/Products/SC-HP/cx_news/vol65/pdf/imx122lqj.pdf#page=2 以下内容由 spot 于 2013-2-17 11:10 补充
IMX021是SONY在2007年发布的APS-C传感器，根据SONY提供的技术资料http://www_sony_net/Products/SC-HP/cx_news/vol50/pdf/imx021.pdf，同样采用了内置PGA，最大增益24dB（相当于最大放大倍数是16倍）。该传感器被用在尼康D300相机上。以下是D300在DXO上的动态范围曲线，具有典型的SONY传感器风格，全程动态范围呈直线下降。下面是SONY在IMX021技术资料里介绍的内置数字降噪框图。可以很清楚的看到，在AD转换之后，SONY在传感器里内置了数字降噪处理，这个处理可以抑制AD转换的量化误差。这个资料与前面的分析结论完全吻合。SONY传感器正是在模拟放大电路的基础上，通过数字降噪处理抑制最小的暗部噪声，从而改善暗部信噪比。

以下内容由 spot 于 2013-2-17 11:20 补充
SONY的IMX021后续型（传感器结构相同）也被用在尼康D300S上，D300S略微改进了ISO100的实现（D300的ISO100完全是数字增益实现，D300S微调了模拟增益），同样在DXO上具有完全类似的SONY传感器动态范围曲线形状。 以下内容由 spot 于 2013-2-18 15:32 补充
我再整理一下这个帖子到目前为止的内容：

SONY传感器在暗部使用了数字降噪处理，因此在DXO上得到了超高的动态范围评分。

针对这个观点，我的帖子里分析了以下内容：

1、SONY传感器的DXO动态范围曲线（也就是最暗部信噪比曲线）模式与其它传感器有很大不同，其直线下降的模式很像数字放大

2、根据部分SONY传感器资料，SONY传感器也使用了PGA模拟放大电路实现ISO增益

3、SONY传感器在AD转换后内置了数字降噪处理

4、SONY公司2007年的一篇论文具体介绍了一种数字降噪算法，非常匹配有关的现象

5、通过对一张实际测试照片的处理说明，5D3的暗部经过降噪处理可以大大改善画质，其细节表现非常接近于DXO上动态范围指标高2档的D3X（当然还有差距）

以下内容由 spot 于 2013-2-20 07:38 补充
首先感谢hybupt2005网友提供的SONY技术资料连接http://pro_sony_com/bbsccms/assets/files/cat/camsec/solutions/E_CMOS_Sensor_WP_110427.pdf以及http://www_vodtech_eng_br/Baixar/Catalogos%20Diversos%20part%201/part%201/CCD_CMOS_WhitePaper.pdf。

其中提到的CMOS数字降噪处理框图如下，其核心是数字CDS处理。在SONY官方网站上又找到了稍微详细一些的技术介绍，http://www_sony_net/SonyInfo/technology/technology/theme/cmos_01.html，其中对数字CDS的介绍如下：这篇资料进一步明确了SONY传感器的数字降噪处理方法，大致的过程是，在像素复位以后，下次感光之前，先读取像素中的数据，然后在正常拍摄之后，减去这个数据，以此消除像素的复位噪声和列读取电路存在的固有噪声。

以下内容由 spot 于 2013-2-20 07:38 补充
然而，在上述资料的描述中，存在一些含糊和矛盾之处。

一个很明显的问题是，像素的复位噪声（复位后仍残留的电荷）的已经通过AD转换前的模拟CDS电路消除了。事实上，模拟CDS才是消除这个干扰因素的正确方法。

举个例子来说，假设某个相机AD转换的最小单位是1mV，复位后某个像素残留电荷转换的电压信号是0.8mV，正式拍摄后该像素的读出信号是1.2mV。如果用数字CDS处理，第一次读出的0.8V不足最小单位，转换为0，第二次读出的像素值超过最小单位，转换为1，两个值相减仍然等于1，复位电荷的干扰仍然保留了。而如果通过模拟CDS电路处理，第二次读出的电压减去第一次读出的保持电压信号后，只有0.4V，AD转换后数值为0，干扰消除了。

由此可见，对于复位电荷的干扰，模拟CDS电路才能更好的消除，数字CDS由于AD转换存在最小精度，因此反而不能很好的消除该噪声。

所以，一是没必要（AD前的模拟CDS已处理了），二是效果不好（数字CDS要受到最小精度的影响），用数字CDS来消除复位噪声，并不是一个有效的方法。

以下内容由 spot 于 2013-2-20 07:39 补充
这样看来，SONY的数字CDS更有效的作用应该是消除像素和列存在的固定模式噪声，在前面hybupt2005网友提供的第二个连接里，说到这个数字CDS的功能，也是只提到了对固定模式噪声的消除。不管这部分电路的具体功能及其实现方式，从目前得到的资料来看，基本已经可以肯定前面的结论：

SONY传感器在暗部使用了数字降噪处理，因此在DXO上得到了超高的动态范围评分。

以下内容由 spot 于 2013-2-23 23:08 补充
新贴：动态范围指标的实用化--数码相机宽容度的理论和实践

看有限的样片能看出啥。必须得有大量的比较。

老汤底信噪比太低，太脏。动态范围更是渣渣。

不对。太武断。记得DXO上，5D4吧，ISO400以上的动态范围好象是优于D810吧的大法CMOS的。

佳能的对焦又完蛋一次    佳能机器哪方面没完蛋过呢    底  电池  大家可以统计下佳能沦陷的方面。。。。。只有一项坚挺  销量     除此之外别无是处

真的吗？

有（眼控对焦）自动对焦不用，非得蒙着拍，还美其名曰：手动对焦，拍糊了也只能怪自己。

留个脚印，收藏认真学习。

为无忌论坛有这样的帖子而顶起。向楼主致敬。

支持。原来我玩C，后来送人了，改了A7R（其实没什么特殊的理由，就是没玩过，新鲜）。S体积小好带。刚开始真的不适应，索尼拍的人像都是糊的，对焦不准。另外那个快门哗啦哗啦的真难受。想起当年用C拍体育摄影，踢足球，高速跑动，大长焦抬手就拍，张张成功。不过如果索尼蒙上一张，那画质确实不错。所以索尼拍风景还是不错的，当然一般我都是手动对焦。每次自动对焦完以后再手动微调，总有调量，说明还是不准，特别是暗光的时候。拍人像画质其实不重要了，拍到表情才是最重要的。所以如果有的选，拍人像一定得是C，连N都不如它（我手上有一套朋友放我这儿的D800，比过）。

Sony某些情况下采用了降噪，这没有疑问，但不说明Canon没有降噪。
实践是检验真理的唯一标准：同场景实拍，Canon的暗部提亮后落后于Sony，这是事实。

佳能的相机这几年在技术指标上被压着打，几乎所有的评测都是一边倒的嘲讽，所以必须得在论坛上下点功夫了，你懂的
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如果我不是同时有这两台机器 我真会信你

5D4不也是嘛。

不是做不到，而是做了色彩体系就会整体发生变化。