通过一篇SONY论文分析SONY传感器DXO暗部信噪比很高的原因

主题：通过一篇SONY论文分析SONY传感器DXO暗部信噪比很高的原因

正序浏览

主题图片汇总

主题内检索

浏览：28468 回帖：697

游客没有回帖权限

fasciae

资深泡菜

泡网分: 37.913

主题: 23

帖子: 10664

2013-02-19 16:05

楼主，麻烦告知一下，18%灰，对应到EV上，是不是0EV？我正在用rawdigger分析5d3和D800的数据。目前看来，佳能在暗部的劣势比想象的还要差。个人越来越倾向换门到D800了
但我暂时无法判断，到底多少EV开始，佳能才可能有优势（虽然可能有也意义不大，但弄准确还是应该要去做的事情）

(0)

只看该作者

不看该作者

加入黑名单

返回顶部

个人图文集

个人作品集

第 430 帖

fasciae

资深泡菜

泡网分: 37.913

主题: 23

帖子: 10664

2013-02-19 16:00

identify 发表于 2013-2-19 14:41
别老说sony在那节约成本，不用高bit，根据你们推论还不用PGA。
佳能也好不到哪里去，落后的工艺，14bit完全喂不抱现在超过6万的阱容。

你只剩下发牢骚了么？之前你还是有几个图片有营养的。。。。。这里还是放开讨论比较好。不要看谁都是X粉的心态
索尼省，佳能也省啊。都是14bit。都不够用。
不过我正在下载一个软件分析一下RAW。也许会有点收获。

(0)

只看该作者

不看该作者

加入黑名单

返回顶部

个人图文集

个人作品集

第 429 帖

fasciae

资深泡菜

泡网分: 37.913

主题: 23

帖子: 10664

2013-02-19 15:57

hybupt2005 发表于 2013-2-19 14:58
正解
1.空间降噪会降低分辨率，从现在的测评来看没有发生这样的现象。
2.时域多帧降噪，与CMOS采样速率和快门结构都是矛盾的。
3.如果在CMOS里面进行上述的降噪都需要大量储存器和FFT电路，牺牲像素感光面积来加入这些电路，显然得不偿失
spot未免把问题太理想化了。

第一条，DXO都说了红、蓝通道索尼是有降噪的。佳能没有

(0)

只看该作者

不看该作者

加入黑名单

返回顶部

个人图文集

个人作品集

第 428 帖

identify

资深泡菜

泡网分: 18.888

主题: 31

帖子: 5039

2013-02-19 15:52

降噪损失的那点细节完全可以忽略不计，现在降噪都很智能，检测画面中的红绿早点和明暗噪点。哪有那么sb的降噪连细节一起降没了的，那不叫降噪了叫磨皮。
spot老是说早点多细节多，全是噪点还看个毛啊，啥都看不清了还谈什么细节。
降噪是门科学，哪有那么简单。好的降噪能保留细节，去除噪点。楼主鄙视sony对暗部降噪，完全是在抹黑降噪这门科学。

(0)

只看该作者

不看该作者

加入黑名单

返回顶部

个人图文集

个人作品集

第 427 帖

没有就是

陈年泡菜

泡网分: 42.741

主题: 37

帖子: 8768

2013-02-19 15:01

spot 发表于 2013-2-18 23:54
呵呵，看来给你分析你是不会认同了，那只好给你看客观事实了

请问，你是否了解PGA（Programmable Gain Amplifier可编程增益放大器）？你是否知道它是一个模拟电路？我下面列举的事实，充分说明了SONY在它的传感器里内置了最大增益不等的PGA，请问，如果模拟放大不能改善信噪比，SONY公司脑子有病设计这个电路在传感器里面？

你不要只会复制黏贴,要学会理解,尤其要先学会一些电路的基础知识.告诉你吧,图像处理电路里没有什么ISO100,ISO400,ISO12800,只有信号放大电路,信号越微弱放大倍数越大.同一块CMOS,开成1000万像素跟开成1亿像素,在同样光照下要达到同样强度的像素信号输出,增益是要差10倍的.放大倍数越大,非线性放大导致的的噪声就会越多,信噪比就会越低.所以,只要信号经过放大器,信噪比一定会恶化而不是改善,恶化程度还和放大倍数有直接关系,倍数越大,信噪比降低得越多.

回到5D2和D700的比较,相同光照下,如果5D2与D700技术水平相当,信噪比差3db以上是完全正常的物理现象,而事实是5D2与D700没有那么大的信噪比差距.显然,5D2比D700的CMOS技术要高一个层次.你所迷信的那个DXO S/N数据指标把你给迷惑了,得出完全错误的结论.

你犯的错误,就是你以为CMOS里面没有信号放大电路,因为你只会复制黏贴,你复制的东西里没提的东西,你就以为不存在.

(0)

只看该作者

不看该作者

加入黑名单

返回顶部

个人图文集

个人作品集

第 426 帖

hybupt2005

泡菜

泡网分: 0.172

主题: 12

帖子: 160

2013-02-19 14:58

louisschumacher 发表于 2013-2-19 11:53
谢谢楼主，读了一下楼主说的那篇ICGST上的论文。感觉论文还是很不错的。从时域的自相关性(ACF ) 来消除亮度噪声。要实现的话，sensor上面需要buffer每个像素的好几帧数据，这在当今的CMOS sensor上是不可能做到的。

实现的可能性是普通的CMOS 传感器高速捕捉进内存，然后用DSP来分析每个像素的自相关，还要假定像素不会动，如果动了以后还没办法算出自相关。而且pixel level < 10 （举例）就要算ACF，这样ACF计算量大的惊人。要知道ACF是对每个像素做傅立叶变换以后算出来的。而且实际照片的多张数据量大的惊人，比声音的数据量大很多。比较坏的情况是大范围曝光不足，那么每个像素点都要做ACF，运算复杂度很高。算出来以后还要再做范围对比和抹平(leveling filter)。总体来看，不可能在sensor 上做出来。

但有可能在机身上做出来。Nikon机身上带的DSP的确有这种可能性能做，单纯从计算能力来看。不过实际上还是不可能。为什么？因为：

需要多帧采集才能做ACF，普通DSLR sensor ，在16M pixel以上帧率不会很高，全像素输出，最多不会超过20FPS。否则数据量太大，不好处理，而且sensor 功耗也会大，发热大。
其次，照相机不是那样设计的，快门帘是常关，按快门的时候才会打开很短时间。 ...

正解
1.空间降噪会降低分辨率，从现在的测评来看没有发生这样的现象。
2.时域多帧降噪，与CMOS采样速率和快门结构都是矛盾的。
3.如果在CMOS里面进行上述的降噪都需要大量储存器和FFT电路，牺牲像素感光面积来加入这些电路，显然得不偿失
spot未免把问题太理想化了。

(0)

只看该作者

不看该作者

加入黑名单

返回顶部

个人图文集

个人作品集

第 425 帖

identify

资深泡菜

泡网分: 18.888

主题: 31

帖子: 5039

2013-02-19 14:41

还在这扯呢，扯了半天也没个结论。
D5200用东芝的cmos，动态范围同样很大。
难道除了佳能，其他日系cmos都是高参数低表现？
别老说sony在那节约成本，不用高bit，根据你们推论还不用PGA。
佳能也好不到哪里去，落后的工艺，14bit完全喂不抱现在超过6万的阱容。
咱们不考虑什么模拟放大，数字放大。就拿iso100下比，G增益为0吧，也没有数字放大吧。佳能的动态一样渣一样，色深也落后。
彼此彼此，谁也不比谁厚道。硬要把佳能说成是诚意的厂商，岂不是要笑掉大牙。

本帖最后由 identify 于 2013-2-19 14:47 编辑

(0)

只看该作者

不看该作者

加入黑名单

返回顶部

个人图文集

个人作品集

第 424 帖

zwing55

泡菜

泡网分: 0.017

主题: 2

帖子: 17

2013-02-19 13:01

沧海0411 发表于 2013-2-18 02:45
这个说的有道理，我也觉得佳能这次的进步很大，但目前这些传感器厂商，都无力在控噪技术上超越2009年的D3S，这是很遗憾的，因为09年的那次飞跃，让我们觉得下一代传感器会继续大幅提升性能，只是没想到快4年了，D3S成了无法突破的标杆。

从传感器角度看，索尼传感器现在越来越适合低感风光题材了(比D3s、D4、D700、D3还适合)，而佳能一直采用均衡量程的设计思路，低感下暗部细节恢复能力不强，高感反而相对有略好的表现。上面发小图比较D800和5D3暗部提升能力的那位仁兄，这个题材选索尼传感器还是比较对路的，佳能可能也并非不想做这方面的事情，只是我们都会问自己，大跨度的提升暗部真的那么有意义吗，大对比度的风光片，很多情况下保证我们需要准确曝光的部分就行了，同时又保证环境足够强的对比度，是不是也是一张张心悦目的图片呢，我从前是很喜欢大幅度提升暗部，觉得这是单反区别于卡片机用户的骄傲所在，我们有能力记录并重现暗部，但是现在我很少这么做了，即便提升，也很少幅度过大，从前还喜欢玩HDR，合成出一些很低反差的梦幻场景，其实极少有觉得好看的。

个人认为低ISO暗部提亮是极端的应用，但如果极端的应用中都能记录这么多的层次的话，很容易让人认为，如果在正确曝光的情况下，整个照片的仍然会记录更多的层次，成像质量会更好。说实话楼主的理论还要慢慢消化，但2台相机在这一点上的差异有如此之大确实令人吃惊。另外如果能够在过曝调暗这上面再分出高下，基本上就能说明问题了。

(0)

只看该作者

不看该作者

加入黑名单

返回顶部

个人图文集

个人作品集

第 423 帖

fasciae

资深泡菜

泡网分: 37.913

主题: 23

帖子: 10664

2013-02-19 12:01

沧海0411 发表于 2013-2-19 04:18
1、我们为了满足最终人眼的视觉特性必须将这个传感器的输出做成对数形式。假设iso100下满量程达到了13.5EV，光信号经历1倍、2倍。。。2^13.5倍的提升，这是2^x函数，是指数增长，如果后面接线性放大和AD，那相机功能将是不可能实现的，因为AD将会有1/2的数据空间用于描述从50%~100%灰度这最亮的1EV，1/4数据空间用于描述25%~50%次亮1EV的区间，1/8数据空间用于描述12.5%~25%的第三亮度的1EV区间，这才是18%正常曝光的区域，下面逐档1EV区间会越来越惨：
。。。
2、说来惭愧啊，我的描述太不规范了，分量程的测量仪表，怎么会不改变量程呢，在这里道歉了。
对于AD，和模拟量程切换无关，同样是这14bit，配合前端的PGA(可以是纯粹的PGA，也可以改变AD的基准，也可以是前端电阻分压)，我们可以测量不同量程的模拟量。
。。。
3、第一级放大应该没有程控环节吧，我这么猜的。

纯探讨。我也懂不多
1、对数显然是有需求的。但这里都涉及检测分辨率的问题。假设不用对数，仅仅线性，14bit，即使假设sensor的电压输出幅度10V，对应的分辨率也要6微伏了。而16bit，对应是1.5V了。无论是对数放大器还是对数AD，对暗部噪声的指标影响都要加大。而现在动态受限的，显然还是暗部AD检测分辨率的问题。现在AD的产品，其实14bit之类的产品并不多相反16bit,24bit的更多。我相信所谓的14bit，就是由于暗部分辨率不够，所以导致在检测分辨率足够细情况下下，动态也只能达到14bit不到的范围，高bit是无效数据，直接被扔掉了。并不是专门做了一个14bit的AD出来。
再考虑成本，16bit线性，成本应比同样精度的非线性14bit低。考虑到佳能用的是通用DSP，应该是至少16bit的，处理和总线压力上，16bit没成本压力。
综合上面分析，既然现在连16bit都不舍得用，所以我更加相信是线性AD，也相信不是对数放大器。因为在这之前，采用16bitAD显然是一个更加快捷省钱的手段。

当然，可能不是全程线性的。因为放大器在截止之前，是可进入非线性区。从而带来肩部的。这可以让高亮区域占用的bit数减少。比起对数放大器来说，虽然效能不高，但成本很低。

2、PGA是动态是否变化，取决于低ISO时候的输出到AD的电压幅度是否已经是PGA能输出的最大幅度。考虑到低ISO的画质更优良，极大可能PGA在低ISO时候已经是满动态输出。甚至正常的理解，PGA在所有ISO下，应该都是接近满动态输出才能保证发挥AD的分辨精度。假设ISO100，满井光子是6万。即使ISO100时候满井还是6万。但PGA也不可能提高一倍的输出电压了。3万光子来了。PGA就已经满动态输出了。你说，这时候上限是不是已经减少了？这时候暗部SNR的提升如果不足一倍，显然动态范围就要下降了。这里我和你的观念差异就在于，你考虑的只是电流电压部分。我考虑的是从光子开始。

3、第一级放大，我感觉要控制区区几个放大级别，难度不大。特别是配合光电管本身的压降特性。相信实际sensor，放大器和光电结的工作电压时分别输入的。改变工作电压就可以改变光电响应特性，这个是当年学光电转换时候的基础概念了。至于放大器就更加简单。工作电压、输入阻抗、输出阻抗都可以很容易控制的。 本帖最后由 fasciae 于 2013-2-19 12:06 编辑

以下内容由 fasciae 于 2013-2-19 12:48 补充
才发现想法有错，应该是：很可能用的就是16bit的AD。但是由于sensor输出的底噪太高，以及AD实际分辨力受限，最低部分至少2bit是无效的。所以直接16bit截掉低位2bit来输出14bit。
我还是倾向于没有用对数放大/AD。现在14bit是大部分线性的。考虑到要可视输出对数处理的，中亮区间斜率不小。14bit对应8bit，在色阶上只是堪堪够用而已。稍作PS，就有可能有色阶分离。当然，LCD等常见手段本身色阶表现能力就不足8bit。加上PS会同步做色阶插补，常见情况下还能欺骗人眼而已。

(0)

只看该作者

不看该作者

加入黑名单

返回顶部

个人图文集

个人作品集

第 422 帖

louisschumacher

资深泡菜

泡网分: 14.682

主题: 118

帖子: 2333

2013-02-19 11:53

谢谢楼主，读了一下楼主说的那篇ICGST上的论文。感觉论文还是很不错的。从时域的自相关性(ACF ) 来消除亮度噪声。要实现的话，sensor上面需要buffer每个像素的好几帧数据，这在当今的CMOS sensor上是不可能做到的。

实现的可能性是普通的CMOS 传感器高速捕捉进内存，然后用DSP来分析每个像素的自相关，还要假定像素不会动，如果动了以后还没办法算出自相关。而且pixel level < 10 （举例）就要算ACF，这样ACF计算量大的惊人。要知道ACF是对每个像素做傅立叶变换以后算出来的。而且实际照片的多张数据量大的惊人，比声音的数据量大很多。比较坏的情况是大范围曝光不足，那么每个像素点都要做ACF，运算复杂度很高。算出来以后还要再做范围对比和抹平(leveling filter)。总体来看，不可能在sensor 上做出来。

但有可能在机身上做出来。Nikon机身上带的DSP的确有这种可能性能做，单纯从计算能力来看。不过实际上还是不可能。为什么？因为：

需要多帧采集才能做ACF，普通DSLR sensor ，在16M pixel以上帧率不会很高，全像素输出，最多不会超过20FPS。否则数据量太大，不好处理，而且sensor 功耗也会大，发热大。
其次，照相机不是那样设计的，快门帘是常关，按快门的时候才会打开很短时间。这么短时间没办法做多帧采集。就算是对于低照度的情况，快门时间长，但是每一帧的时间也长，否则像素积分的时间不够，亮度没办法达到。所以还是不行。
最后，前面也说了，ACF的方法是假设每个像素都不动。如果动了以后没办法算出自相关，至少是很难做到。

综上，看了ICGST的论文，更加相信了这些是论文而已，实际上做不出来。

而且论文内容，作者写了：

In this paper, we proposed a novel approach for performing noise-reduction in CMOS camera systems inspired by audio signal processing ....
... Since it's quite computationally intensive to performance that processing operation for all pixels ....

在英语里面，novel 的意思是新奇，如果是实际好用的，应该说pragmatic 。

(0)

只看该作者

不看该作者

加入黑名单

返回顶部

个人图文集

个人作品集

第 421 帖

louisschumacher

资深泡菜

泡网分: 14.682

主题: 118

帖子: 2333

2013-02-19 10:16

elfp 发表于 2013-2-18 23:53
sony本身的技术不好说，楼主所列的论文就是用以降低单像素的热噪声、并且尽量保持细节的，应该是符合楼主的描述和dxo的数据的。目前似乎只有sony是在raw（单次曝光）之前进行数字降噪的。

然而这个降噪原理本身，是通过对多帧数据进行分析后进行的，虽然从相机的角度是单次曝光，实际上是依赖高速采集的视频信息。另一个技术难点，就是抑制这个降噪过程中的motion blur，这已经是非常进阶的数字处理了。

热噪声是绝对不可能在单帧上处理好的，这也是常识了，要对信号和噪声建立一定的模型，必须要多帧数据支持。

我个人的看法是“多帧的从时域角度的降噪”做在sensor上是不可能的。因为 sensor 上的面积还要好好利用，去做好QE。未来虽然可能(因为 SONY发明了堆叠多层，把放大电路和A/D和sensor cell 做在不同层从而改善QE。)

还有一个简单的原因，就是从时域的角度去做，需要做好几帧的frame buffer，对于单反来讲，就是好几十MB的数据，放在sensor上，就是完全不可能的了。

所以片上降噪是可能的，我感觉是在空间域上做。楼主提出的方法，从SONY 的文章里面看到的，我也认为有一定的道理和可能。但这种降噪不是像图片中说的那么简单的，而是更多的基于每个像素和参考像素之间的对比，来降低暗部噪声。

简单说一下可能的原理，比如做好一些像素以后，sensor 的全部像素比你最后用的Active Pixel要多，这样，像素有些地方就是属于预留的像素。这些预留的边缘也在感光范围之内。其中的一部分，还可以被设计成为故意被遮黑。也就是，像素上面没有微透镜，而是遮黑。这样，这些“黑电平参考”同样有热噪声电流。而这些热噪声电流的幅值应该和其他正常像素的热噪声电流相当。实际在取正常像素的值的时候，如果采样值和黑参考接近或者不是大过黑参考很多的话，就进行相邻一样像素的平均化处理。比如R 和R 相平均，G和G 平均，B和B平均。这种平均化会降低噪声。在低感的ISO100下，噪声幅值不高，平均化的效果就会更突出。

所以相对于在A/D上分段做处理，不如和黑电平参考做对比，然后结果判断当前的热噪声大小。然后平均化以后做A/D，这样更为合理一些。以上描述的是CMOS，不过和SONY CCD的设计方法类似。因为SONY CCD很多时候是接别家的A/D转换芯片来工作，这些A/D也是线性化的，所以如果CCD的模拟输出已经质量不行的了话，指望A/D来做是降噪不现实的。

(0)

只看该作者

不看该作者

加入黑名单

返回顶部

个人图文集

个人作品集

第 420 帖

markinon

泡菜

泡网分: 1.609

主题: 18

帖子: 1615

2013-02-19 10:13

lz的猜测目前为止根本不能说服，呵呵。。

首先，那个dxo公式，暗中明部6,3,0db改进假设，是针对一类感光器大体说而已吧，但由于半导体工艺水平不一样，不同厂家感光器的明部中部暗部分界就不一定一样了，呵呵。。。假能感光器按lz猜测，在暗部是暗部中部吻合了，明部明显不对，。。明部信噪不随着亮度改变是胶片的特性，数码感光器我看不可能。

索尼感光器会有不会呈现dxo的模式？我估计是在0db以下可以呈现！！

我看了几个感光器曲线，找一些符合lz的佳能那种曲线，呵呵。。
的确，尼康感光器如d3s, d700, d3100, d4这些都表现得像lz所说的正常佳能风格曲线，只是都比佳能还是好点。
嗯？难道lz猜测正好对了？

可正好出来了一个解释这些的D3X，是尼康设计索尼制作，表现是完全索尼风格！！这估计足以说明索尼半导体技术很强悍，同样设计尼康自己制作不如索尼制作了吧！！

那么索尼感光器们按lz说，涂沫了，分辨率上不如佳能露馅是不是？我对比了下索尼制作的感光器d4,和尼康设计索尼制作的d3x（动态范围，全信噪完全像索尼）在适马50, 85镜头上的表现，，呵呵根本不能说明什么，85上d3x表现好（这么说索尼制作的没涂沫），可是50上好像并不如此。

按lz猜测，正确伟大光荣的佳能表现该秒杀泥坑索尼了吧？
也没有表现出预期的任何规，呵呵！！
适马85上表现佳能 > d3x>d4
适马50上d3x>佳能>d4
35只有佳能结果没尼康的可比，dxo是不是泥黑了？

适马105上也基本上是d3x>佳能>d4

再比几个：
腾90上佳能>d3x>d4
三洋85上d3x>佳能>d4
三洋35上d3x>d4=佳能

呵呵。。

本帖最后由 markinon 于 2013-2-19 10:14 编辑

(0)

只看该作者

不看该作者

加入黑名单

返回顶部

个人图文集

个人作品集

第 419 帖

沧海0411

泡菜

泡网分: 5.026

主题: 1

帖子: 363

2013-02-19 05:43

呃，不对，我上面画的那个理想图是有问题的，iso200开始斜率已经不是3db了，这显然是谬误

(0)

只看该作者

不看该作者

加入黑名单

返回顶部

个人图文集

个人作品集

第 417 帖

沧海0411

泡菜

泡网分: 5.026

主题: 1

帖子: 363

2013-02-19 04:18

fasciae 发表于 2013-2-18 13:21
1、我不认为CMOS能做像素级别对数放大器。而且还是在几伏的工作电压下。
2、之前你说模拟放大并不会改变动态范围。并举出仪表的例子。但我认为AD的输入范围，在低ISO时候，已经是充分利用了。前级放大器增益加大，由于受限AD的输入范围上限不能相应扩大。所以实际上这时候sensor经过模拟放大器之后的输出的动态就算没有改变，但AD能输出的动态上限，下限虽然扩展了，但由于噪声抬升，扩展还是不如上限，也已经变小了。
3、第一级放大器是像素里面的。不知道这个放大器和光电结的工作状态，是否会随着ISO改变而改变的？

这个我都说不上来，因为相机对我们是暗箱，我们自己在发布产品的时候，也喜欢用简单的框图，甚至故意隐藏一些东西，更甚至会在自己吹捧的所谓亮点上，添油加醋的误导，引发反向工程人士去拼命联想。要想成为索尼传感器的用户，就必然是大客户，详细的资料才可能更多的搞到。

下面还是基于暗箱的乱猜：

1、我们为了满足最终人眼的视觉特性必须将这个传感器的输出做成对数形式。假设iso100下满量程达到了13.5EV，光信号经历1倍、2倍。。。2^13.5倍的提升，这是2^x函数，是指数增长，如果后面接线性放大和AD，那相机功能将是不可能实现的，因为AD将会有1/2的数据空间用于描述从50%~100%灰度这最亮的1EV，1/4数据空间用于描述25%~50%次亮1EV的区间，1/8数据空间用于描述12.5%~25%的第三亮度的1EV区间，这才是18%正常曝光的区域，下面逐档1EV区间会越来越惨：
1/2      50~100%       8192~16384  AD空间13bit
1/4      25~50%         4096~8192   AD空间12bit
1/8      12.5~25%       2048~4096   AD空间11bit
1/16      6.25~12.5%    1024~2048   AD空间10bit
1/32    3.125~6.25%   512~1024     AD空间9bit
1/64    1.56~3.125%   256~512      AD空间8
1/128    0.78~1.56%     128~256    AD空间7
1/256  0.39~0.78%     64~128        AD空间6
1/512  0.195~0.39%   32~64          AD空间5
1/1024  0.1~0.195%     16~32        AD空间4
1/2048  0.05~0.1%     8~16           AD空间3
1/4096  0.025~0.05%  4~8            AD空间2
1/8192  0.01~0.025%  2~4            AD空间1bit
理想状态下，我们其实需要在任意一个1EV区间都得到等值的AD空间，这样才会让输出的图像符合人眼的对数习惯，显然全程的线性检测并不符合要求，光电元件后面应该存在一个对数放大器+线性AD，或者线性放大器+对数AD，这样下来，则会为每个1EV间隔提供10bit以上的AD精度。而对于这样一个对数变换部分的设计，可以有目的的偏重某个曝光区域，于是我在上面的帖子里，帮索尼YY了一个给暗部分配更大AD数据区间的方案，以尽可能延续暗部的性能，牺牲一部分亮部性能其实并不易被最终用户察觉到。佳能和索尼都使用了14bitAD，对应的动态范围（量程）小的一方，理应会得到更大的分辨率，但是佳能的表现恰好相反，故而我Y※※能的对数变换力度太小，以至于在AD上没有为小信号安排更多的数据空间所导致的，而在高光区域提供再多的AD数据空间也效果不明显，本身高光区的原始信号信噪比就很优良，更多的AD数据空间只会更多消除量化噪声。

2、说来惭愧啊，我的描述太不规范了，分量程的测量仪表，怎么会不改变量程呢，在这里道歉了。
对于AD，和模拟量程切换无关，同样是这14bit，配合前端的PGA(可以是纯粹的PGA，也可以改变AD的基准，也可以是前端电阻分压)，我们可以测量不同量程的模拟量。
转到相机问题上，同样14bit的输出，在不同的照度环境下，我们都要对应相同的宽容度，实际绝对的测量范围肯定是变化了，但是图像的宽容度不会变，这在佳能全系列单反、尼康的自研传感器上，都能找到相似的对应图表，只是相似的动态范围不能应用于全部ISO设置，我结合5D3的图，加上了一个理想化的图，理想化的图绝对不可能实际制造出来，但这只是为了说明我的观点。

3、第一级放大应该没有程控环节吧，我这么猜的。

登录后可直接显示原图

(0)

只看该作者

不看该作者

加入黑名单

返回顶部

个人图文集

个人作品集

第 416 帖

spot

陈年泡菜

泡网分: 33.646

主题: 47

帖子: 4121

2013-02-19 00:23

elfp 发表于 2013-2-18 23:53
sony本身的技术不好说，楼主所列的论文就是用以降低单像素的热噪声、并且尽量保持细节的，应该是符合楼主的描述和dxo的数据的。目前似乎只有sony是在raw（单次曝光）之前进行数字降噪的。

然而这个降噪原理本身，是通过对多帧数据进行分析后进行的，虽然从相机的角度是单次曝光，实际上是依赖高速采集的视频信息。另一个技术难点，就是抑制这个降噪过程中的motion blur，这已经是非常进阶的数字处理了。

热噪声是绝对不可能在单帧上处理好的，这也是常识了，要对信号和噪声建立一定的模型，必须要多帧数据支持。

我主帖里说明了，这个论文本身是针对实时图像的。但是ACF计算可以很容易从时间域转换为频率域，从而在单帧静止图像上起作用。这个算法框架完全适用于静止图像。

在单帧图像上的概念，相当于在一个小区域中进行判断，如果这个小区域的像素大部分表现为平缓过渡，但是有若干个出现单像素突变，很显然这有很大概率是随机噪声，只要将其进行平滑处理就可有效降噪。

我引用的论文中那两张效果图已经表示得很明显了。注意图中算法的输入，只是一个单帧图像。还可以注意右边上下两个小图队降噪前后的效果说明。

还可以注意左下说明的最后参与降噪计算的区域，一是比较暗，二是比较平缓，比如黑色的显示器屏幕，座椅靠背，大面积的阴影区域等。

本帖最后由 spot 于 2013-2-19 00:26 编辑

(0)

只看该作者

不看该作者

加入黑名单

返回顶部

个人图文集

个人作品集

第 415 帖

markinon

泡菜

泡网分: 1.609

主题: 18

帖子: 1615

2013-02-19 00:22

呵呵！
拉亮问题非佳能感光器可以拉出不错的画质，如iso 100拉3档得跟iso 800差不多的画质。但还是不如原生iso 800。

佳能就不行。因为其暗部拉亮就画质根本不可接受。

拉亮的意义何在？在于保留亮部细节，在于得到接近人眼或者胶卷看到的效果。

(0)

只看该作者

不看该作者

加入黑名单

返回顶部

个人图文集

个人作品集

第 414 帖

spot

陈年泡菜

泡网分: 33.646

主题: 47

帖子: 4121

2013-02-19 00:15

zwing55 发表于 2013-2-18 20:13
请教spot，这个说明5d3和d800动态范围的图是否正确？如果是D800这条曲线，是否可以认为：用ISO100拍夜景，后期调亮的效果比用高ISO比如ISO1600直接拍的画质要好？因为虽然低ISO画面偏暗，但由于低ISO动态范围大保存细节多，通过调亮仍然能得到这些细节。

spot 发表于 2013-2-18 22:48
...
2、他支持用20dB作为100%像素下可接受画质的信噪比下限。
...

嗯，纠正一个数据错误，又看了一下那个网站的内容，作者提出的100%像素下可用信噪比下限是SNR=20，相当于26dB，比我的20dB还要更严格

(0)

只看该作者

不看该作者

加入黑名单

返回顶部

个人图文集

个人作品集

第 413 帖

spot

陈年泡菜

泡网分: 33.646

主题: 47

帖子: 4121

2013-02-19 00:09

hybupt2005 发表于 2013-2-18 20:39
我想，spot引用这张图，恰恰证明说明索尼的低噪声AD运用了一致的降噪技术，并且是以单个像素为单位的，没有用边缘检测技术
原因就在于，框图里说这是列并AD转化，就是说如果SONY在一列的相邻两个像素进行联合降噪，势必造成垂直分辨率低于水平分辨率，而我们看到的分辨率测试中，没有看到这种现象，因此说明了降噪是以单个像素为单位的，而不是他所指的暗部边缘检测降噪。

至于如果spot说暗部边缘检测降噪可以再AD输出后进行，那么，这张图就不能成为他论证SONY传感器暗部边缘检测降噪的论据了。

我那个图并不能得出你的结论，因为它只包含了主读出路径的框图，并没有标出所有其它的辅助电路。

我前面提到过，在AD之后进行这种降噪处理，最多只要加一些行列寄存器，缓存一下数据就行了。比如算法需要检测周边32*32个像素，那么只要有一个33行的列寄存器作缓存就可以了，降噪处理可以在延迟32行读出后开始，这时降噪需要的数据都已经缓存起来了，后面就可以并行实时处理了。

这样最多只是增加了极其微小的一个读出延迟和一些存储器单元。其实就算是全部像素都缓存也只有几百M位，几十M字节，无论是成本还是难度对SONY都不是问题。

我引用的论文里已经说的很明确了，通过对暗部和ACF两个条件，这个降噪处理只用于平缓过渡的区域，并不会直接降低分辨率。
本帖最后由 spot 于 2013-2-19 00:17 编辑

(0)

只看该作者

不看该作者

加入黑名单

返回顶部

个人图文集

个人作品集

第 412 帖

spot

陈年泡菜

泡网分: 33.646

主题: 47

帖子: 4121

2013-02-18 23:58

zwing55 发表于 2013-2-18 20:13
请教spot，这个说明5d3和d800动态范围的图是否正确？如果是D800这条曲线，是否可以认为：用ISO100拍夜景，后期调亮的效果比用高ISO比如ISO1600直接拍的画质要好？因为虽然低ISO画面偏暗，但由于低ISO动态范围大保存细节多，通过调亮仍然能得到这些细节。

当然不可能，你可以用相机实际试一下。

这个网站应该是http://home_comcast_net/~NikonD70/GeneralTopics/Sensors_&_Raw/Sensor_Analysis_Primer/Sensor_Analysis_Primer.htm，这个内容我以前在5D3那个帖子里分析过。

1、他的指标计算方法，同样否定了DXO找0dB为信噪比下限的模型，认为这个下限太低，属于“工程”动态范围，没法得到可分辨的差异。他需要的是一个“摄影动态范围”，也就是对相机使用者有实际指导意义的参数。

2、他支持用20dB作为100%像素下可接受画质的信噪比下限。

3、他认为应该根据输出照片的观看条件调整这个下限，因此按8*10打印，25cm距离明视观看条件，对每个传感器得到一个与单个像素大小有关的模糊圈半径作为系数，然后把20dB除以这个系数得到每个相机的信噪比下限，以此计算相机的“摄影”动态范围。换句话说，由于D800分辨率高，他这个图上D800的噪声下限比5D3低，D800取的是10.25dB为下限，5D3取的是12.39dB为下限。

这个作者的前两条观点，和我一直以来的观点是完全一致的。

第三个观点，我不支持，很明显，摄影动态范围（或者我要使用的曝光宽容度这个概念），重点应该放在100%像素下画面能获得的细节上，输出条件和观看条件不会改变细节，输出的观看效果不可能受单一因素影响，比如相机和镜头的实际分辨率（并不等于像素密度）、后期调整方法、输出算法、输出设备质量等等很多其它因素影响，甚至会受到输出介质和观看光照条件的影响。显然这把动态范围这个指标的用途限制得太窄了。

因此，我的方法就只考虑1、2两点。用20dB为下限得到一个100%像素下可用的曝光宽容度。输出有关的分辨率问题通过实际分辨率指标去单独评价。

(0)

只看该作者

不看该作者

加入黑名单

返回顶部

个人图文集

个人作品集

第 411 帖

spot

陈年泡菜

泡网分: 33.646

主题: 47

帖子: 4121

2013-02-18 23:54

没有就是发表于 2013-2-18 19:21
你还真可乐，一块coms开成1000万像素跟开成10亿像素，都不用放大，就输出0.5V了

“模拟放大非但不会降低信噪比，反而会增加”
我真是无话可说了

呵呵，看来给你分析你是不会认同了，那只好给你看客观事实了

请问，你是否了解PGA（Programmable Gain Amplifier可编程增益放大器）？你是否知道它是一个模拟电路？我下面列举的事实，充分说明了SONY在它的传感器里内置了最大增益不等的PGA，请问，如果模拟放大不能改善信噪比，SONY公司脑子有病设计这个电路在传感器里面？

看一下我主帖里引用的SONY发布A900那个全幅芯片时的新闻稿，里面清楚写着，这个传感器内置了PGA。

再看一下IMX021的资料，里面明确说明内置了最大增益24dB（16倍）的PGA。另外还可以看我前面引用的框图，也明确提到了在AD转换之前的放大。

登录后可直接显示原图

(0)

只看该作者

不看该作者

加入黑名单

返回顶部

个人图文集

个人作品集

第 410 帖

elfp

资深泡菜

泡网分: 1.554

主题: 1

帖子: 1677

2013-02-18 23:53

louisschumacher 发表于 2013-2-18 09:42
理论上是可以做的，用更少的数据位去量化更大数据宽度的值，在声音编码中就有u-law, a-law来做非线性编码。
一般的sensor上的A/D不会这样去做，可能是因为成本，而且还有QE不能低。但在多重曝光的HDR 里面，就可以先把两个12-bit数据合成16-bit，然后用类似前面沧海兄说的分段线性化的方法区别处理暗部，中灰和亮部，然后再次压缩到12-bit。这样，这个新产生的12-bit就有更大的数据宽度。

sensor A/D一般也不会做的位数太高，没有太大意义，普通相机做到14-bit单次曝光的数据基本已经够了。但我也非常赞同前面莞蓝星兄的一个观点，最重要的还是单次曝光。

因为单次曝光的信噪比决定了这么多bits是否有用。从实际效果来看，目前的Canon就是没有把单次曝光的14-bit用足，最低的两个bits可能很多是噪声。而SONY相对要好一些，14-bit用的较为完整。

在高ISO的时候，因为噪声限已经很高了，噪声在不论Canon还是SONY的sensor上都占了6个或者8个bit的时候，最低的两个bit就没什么差距了。这也很容易理解的。也就是模拟增益带来的噪声已经掩盖过了背景热噪声。这种背景噪声属于几乎无序的运动，而且很难和细节区分开，所以要降背景噪声必然损失细节。所以我也不认为是SONY的sensor 片上降噪 ...

sony本身的技术不好说，楼主所列的论文就是用以降低单像素的热噪声、并且尽量保持细节的，应该是符合楼主的描述和dxo的数据的。目前似乎只有sony是在raw（单次曝光）之前进行数字降噪的。

然而这个降噪原理本身，是通过对多帧数据进行分析后进行的，虽然从相机的角度是单次曝光，实际上是依赖高速采集的视频信息。另一个技术难点，就是抑制这个降噪过程中的motion blur，这已经是非常进阶的数字处理了。

热噪声是绝对不可能在单帧上处理好的，这也是常识了，要对信号和噪声建立一定的模型，必须要多帧数据支持。

(0)

只看该作者

不看该作者

加入黑名单

返回顶部

个人图文集

个人作品集

第 409 帖

spot

陈年泡菜

泡网分: 33.646

主题: 47

帖子: 4121

2013-02-18 22:48

zwing55 发表于 2013-2-18 20:13
请教spot，这个说明5d3和d800动态范围的图是否正确？如果是D800这条曲线，是否可以认为：用ISO100拍夜景，后期调亮的效果比用高ISO比如ISO1600直接拍的画质要好？因为虽然低ISO画面偏暗，但由于低ISO动态范围大保存细节多，通过调亮仍然能得到这些细节。

这个网站应该是http://home_comcast_net/~NikonD70/GeneralTopics/Sensors_&_Raw/Sensor_Analysis_Primer/Sensor_Analysis_Primer.htm，这个内容我以前在5D3那个帖子里分析过。

1、他的指标计算方法，同样否定了DXO找0dB为信噪比下限的模型，认为这个下限太低，属于“工程”动态范围，没法得到可分辨的差异。他需要的是一个“摄影动态范围”，也就是对相机使用者有实际指导意义的参数。

2、他支持用20dB作为100%像素下可接受画质的信噪比下限。

3、他认为应该根据输出照片的观看条件调整这个下限，因此按8*10打印，25cm距离明视观看条件，对每个传感器得到一个与单个像素大小有关的模糊圈半径作为系数，然后把20dB除以这个系数得到每个相机的信噪比下限，以此计算相机的“摄影”动态范围。换句话说，由于D800分辨率高，他这个图上D800的噪声下限比5D3低，D800取的是10.25dB为下限，5D3取的是12.39dB为下限。

这个作者的前两条观点，和我一直以来的观点是完全一致的。

第三个观点，我不支持，很明显，摄影动态范围（或者我要使用的曝光宽容度这个概念），重点应该放在100%像素下画面能获得的细节上，输出条件和观看条件不会改变细节，输出的观看效果不可能受单一因素影响，比如相机和镜头的实际分辨率（并不等于像素密度）、后期调整方法、输出算法、输出设备质量等等很多其它因素影响，甚至会受到输出介质和观看光照条件的影响。显然这把动态范围这个指标的用途限制得太窄了。

因此，我的方法就只考虑1、2两点。用20dB为下限得到一个100%像素下可用的曝光宽容度。输出有关的分辨率问题通过实际分辨率指标去单独评价。

(0)

只看该作者

不看该作者

加入黑名单

返回顶部

个人图文集

个人作品集

第 408 帖

spot

陈年泡菜

泡网分: 33.646

主题: 47

帖子: 4121

2013-02-18 22:47

网络抽风，重复了 本帖最后由 spot 于 2013-2-18 22:57 编辑

(0)

只看该作者

不看该作者

加入黑名单

返回顶部

个人图文集

个人作品集

第 407 帖

hybupt2005

泡菜

泡网分: 0.172

主题: 12

帖子: 160

2013-02-18 20:39

markinon 发表于 2013-2-18 18:27
好吧，我也看到了此文，只是想提醒一下，这个跟你所说的暗部单独降噪无关。索尼此图意思是对比他的conventional sensor model的单次降噪的相对优势。索尼传统模式也就是跟今天佳能的类似。
我也找到了些佳能的，也有此步骤，呵呵。。。

我想，spot引用这张图，恰恰证明说明索尼的低噪声AD运用了一致的降噪技术，并且是以单个像素为单位的，没有用边缘检测技术
原因就在于，框图里说这是列并AD转化，就是说如果SONY在一列的相邻两个像素进行联合降噪，势必造成垂直分辨率低于水平分辨率，而我们看到的分辨率测试中，没有看到这种现象，因此说明了降噪是以单个像素为单位的，而不是他所指的暗部边缘检测降噪。

至于如果spot说暗部边缘检测降噪可以再AD输出后进行，那么，这张图就不能成为他论证SONY传感器暗部边缘检测降噪的论据了。

本帖最后由 hybupt2005 于 2013-2-18 20:41 编辑

(0)

只看该作者

不看该作者

加入黑名单

返回顶部

个人图文集

个人作品集

第 406 帖

zwing55

泡菜

泡网分: 0.017

主题: 2

帖子: 17

2013-02-18 20:13

请教spot，这个说明5d3和d800动态范围的图是否正确？如果是D800这条曲线，是否可以认为：用ISO100拍夜景，后期调亮的效果比用高ISO比如ISO1600直接拍的画质要好？因为虽然低ISO画面偏暗，但由于低ISO动态范围大保存细节多，通过调亮仍然能得到这些细节。 本帖最后由 zwing55 于 2013-2-18 20:19 编辑

登录后可直接显示原图

(0)

只看该作者

不看该作者

加入黑名单

返回顶部

个人图文集

个人作品集

第 405 帖

没有就是

陈年泡菜

泡网分: 42.741

主题: 37

帖子: 8768

2013-02-18 19:22

markinon 发表于 2013-2-18 18:02
老spot研究的深但特别倔强的，，呵呵。。还是让着点人家吧，，有些东西，就笑而不语即可，也给人家点颜面，。。

看在他推荐过我用一个软件的份上,我也不想认真计较了

(0)

只看该作者

不看该作者

加入黑名单

返回顶部

个人图文集

个人作品集

第 404 帖

没有就是

陈年泡菜

泡网分: 42.741

主题: 37

帖子: 8768

2013-02-18 19:21

spot 发表于 2013-2-18 18:14
呵呵，我不知道你到底要说什么，我试着猜测一下你的问题，给你分析一下：

1、你没理解ISO的含义，ISO定义成达到饱和的速度。ISO200就应该比ISO100速度快1倍，也就是说，1/2光照下，ISO200输出的数据，必须跟1光照下ISO100的输出数据相同。换句话说，原来ISO100下1光照输出为100，现在用户把相机设置成ISO200，那么1/2光照下输出必须为100，1光照下必须为200，必须放大，这是ISO定义的意义。

2、你没理解模拟放大的作用，这个非但不会降低信噪比，反而会增加（在放大器线性工作段内）

既然ISO200必须放大输出，那么就有两个选择，在AD转换之前放大（模拟放大），或是在AD转换之后简单乘以2（数字放大）。

模拟放大比数字放大总噪声小。

你还真可乐，一块coms开成1000万像素跟开成10亿像素，都不用放大，就输出0.5V了

“模拟放大非但不会降低信噪比，反而会增加”
我真是无话可说了

(0)

只看该作者

不看该作者

加入黑名单

返回顶部

个人图文集

个人作品集

第 403 帖

markinon

泡菜

泡网分: 1.609

主题: 18

帖子: 1615

2013-02-18 18:27

好吧，我也看到了此文，只是想提醒一下，这个跟你所说的暗部单独降噪无关。索尼此图意思是对比他的conventional sensor model的单次降噪的相对优势。索尼传统模式也就是跟今天佳能的类似。
我也找到了些佳能的，也有此步骤，呵呵。。。

spot 发表于 2013-2-18 18:24
再有人搞不懂SONY传感器是怎么工作的，ISO放大是怎么实现的，抬头看看我主贴里引用的SONY资料。

其中在AD转换的上面写的很清楚了，在噪声叠加之前放大和AD转换。

本帖最后由 markinon 于 2013-2-18 18:30 编辑

(0)

只看该作者

不看该作者

加入黑名单

返回顶部

个人图文集

个人作品集

第 402 帖

spot

陈年泡菜

泡网分: 33.646

主题: 47

帖子: 4121

2013-02-18 18:24

再有人搞不懂SONY传感器是怎么工作的，ISO放大是怎么实现的，抬头看看我主贴里引用的SONY资料。

其中在AD转换的上面写的很清楚了，在噪声叠加之前放大和AD转换。

(0)

只看该作者

不看该作者

加入黑名单

返回顶部

个人图文集

个人作品集

第 401 帖

< 返回版块列表

回复主题：通过一篇SONY论文分析SONY传感器DXO暗部信噪比很高的原因

功能受限

游客无回复权限，请登录后再试

回复主题： 通过一篇SONY论文分析SONY传感器DXO暗部信噪比很高的原因

回复主题：通过一篇SONY论文分析SONY传感器DXO暗部信噪比很高的原因