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
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aboutmod 发表于 2013-2-14 13:27
大家都明白富士高感相对较好的原因，c坛还是n坛还是从前的微单坛子早都定论了，建议回头翻看。
大家都明白了，难道索尼不明白？索尼为啥不升级下固件把俺手里的nex5的高感提高到xpro的水平？？
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没有优势 。
所以spot饭不香睡不好找资料码字，要推翻推倒各评测机构。
从一开始说dxo动态范围算法就是荒谬（被我给推导证明了），现在转换思路 ，默认dxo算法没问题，开始说索尼暗光好的表现是raw涂沫的结果了。
他就是始终保护着佳能或者手中二手佳能器材而已
所以spot饭不香睡不好找资料码字，要推翻推倒各评测机构。
从一开始说dxo动态范围算法就是荒谬（被我给推导证明了），现在转换思路 ，默认dxo算法没问题，开始说索尼暗光好的表现是raw涂沫的结果了。
他就是始终保护着佳能或者手中二手佳能器材而已
摄交名流 发表于 2013-2-14 13:18
谢谢解答！那依LZ说现在的佳能的传感器技术还有什么领先优势么？是不是已经被对手追平甚至反超了呢？
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无位置传感器 发表于 2013-2-14 13:17
nex5的高感比富士的xpro1差远啦。
大家都明白富士高感相对较好的原因，c坛还是n坛还是从前的微单坛子早都定论了，建议回头翻看。
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aboutmod 发表于 2013-2-14 13:14
不过有一点点疑问了，97年的论文到今天付诸实践的可能性有多大。...
你看一下我引用的论文标题，这篇论文是2007年11月的。
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spot 发表于 2013-2-14 13:13
首先必须明确，180nm工艺在今天根本不算先进，也是SONY根据自己需要选择的。这个180nm工艺本身对佳能也没有太大难度，我看chipworks的资料，佳能的S100用的就是180nm工艺。
其次，在目前6微米的像素大小（全幅2000万像素级别），CMOS传感器的物理性能，确实跟这个工艺参数关系不大。比如说无隙微透镜，还有现在热门的铜导线技术（能有效降低电路层厚度，增加感光效率），以及像素结构等等，对传感器性能影响更大。
工艺提高也是有好处的，一个是有利于提高像素密度。佳能如果要出4000万以上的顶级机，估计就要提高工艺参数了。再一个就是有利于集成数字电路，这个我认为也是有意义的。
总之，我觉得佳能确实比较保守，也许还是竞争压力不够大吧
谢谢解答！那依LZ说现在的佳能的传感器技术还有什么领先优势么？是不是已经被对手追平甚至反超了呢？
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gout100 发表于 2013-2-14 13:12
第二作者的那个归属不是法国的一家公司，而是赫赫有名的巴黎综合理工的一个实验室
这个真不知道，看见法语就头痛了
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摄交名流 发表于 2013-2-14 12:55
C版中终于又现牛贴！
LZ是真正的器材派——器材之学理研究派。再赞！请LZ解答一下，近来广为传播的佳能传感器工艺落后于索尼的问题，就是那个什么500与180工艺的差别之类。俺是文科男，不懂这个问题，看佳能高层在接受记者提问时，也木有反驳这个传言，只是说图像的效果不仅仅取决于传感器的工艺，还有其他很多方面云云……貌似默认了在这方面的落后呀？弄得俺都已经对佳能信心不足了……
首先必须明确，180nm工艺在今天根本不算先进，也是SONY根据自己需要选择的。这个180nm工艺本身对佳能也没有太大难度，我看chipworks的资料，佳能的S100用的就是180nm工艺。
其次，在目前6微米的像素大小（全幅2000万像素级别），CMOS传感器的物理性能，确实跟这个工艺参数关系不大。比如说无隙微透镜，还有现在热门的铜导线技术（能有效降低电路层厚度，增加感光效率），以及像素结构等等，对传感器性能影响更大。
工艺提高也是有好处的，一个是有利于提高像素密度。佳能如果要出4000万以上的顶级机，估计就要提高工艺参数了。再一个就是有利于集成数字电路，这个我认为也是有意义的。
总之，我觉得佳能确实比较保守，也许还是竞争压力不够大吧
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达达的天使 发表于 2013-2-14 13:01
索尼性价比不高
看什么机器了。nex5你用过么？比同价位600d强太多。加镜头400g
蔡司镜头用过么？全世界自动对焦的蔡司头只有索尼有。
我第一次买nex5就是一个报社摄影记者推荐的。他说nex高感太好，又很轻巧，5d2很少用了
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Enol 发表于 2013-2-14 09:00
我看很多帖子，都说NEX3、NEX5系列的高感比60D等佳能的APS-C幅机的高感要好？
nex5比600d高感好太多。两个我都用过
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C版中终于又现牛贴！
LZ是真正的器材派——器材之学理研究派。再赞！请LZ解答一下，近来广为传播的佳能传感器工艺落后于索尼的问题，就是那个什么500与180工艺的差别之类。俺是文科男，不懂这个问题，看佳能高层在接受记者提问时，也木有反驳这个传言，只是说图像的效果不仅仅取决于传感器的工艺，还有其他很多方面云云……貌似默认了在这方面的落后呀？弄得俺都已经对佳能信心不足了……
LZ是真正的器材派——器材之学理研究派。再赞！请LZ解答一下，近来广为传播的佳能传感器工艺落后于索尼的问题，就是那个什么500与180工艺的差别之类。俺是文科男，不懂这个问题，看佳能高层在接受记者提问时，也木有反驳这个传言，只是说图像的效果不仅仅取决于传感器的工艺，还有其他很多方面云云……貌似默认了在这方面的落后呀？弄得俺都已经对佳能信心不足了……
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markinon 发表于 2013-2-14 12:04
换另一个角度，说的更清楚一些：
假设索尼、尼康，跟佳能的放大器噪声水平相同，也就是刚才的d1=d2，那么必然有
K*(n2-n1)=0
因此n2=n1
也就是说，只要ISO6400下0.64%对应的信噪比5D3和D600一样，假设放大器噪声水平相同，那么必然有ISO100下在0.01%两机对应的噪声相同。
现在D600在DXO的测试结果上，最暗部噪声远远小于5D3，只有一个结论：
D600也使用了我主贴中介绍的类似算法，在暗部进行了数字降噪处理，得到了一个极低的噪声，但是ISO放大后，输出亮度超出了算法的设定范围，不再进行降噪处理，自然也就回归了正常数值，变成跟5D3基本相同了。
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markinon 发表于 2013-2-14 12:04
楼主长篇大论中心意思就一个。
索尼感光器不是低感读取噪声低，能识别更低的暗部么，那么为何在高感时候没有比佳能更好的表现呢？他就断定索尼低感是涂沫了。
看full snr图可以明了此问题。
由图可知，d600的iso 100, iso 6400都比较平行，也是相对佳能5d3的iso 100更趋近理想的直线的。
只有佳能5d3在iso 100弱光时候出现了很大的弯曲。
这只说明了一件事情，就是佳能感光器读取噪声大，低感暗部识别能力弱（这样也就动态范围必定差）。并非说明索尼感光器有什么异常。
而到了iso 6400后，都只能识别到0.32%的灰阶，也就是这时候放大电路（高感就是电路放大）噪声淹没了iso 100时候同等曝光信号。也就是高感噪声还是电路噪声起着决定性作用。低感时候索尼感光器表现出了跟高感平行的表现，佳能则表现出了曲折，一般认为佳能ADC(模数转换电路）外置引起。
这个问题算个技术问题，我回复你一下
就拿你的图说话，你认为D600在ISO100时的暗部信噪比高，是因为物理上的传感器噪声小，好的，按你说的给你简化计算一下：
假设ISO100是0.01%灰度比例对应的信号是S，D600的噪声是n1，5D3的噪声是n2
那么D600的SNR=S/n1，5D3的SNR是S/n2，因为D600这时的SNR远远高于5D3（5D3都变负的不知多少了
），所以必然n1<<n2。现在是ISO6400，曝光量还是一样的，放大倍数假设是K=64，现在变成了0.64%灰度比例，噪声是不会变的，一起都被放大了，另外叠加了放大器噪声，假设D600的放大器噪声是d1，5D3的放大器噪声是d2，那么现在的信噪比是：
D600的SNR=K*S/(K*n1+d1)，5D3的SNR=K*S/(K*n2+d2)
信号还是一样的，只要比分母的噪声部分就行了，那么D600和5D3的噪声差是：
(K*n2+d2)-(K*n1+d1)=K(n2-n1)+(d2-d1)
看看你画的图，图上ISO6400下D600和5D3的信噪比曲线几乎完全一样，也就是
K(n2-n1)+(d2-d1)=0
d1-d2=64*(n2-n1)
请问，你相信5D3的放大器噪声，要比D600小64倍的读出噪声差吗？
实际上，你要是看看ISO12800，ISO25600，结果也是类似的，看来随着ISO提高，5D3和D600的放大器噪声差距越来越大
请问，索尼、尼康，那么先进的半导体技术，你相信他们做出的放大器是这么烂吗？
所以，结论很清楚， 那个ISO100的最暗部信噪比，根本就是假的，不是物理上的，是数字处理的结果。
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楼主长篇大论中心意思就一个。
索尼感光器不是低感读取噪声低，能识别更低的暗部么，那么为何在高感时候没有比佳能跟低感一样明显好的表现呢？他就断定索尼低感是涂沫了。
看full snr图可以明了此问题。
由图可知，d600的iso 100, iso 6400都比较平行，也是相对佳能5d3的iso 100更趋近理想的直线的。
只有佳能5d3在iso 100弱光时候出现了很大的弯曲。
这只说明了一件事情，就是佳能感光器读取噪声大，低感暗部识别能力弱（这样也就动态范围必定差）。并非说明索尼感光器有什么异常。
而到了iso 6400后，都只能识别到0.32%的灰阶，也就是这时候放大电路（高感就是电路放大）噪声淹没了iso 100时候同等曝光信号。也就是高感噪声还是电路噪声起着决定性作用。低感时候索尼感光器表现出了跟高感平行的表现，佳能则表现出了曲折，一般认为佳能ADC(模数转换电路）外置引起。
本帖最后由 markinon 于 2013-2-14 12:16 编辑
索尼感光器不是低感读取噪声低，能识别更低的暗部么，那么为何在高感时候没有比佳能跟低感一样明显好的表现呢？他就断定索尼低感是涂沫了。
看full snr图可以明了此问题。
由图可知，d600的iso 100, iso 6400都比较平行，也是相对佳能5d3的iso 100更趋近理想的直线的。
只有佳能5d3在iso 100弱光时候出现了很大的弯曲。
这只说明了一件事情，就是佳能感光器读取噪声大，低感暗部识别能力弱（这样也就动态范围必定差）。并非说明索尼感光器有什么异常。
而到了iso 6400后，都只能识别到0.32%的灰阶，也就是这时候放大电路（高感就是电路放大）噪声淹没了iso 100时候同等曝光信号。也就是高感噪声还是电路噪声起着决定性作用。低感时候索尼感光器表现出了跟高感平行的表现，佳能则表现出了曲折，一般认为佳能ADC(模数转换电路）外置引起。
本帖最后由 markinon 于 2013-2-14 12:16 编辑
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clearwater 发表于 2013-2-14 10:51
众多佳黑都自称是佳能用户，我想笑，，都2013年，你还在用这么低级的技俩
大叔，550D的低感画质杠杠的吧！
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hybupt2005 发表于 2013-2-14 11:45
“列并行的计算”的问题就来了，既然是边缘检测（二维），就不能使用某一行的数据（一维），除非所有边缘一定是跟行垂直的
因为要做边缘检测，边缘的方向是任意的，因此最少也是一个点和周边点的2维DCT，这就要求跨行（二维）的FFT或者DCT运算
因此列并行的FFT计算的说法很难成立，才有了我的100万个FFT电路的估算。
最后想说明一下，一直很佩服spot的学识水平和严谨的作风，无意质疑spot兄的观点，只是讨论。
呵呵，我也是纯讨论，因为这篇论文里确实没提到SONY的电路是怎么设计的
关于你说的这个问题，不知你注意没有，我前面说过SONY是有内置全行列寄存器的，也就是说，用来计算的原始数据是早就存好的，只要设置一个延迟（看到底要处理周边多少个像素），就可以完全开始实时列并行处理。
很显然，内置一个几十M的16位存储器，这个对SONY完全没有任何难度。而且，这个存储器还可以有很多别的用处。
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spot 发表于 2013-2-14 11:32
你这个估算不太合理。
实际上，按照索尼传感器的结构，所有像素都是列并行的，也就是按列串行读出，因此顶天最多也只要做列并行的计算就行了，也就是最多几千个FFT电路。
现在商用DSP里的FFT处理轻易达到几百M的速度，在传感器里也完全用不着，列读出的速度不过是几十K而已，因此完全可以用几个工作在比如20M的共享处理单元之类的设计，以SONY的数字电路能力，我认为这些都不是问题。
另外，CMOS最初的一个宣传优势就是可以很容易跟数字电路集成，这是一个大方向问题，SONY绝对是把很多数字处理功能往传感器里放，这个方向上它的确跟佳能很不一样。
不过，我确实也没有电路设计方面的资料，所以这些最多也就是合理猜测。
“列并行的计算”的问题就来了，既然是边缘检测（二维），就不能使用某一行的数据（一维），除非所有边缘一定是跟行垂直的
因为要做边缘检测，边缘的方向是任意的，因此最少也是一个点和周边点的2维DCT，这就要求跨行（二维）的FFT或者DCT运算
因此列并行的FFT计算的说法很难成立，才有了我的100万个FFT电路的估算。
最后想说明一下，一直很佩服spot的学识水平和严谨的作风，无意质疑spot兄的观点，只是讨论。
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你这问得好。
楼主的中心质疑，我也注意到的一个问题，就是佳能在iso 100时候弱光不行（读取噪声大），索尼的非常好。
而高感（加入电路放大，同样有电路噪声）时候无论索尼还是佳能就非常接近了。这时候哪一个也不能识别很低的亮度了，读取噪声远大于信号了。
这本有解释：就是索尼感光器的ADC是内置，佳能的不是。
楼主这是攻击dxo动态范围算法不行换思路了。
楼主一开始不清楚缩图提高动态范围的本质(暗部信噪比提高)。这下知道了就开始换思路，来说索尼暗部是涂沫出来！
这下dxo幸免spot一动，可索尼感光器要遭殃了！呵呵。相机直出raw应当进行模式噪声减除工作。我想所有相机做这样事情。
楼主的中心质疑，我也注意到的一个问题，就是佳能在iso 100时候弱光不行（读取噪声大），索尼的非常好。
而高感（加入电路放大，同样有电路噪声）时候无论索尼还是佳能就非常接近了。这时候哪一个也不能识别很低的亮度了，读取噪声远大于信号了。
这本有解释：就是索尼感光器的ADC是内置，佳能的不是。
楼主这是攻击dxo动态范围算法不行换思路了。
楼主一开始不清楚缩图提高动态范围的本质(暗部信噪比提高)。这下知道了就开始换思路，来说索尼暗部是涂沫出来！
这下dxo幸免spot一动，可索尼感光器要遭殃了！呵呵。相机直出raw应当进行模式噪声减除工作。我想所有相机做这样事情。
hybupt2005 发表于 2013-2-14 11:15
1.如果在外面的降噪，C，N，S都能有，已经不是SONY传感器的特有的问题
2.“暗部很少，所以不影响运算量”，这句话只说明了对运算量的影响，但是在设计电路的时候，谁知道一张照片的暗部有多少，只能按照全像素来进行电路设计啊。
3.ACF不只是FFT，还有乘法运算，这部分电路咱先不说，单单是讨论FFT电路的问题。
4.32FFT的电路复杂度不高是不假，但是D800的3600万个点，或者D600的2400万点的FFT运算
首先这些FFT运算不可能是串行运算，因为那样处理延时太大，如果是并行运算，那需要100万个左右个32点FFT电路，如此庞大的电路设计在CMOS里可能吗？
5.要是说有空间增加这些FFT电路，SONY不傻，还不如用这些晶体管增加AD精度或者增加感光面积，sopt兄你说是不？
6.退一步说，这些32点FFT的电路肯定相机的处理器里面有，那为何不在相机的处理器里面做，非要在CMOS里面做？
7.从宏观上来说，CMOS负责感光和量化，相机处理器负责数字信号处理，本来就是各施其职，硬要把一部分数字信号处理放在CMOS里面，倒行逆施，SONY不傻，绝对不会做出这种事情吧，sopt兄你说是不？
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hybupt2005 发表于 2013-2-14 11:15
1.如果在外面的降噪，C，N，S都能有，已经不是SONY传感器的特有的问题
2.ACF不只是FFT，还有乘法运算，这部分电路咱先不说，单单是讨论FFT电路的问题的话
3.最关键的是32FFT的电路复杂度不高是不假，但是D800的3600万个点，或者D600的2400万点的FFT运算
首先这些FFT运算不可能是串行运算，因为那样处理延时太大，如果是串行运算，那需要100万个左右个32点FFT电路，如此庞大的电路设计在CMOS里可能吗？
4.要是说有空间增加这些FFT电路，SONY不傻，还不如用这些晶体管增加AD精度或者增加感光面积，sopt你说是不？
5.退一步说，这些32FFT的电路肯定相机的处理器里面有，那为何不在相机的处理器里面做，非要在CMOS里面做？
6.从宏观上来说，CMOS负责感光和量化，相机处理器负责数字信号处理，本来就是各施其职，硬要把一部分数字信号处理放在CMOS里面，倒行逆施，SONY不傻，绝对不会做出这种事情吧，sopt你说是不？
你这个估算不太合理。
实际上，按照索尼传感器的结构，所有像素都是列并行的，也就是按列串行读出，因此顶天最多也只要做列并行的计算就行了，也就是最多几千个FFT电路。
现在商用DSP里的FFT处理轻易达到几百M的速度，在传感器里也完全用不着，列读出的速度不过是几十K而已，因此完全可以用几个工作在比如20M的共享处理单元之类的设计，以SONY的数字电路能力，我认为这些都不是问题。
另外，CMOS最初的一个宣传优势就是可以很容易跟数字电路集成，这是一个大方向问题，SONY绝对是把很多数字处理功能往传感器里放，这个方向上它的确跟佳能很不一样。
不过，我确实也没有电路设计方面的资料，所以这些最多也就是合理猜测。
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spot 发表于 2013-2-14 10:45
当然放在外面是可能的，但如果需要的话，这也不是太大的问题。
首先只需要对暗部的像素作这个处理，就大大减少了数量。其次，ACF主要就是作傅利叶展开，FFT现在的专用硬件处理电路已经很成熟，如果在传感器里集成进去，我认为不会有很严重的的设计问题。
1.如果在外面的降噪，C，N，S都能有，已经不是SONY传感器的特有的问题
2.“暗部很少，所以不影响运算量”，这句话只说明了对运算量的影响，但是在设计电路的时候，谁知道一张照片的暗部有多少，只能按照全像素来进行电路设计啊。
3.ACF不只是FFT，还有乘法运算，这部分电路咱先不说，单单是讨论FFT电路的问题。
4.32FFT的电路复杂度不高是不假，但是D800的3600万个点，或者D600的2400万点的FFT运算
首先这些FFT运算不可能是串行运算，因为那样处理延时太大，如果是并行运算，那需要100万个左右个32点FFT电路，如此庞大的电路设计在CMOS里可能吗？
5.要是说有空间增加这些FFT电路，SONY不傻，还不如用这些晶体管增加AD精度或者增加感光面积，sopt兄你说是不？
6.退一步说，这些32点FFT的电路肯定相机的处理器里面有，那为何不在相机的处理器里面做，非要在CMOS里面做？
7.从宏观上来说，CMOS负责感光和量化，相机处理器负责数字信号处理，本来就是各施其职，硬要把一部分数字信号处理放在CMOS里面，倒行逆施，SONY不傻，绝对不会做出这种事情吧，sopt兄你说是不？
本帖最后由 hybupt2005 于 2013-2-14 11:22 编辑
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我可没说过我自己是佳能用户
clearwater 发表于 2013-2-14 10:51
众多佳黑都自称是佳能用户，我想笑，，都2013年，你还在用这么低级的技俩
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