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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spot 发表于 2013-2-19 20:28
呵呵，我才理解你的思路，你的错误根源在这里
你以为，不论多少像素大小，传感器输出的模拟信号电压，都应该调整成一样的？
你是真的不懂还是在装傻？从光子令电子能态发生改变开始，到A/D转换输入端，必须整成标准电压，一块CMOS开成1000万像素跟开成1亿像素，单像素接收的光子差10倍，电信号强度就差10倍，既然到A/D转换输入端必须整成标准电压，那么就意味着信号增益差10倍，一亿像素那个CMOS从光信号到A/D端的增益要比1000万那个的增益大10倍，这么简单的道理你都不懂？
DXO网站在讨论躁声的时候说了3个来源：光子，电子热躁，还有一个就是非线性，你回去好好看看。什么叫可以认为是线性？
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460 帖
fasciae 发表于 2013-2-19 18:56
楼主，用rawdigger来看，佳能的14bitRAW，其中最低的几个bit根本就是摆设。2048以下几乎就没有数据了。佳能5D3,6D,1DX，RGB的14bit灰度的有效数据范围几乎都是2048-15500。
对应D800，D4，则是0-16384.D600要差一些，是0-15800左右，但这个差异可以忽略。
A99是512-16384。但显然a99的RAW是有损压缩的，解码后，出现了超出14bit上限的情况。估计就是那种1个15bit+若干个11bit的储存模式（类似a77的位数多些）
我认真看了看数据。A99的暗部波动真不如D600好。单透确实损失了动态范围。
...
呵呵，这个2048只是一个固定的偏移量，其用途是在内部计算时避免小信号精度损失。你如果看RAW文件里的数据就清楚了，饱和时的数据也不是16384，也加上了2048
，因此转换的时候直接减掉这个偏移量就可以了。本帖最后由 spot 于 2013-2-19 20:52 编辑
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459 帖
没有就是 发表于 2013-2-19 15:01
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.
呵呵，我才理解你的思路，你的错误根源在这里
你以为，不论多少像素大小，传感器输出的模拟信号电压，都应该调整成一样的？
你对传感器的实际结构太不了解了。
像素输出电压，完全可以在一个比较大的范围内变化，输出100mV到2000mV都有，像素大的输出电压可以大也可以小，像素小的输出电压也可以小也可以大，相同像素的输出电压都可以设计成不一样的，输出电压跟像素大小没有精确的关系，根本不存在你说的，像素小就需要更大的放大倍数，输出相同电压
传感器相同光照下达到相同的输出，是指的数字信号，是经过AD转换以后的，AD转换时的参考电压是要根据像素输出电压设计的，在不同传感器之间，根本不存在需要相同的模拟电压信号，才能达到相同的数字信号这种关系。
另外，再给你纠正一个，在传感器里，放大器被视为完全工作在线性段，因非线性引起的误差，只有在接近饱和时才能看到，正常范围内其影响完全可以忽略。
还是给你看看SONY传感器的几个数据，这些输出充分说明了，像素小的传感器，根本不需要输出相同的电压，完全可以工作在较低的电压上，因此根本也不需要额外的放大倍数。
前面给你看过IMX021的参数，单个像素大小是5.49um，像素输出的饱和电压是1100mV。
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458 帖
markinon 发表于 2013-2-19 20:00
这个，，不是那个公式，呵呵。。。不多说了怕你砸了你的一滴叉。。。
我就是看到很多相互矛盾的说法和现象才特别关注这类话题的。
我认为1DX的暗光表现是目前最好的。不服，欢迎上片PK。
但是，连LZ也在说佳能传感器的暗部表现不好。
通过学习，俺现在初步明白了问题所在：佳能传感器的暗部表现的确不如索尼的，但如果有充分的曝光（达到中亮范围），佳能的表现可能更好。
这就可以解释为什么暗部表现不好的佳能感光器可以有很好的暗光拍摄效果。
下面这个兔子就当回擂主，希望有片子把它打下擂台。
拍摄及后期参数：1DX，ISO12800，1秒，RAW格式用DPP转，选用风光曲线，加2/3档亮度。
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457 帖
西山邻语 发表于 2013-2-19 20:01
虽然俺不懂数码图形原理，但显然，图形不是单个原始像素的简单拼接。
囧，您就别添乱了。
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456 帖
elfp 发表于 2013-2-19 19:57
嗯，从您这个流程图上看input确实是单桢图像。不过我想，这样的流程在后期都完全可以实现，并不是sony独有的在Raw图像之前就使用的降噪手段。毕竟如果每个像素已经成型，那么噪声和图像信息就永久的被封在一起、很难再次分离了。
虽然俺不懂数码图形原理，但显然，图形不是单个原始像素的简单拼接。
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455 帖
西山邻语 发表于 2013-2-19 19:56
别以为都说些信号处理的公式、术语，俺这样的技术白痴就不明白你们争论的要点在哪里了。
LZ一直致力于发现索尼暗部表现好的原因，你一直致力于证实佳能暗部表现不好。其实，你俩说的是一回事儿。
另外，你曾经成功地用公式推导的方法证实了缩图可以降噪。
这个，，不是那个公式，呵呵。。。不多说了怕你砸了你的一滴叉。。。
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454 帖
spot 发表于 2013-2-19 00:23
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。
嗯，从您这个流程图上看input确实是单桢图像。不过我想，这样的流程在后期都完全可以实现，并不是sony独有的在Raw图像之前就使用的降噪手段。毕竟如果每个像素已经成型，那么噪声和图像信息就永久的被封在一起、很难再次分离了。
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453 帖
markinon 发表于 2013-2-19 19:49
如果符合dxo测试结果的话，应该证明不了。无论信噪，还是可识别层次，在哪个亮度级别，都不行https://forum.xitek.com/forum-redirect-goto-findpost-ptid-1125105-pid-45919107.html
别以为都说些信号处理的公式、术语，俺这样的技术白痴就不明白你们争论的要点在哪里了。
LZ一直致力于发现索尼暗部表现好的原因，你一直致力于证实佳能暗部表现不好。其实，你俩说的是一回事儿。
另外，你曾经成功地用公式推导的方法证实了缩图可以降噪。
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452 帖
louisschumacher 发表于 2013-2-19 10:16
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 ...
同您探讨一下，虽然我不是sony的工作人员，所以以下纯粹猜测：）
俺觉得sony的结构图上就是指的纯单像素降噪。从工艺上来说，sony刚刚实现了stacked cmos，将电路完全做在像素的下面，应该是有充足的空间放置电路的。另外sony的cmos工艺远远比佳能的领先（佳能至今还在使用500nm工艺），换句话说就是有能力在cmos的像素之下塞进足够复杂的电路。（＊参考：http://www-isl_stanford_edu/~abbas/group/papers_and_pub/chiao_thesis.pdf这里面提到Since there is a lower bound on practical pixel sizes imposed by the wavelength of light, imaging optics, and dynamic range considerations, this problem diminishes as CMOS technology scales down to 0:181m and below.）
当然您说的那种降噪方法是可行的，而且应该是比较容易量产化的。
下面就是更细节一点的：
从技术角度讲，实现那篇paper的电路本身不需要非常复杂，其中最大的难点应该是每像素下面要铺一个ACF filter。当然这也不是不可能，不过实现难度可比buffer大多了。假设我们不采用ACF filter，而是直接取多桢平均，那么实际实现不需要每像素下面做一个n像素的buffer，而是可以做一个moving average的filter，这个只需要少量元件就可以实现。更别说现在顶尖的图像处理引擎的数据处理能力、缓存和总线速度完全有能力直接做这个操作。
说说Sony吧，在sony自己的whitepaper上明确指出Sony对像素分别做出ADC以及两个CDS（Correlated Double Sampling）滤镜——分别是模拟和数字的，很明显，是一个多桢降噪技术，但是确实比较简单：
A digital correlated double sampling circuit employs three registers and a single clock signal to sample the output of a charge transfer device.
随着数字技术的发展和处理速度的大幅提高，现在cmos的一个发展方向就是依赖高速度和数字处理来得到更高水平的图像，另外一个应用则是spot提过的多重曝光以增加动态。
＊CDS是最简单的多桢降噪手段：
Correlated double sampling is perhaps the simplest example of how multiple image acquisitions within one integration can improve image quality. With digital CDS, FPN due to comparator offset and reset transistor threshold voltage and reset temporal noise are greatly reduced.
＊＊更正：Sony的技术资料上来看他并没有实现每个像素一个ADC（虽然宣传资料上有这么吹），至多是column ADC，但是仍然比传统的CMOS更多ADC，想来是为了简化CDS电路。具体见
http://pro_sony_com/bbsccms/assets/files/cat/camsec/solutions/E_CMOS_Sensor_WP_110427.pdf
http://www_vodtech_eng_br/Baixar/Catalogos%20Diversos%20part%201/part%201/CCD_CMOS_WhitePaper.pdf
本帖最后由 elfp 于 2013-2-19 20:12 编辑
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451 帖
西山邻语 发表于 2013-2-19 19:33
有点儿意思，有点儿意思！
LZ在分析为什么索尼暗部表现好，fasciae在解释为什么佳能中亮部表现好。
如果符合dxo测试结果的话，应该证明不了。无论信噪，还是可识别层次，在哪个亮度级别，都不行https://forum.xitek.com/forum-redirect-goto-findpost-ptid-1125105-pid-45919107.html
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450 帖
有点儿意思，有点儿意思！
LZ在分析为什么索尼暗部表现好，fasciae在解释为什么佳能中亮部表现好。
LZ在分析为什么索尼暗部表现好，fasciae在解释为什么佳能中亮部表现好。
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449 帖
fasciae 发表于 2013-2-19 18:56
楼主，用rawdigger来看，佳能的14bitRAW，其中最低的几个bit根本就是摆设。2048以下几乎就没有数据了。佳能5D3,6D,1DX，RGB的14bit灰度的有效数据范围几乎都是2048-15500。
对应D800，D4，则是0-16384.D600要差一些，是0-15800左右，但这个差异可以忽略。
A99是512-16384。但显然a99的RAW是有损压缩的，解码后，出现了超出14bit上限的情况。估计就是那种1个15bit+若干个11bit的储存模式（类似a77的位数多些）
我认真看了看数据。A99的暗部波动真不如D600好。单透确实损失了动态范围。
而且从RawDigger来看。ACR解码佳能RAW的时候，RAW上设定黑点，可以适当比默认值高些。2048以下的数值，从导出的统计来看，是完全没有价值的。
但佳能也不是完全没有优势，从IR这个图，从第四深色的灰块开始，就已经比尼康的信息量烧大了，索尼就落后更多。 到第五深色的灰块，色阶梯度的优势扩大到10%，越亮优势越大。这个地方，一般就是人像照片中相对较暗的部分
所以人像拍摄中，中灰部分（一般JPG读数160-230），佳能在RAW层面的灰度确实有优势。
但在暗部（一般JPG读数50以下）佳能RAW能再挖掘出来的细节就要少多了。
但这里有个很特别的相机D600。D600的暗部比别的机器多只几十的数值（估计是曝光误 ...
这才对嘛，科学这玩意光靠推理太偏颇，要有实验和测量数据来作为支撑。那种拍拍脑袋，找几篇论文就能推翻的不是应用科学。
能否测一下leica M9和5D2的raw。
看来佳能不光暗部没灰阶，连高光处都少东西啊。 本帖最后由 identify 于 2013-2-19 19:34 编辑
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沧海0411 发表于 2013-2-19 17:50
放大倍数越大，信噪比会越恶劣，这是经典理论，是没错的，但理解上要分开来看。
对于放大器来说，放大不会提高前端输入信号的信噪比，而且经过放大，会将放大器自身的噪声混叠进去，增益越大，混叠的越严重，但这只局限在放大器这个孤岛上的输入输出信噪比的改变。
对于相机来说，放大器前端传感器输出信号的信噪比是压倒性的，因为相对放大器的噪声来说，传感器的噪声是压倒性的，现在很容易制作出低噪声放大器，以致于在一定的增益范围内，放大器所提供的噪声相对传感器来说几乎可以忽略不计，当然增益不能过大，否则恶化就会出现了。
正是因为放大器在一定增益范围内不会恶化传感器输出信号的信噪比，为了解决小信号情况下AD端采样误差偏大的问题，故而采用了低噪声放大器，把小信号放大，搬移到可以带来足够采样精度的较高数据区间，于是AD的量化噪声就被消除了，故而楼主说的使用了放大器提高了信噪比，其实是说提升了整体系统的信噪比，而不是说在放大器环节上提升了传感器原始信号的信噪比。
当然这也是一个折中做法，核心还是传感器本身，后级其实还是很难提升原始信号的信噪比的，现在更多要做的，就是在放大器噪声没有显著影响系统的时候，进一步降低AD的小信号量化误差
A/D转换有一个工作区间,任何信号都要经过放大/衰减处理到这个工作区间才能得到最佳的模数转换效果,这是最基本的常识.如果不这么做,出的问题就不是信噪比那么简单了,而是更严重的信号丢失/失真的问题.楼主拿这个PGA来讨论信噪比明显就说明他是个外行.这个争论最早的来由是他否定CMOS内部信号需要放大器,忽视了放大器导致的噪声问题.
你的回复里显示还遗漏了一个重要的噪声来源:非线性,放大电路的非线性是另外一个对噪声有重大影响的因素. 本帖最后由 没有就是 于 2013-2-19 19:09 编辑
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楼主，用rawdigger来看，佳能的14bitRAW，其中最低的几个bit根本就是摆设。2048以下几乎就没有数据了。佳能5D3,6D,1DX，RGB的14bit灰度的有效数据范围几乎都是2048-15500。
对应D800，D4，则是0-16384.D600要差一些，是0-15800左右，但这个差异可以忽略。
A99是512-16384。但显然a99的RAW是有损压缩的，解码后，出现了超出14bit上限的情况。估计就是那种1个15bit+若干个11bit的储存模式（类似a77的位数多些）
我认真看了看数据。A99的暗部波动真不如D600好。单透确实损失了动态范围。
而且从RawDigger来看。ACR解码佳能RAW的时候，RAW上设定黑点，可以适当比默认值高些。2048以下的数值，从导出的统计来看，是完全没有价值的。
但佳能也不是完全没有优势，从IR这个图，从第四深色的灰块开始，就已经比尼康的信息量烧大了，索尼就落后更多。 到第五深色的灰块，色阶梯度的优势扩大到10%，越亮优势越大。这个地方，一般就是人像照片中相对较暗的部分
所以人像拍摄中，中灰部分（一般JPG读数160-230），佳能在RAW层面的灰度确实有优势。
但在暗部（一般JPG读数50以下）佳能RAW能再挖掘出来的细节就要少多了。
但这里有个很特别的相机D600。D600的暗部比别的机器多只几十的数值（估计是曝光误差带来的），但是上升特别快。到了第五暗灰块，就已经和佳能一样数值了。看来D600的默认动态在高光部分要不如D800的大。但好处是拍人会比D800层次更好。
仅就这些分析来说，D600和佳能更合适拍人，D800合适拍景。A99画质真的还有差距啊
D800的芯片真心不错。从调教来看，要比2400那块好(AD输出范围比D600大)。至于那些中亮区域的差异，意义很小，D800拍摄+0.3EV，后期-0.3EV就好。不过，从这些数值来看，D800的ACR和NX默认转图片拉得太亮了。本来RAW上是偏小的数字，却非要做的比佳能的亮（无忌众多网友看IR图得出的尼康亮的结论）。这必然带来更严重的色阶断层。建议出片的时候，还是后期降低一点点对比度或亮度才好
本帖最后由 fasciae 于 2013-2-19 19:06 编辑
对应D800，D4，则是0-16384.D600要差一些，是0-15800左右，但这个差异可以忽略。
A99是512-16384。但显然a99的RAW是有损压缩的，解码后，出现了超出14bit上限的情况。估计就是那种1个15bit+若干个11bit的储存模式（类似a77的位数多些）
我认真看了看数据。A99的暗部波动真不如D600好。单透确实损失了动态范围。
而且从RawDigger来看。ACR解码佳能RAW的时候，RAW上设定黑点，可以适当比默认值高些。2048以下的数值，从导出的统计来看，是完全没有价值的。
但佳能也不是完全没有优势，从IR这个图，从第四深色的灰块开始，就已经比尼康的信息量烧大了，索尼就落后更多。 到第五深色的灰块，色阶梯度的优势扩大到10%，越亮优势越大。这个地方，一般就是人像照片中相对较暗的部分
所以人像拍摄中，中灰部分（一般JPG读数160-230），佳能在RAW层面的灰度确实有优势。
但在暗部（一般JPG读数50以下）佳能RAW能再挖掘出来的细节就要少多了。
但这里有个很特别的相机D600。D600的暗部比别的机器多只几十的数值（估计是曝光误差带来的），但是上升特别快。到了第五暗灰块，就已经和佳能一样数值了。看来D600的默认动态在高光部分要不如D800的大。但好处是拍人会比D800层次更好。
仅就这些分析来说，D600和佳能更合适拍人，D800合适拍景。A99画质真的还有差距啊
D800的芯片真心不错。从调教来看，要比2400那块好(AD输出范围比D600大)。至于那些中亮区域的差异，意义很小，D800拍摄+0.3EV，后期-0.3EV就好。不过，从这些数值来看，D800的ACR和NX默认转图片拉得太亮了。本来RAW上是偏小的数字，却非要做的比佳能的亮（无忌众多网友看IR图得出的尼康亮的结论）。这必然带来更严重的色阶断层。建议出片的时候，还是后期降低一点点对比度或亮度才好
本帖最后由 fasciae 于 2013-2-19 19:06 编辑
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出来了。
对比了下d600和5d3的iso 100文件。
都是100%放大，用曲线做了一致的提亮。这是暗部，和部分中等画质。
无论 细节还是噪声还是色彩保留，画质dxo曲线真没有冤枉佳能！！谁不信你们可以亲自重复我的工作！！
本帖最后由 markinon 于 2013-2-19 18:12 编辑
对比了下d600和5d3的iso 100文件。
都是100%放大，用曲线做了一致的提亮。这是暗部，和部分中等画质。
无论 细节还是噪声还是色彩保留，画质dxo曲线真没有冤枉佳能！！谁不信你们可以亲自重复我的工作！！
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445 帖
我用lz所说的rawtherapee来解了下d600的5d3的iso 6400照片，
呵呵。。。确实啊，iso 6400都5d3在暗部有太明显差距！按dxo说，iso 6400时候这2个机器信噪曲线基本重合，很难肉眼看出区别。有兴趣各位自己试试，呵呵。。
一会儿下载好iso 100再看看，呵呵。。。
感谢cctv感谢无忌感谢dxo感谢lz感谢dpreview感谢dcraw rawTherapee，呵呵。。。
现在还有不知道有多少人在看tc各大牛逼评测网站用iso 12800 内存条测出尼康满脸噪点呢，哥刚刚还看到一中关村文章，横比5d3 6d d600 d800尼康被瞎得很惨呢，呵呵！！
本帖最后由 markinon 于 2013-2-19 17:57 编辑
呵呵。。。确实啊，iso 6400都5d3在暗部有太明显差距！按dxo说，iso 6400时候这2个机器信噪曲线基本重合，很难肉眼看出区别。有兴趣各位自己试试，呵呵。。
一会儿下载好iso 100再看看，呵呵。。。
感谢cctv感谢无忌感谢dxo感谢lz感谢dpreview感谢dcraw rawTherapee，呵呵。。。
现在还有不知道有多少人在看tc各大牛逼评测网站用iso 12800 内存条测出尼康满脸噪点呢，哥刚刚还看到一中关村文章，横比5d3 6d d600 d800尼康被瞎得很惨呢，呵呵！！
本帖最后由 markinon 于 2013-2-19 17:57 编辑
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没有就是 发表于 2013-2-19 15:01
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.
放大倍数越大，信噪比会越恶劣，这是经典理论，是没错的，但理解上要分开来看。
对于放大器来说，放大不会提高前端输入信号的信噪比，而且经过放大，会将放大器自身的噪声混叠进去，增益越大，混叠的越严重，但这只局限在放大器这个孤岛上的输入输出信噪比的改变。
对于相机来说，放大器前端传感器输出信号的信噪比是压倒性的，因为相对放大器的噪声来说，传感器的噪声是压倒性的，现在很容易制作出低噪声放大器，以致于在一定的增益范围内，放大器所提供的噪声相对传感器来说几乎可以忽略不计，当然增益不能过大，否则恶化就会出现了。
正是因为放大器在一定增益范围内不会恶化传感器输出信号的信噪比，为了解决小信号情况下AD端采样误差偏大的问题，故而采用了低噪声放大器，把小信号放大，搬移到可以带来足够采样精度的较高数据区间，于是AD的量化噪声就被消除了，故而楼主说的使用了放大器提高了信噪比，其实是说提升了整体系统的信噪比，而不是说在放大器环节上提升了传感器原始信号的信噪比。
当然这也是一个折中做法，核心还是传感器本身，后级其实还是很难提升原始信号的信噪比的，现在更多要做的，就是在放大器噪声没有显著影响系统的时候，进一步降低AD的小信号量化误差
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沧海0411 发表于 2013-2-19 17:07
你总体分析还是很有道理的。
我分析的没道理。。。。。实践和工具帮我发现错误了。
但有一条你也错了。真是几乎线性的
所以分辨率最多的区域，在正常曝光时候，真的浪费了不少。佳能取巧一些，中灰对应的数值比索尼的高些，中高亮度的灰度好些。但很可惜，微乎其微。可以忽略下面就是A99的RAW数值分布。图像看起来是饱满的，直方图是偏右的，但如果深入看RAW的数值，则绝大部分只用了8bit。考虑到JPG/tiff还要对暗部压缩，实际这14bit根本保证不了+-1EV的色阶完全不断裂。只是人眼察觉不了这种断裂而已。 本帖最后由 fasciae 于 2013-2-19 17:56 编辑
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markinon 发表于 2013-2-19 16:27
嗯？有意思。
照相机理论上喜欢用18%反射视为中等亮度。也就是线性感光器从中等亮度往上只能再识别36%,72%,100%，总共2.5个ev。这是数码感光器的短板。基于化学反应的人眼与胶片都可以识别200%，甚至1000%都有点细节的。人眼随时比中等亮度还往上6个ev能识别，我想。也就是18%*2^6=1000%的亮度，人眼依然一眼能看清层次和细节。
当然大多数景物肯定能在100%的反射内展现细节。超过100%肯定是一些发光体，或者对直接镜面反射的景物了，如水面，玻璃。要知道物体反射的光线不只来自光源，还有，甚至主还还是受到其它物体漫反射，如天空，云彩等环境光线。
所以我认为高动态范围相机，因为拉亮暗部也可以得到不错画质可以欠曝发挥其潜力。在此做了深入分析https://forum.xitek.com/thread-1125105-1-1-1.html，反正，，在我这个分析中无论哪个亮度中可识别的层次佳能都比不过d600，越暗部差距越大。
至于ev（exposure value)，意思是iso 100时候曝光度（用多大快门开多长时间），可反应环境亮度。
与物体反射不是一个概念。0EV我记得是比较暗的环境，烛光下的室内大概这个亮度。4～8ev是室内亮度。8~10是舞台，体育馆。14ev左右是阳光下的户外。-3~-4大概是月夜。
其实虽然人眼的动态很高，但还有一点，那就是人眼的光圈的调节能力也是很强的，但相机一次性曝光却不能满足你像观看自然景物那样看图，自然中，你看高光区域，眼睛会不自觉的根据亮度改变瞳孔、同时快速对焦、而且在一个焦平面，也需要不断的改变关注度才能看清某个细节，而相机一次性的能把焦平面全部都精确的记录下来。
胶片的宽容度究竟多大这个不好说，很多人都神话了胶片的宽容度。正片应该宽容度很低，且最怕欠爆，说明其暗部恢复能力极弱；负片允许欠爆1-2EV，但是怕过爆，也说明其正常亮度到最高亮度的区间和数码一样，也不大。而且负片的暗部颗粒感太强了，这一点玩过的人都知道，不过多数人并不把这种越暗越强的颗粒感认为是噪点，相反，多数玩胶片的人称之为质感。
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fasciae 发表于 2013-2-19 15:57
第一条，DXO都说了红、蓝通道索尼是有降噪的。佳能没有
是会有单个像素降噪，但是没有空间相关检查再降噪
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437 帖
spot 发表于 2013-2-18 22:48
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 ...
这帖基本从头看到尾了，虽然对这个感兴趣但隔行如隔山，内容一下子还不能完全理解，慢慢消化吧，不管怎么样多谢spot的这帖，起码让我有了思考的方向。
另外，在回帖中看到莞蓝星网友引用的帖子：http://www_fredmiranda_com/5DIII-D800/index_controlled-tests.html
其中包含两台相机暗部细节捕捉的图片，调亮后的差异的确明显。
请问：
1.从您的角度看，这帖的真实性如何？
2.其中一台相机的暗部细节捕捉能力明显强于另外一台，究其原因是否就是您所分析的，由于在感光芯片中加入数码降噪算法
3.如果这是一种感光元件内的数码降噪，区别于普通的数码降噪，是否有助于捕捉更多的细节？
4.既然是数码降噪，有无可能，哪一天出现一种新的算法，直接在外部用软件也能达到这种效果？
无法在技术讨论上跟上您，只好先求证一下结论性的东西，还请不吝赐教
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fasciae 发表于 2013-2-19 12:01
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 ...
你总体分析还是很有道理的。
只是AD分辨率计算有误，如果动态输入10V，14bit可以分辨600uV，16bit可以分辨150uV，我觉得这个难度并不大，传感器的噪声水平应该不会有这么高，而且这些AD都是集成在传感器上的，他们自己有办法设计廉价的AD(宾得K10D用22bit)，究竟是使用多少位，他们自己决定就行了，不涉及对外采购成本。
传感器基底噪声水平如果很高，暗部的原始信号信噪比就很低，那么即便后续放大来调节ISO，也不会把被淹没的小信号恢复出来，现在的现象是，随着iso的提高，更暗地方的信噪比还是得到了提升，这就说明低感光电输出信号对应小信号区域的信噪比还是可以保证的，放大之后再AD就消除了量化噪声
至于非线性处理，我个人觉得必要性还是很高的，因为这样对于小信号的灰度层次才能保障，如果对于14bitAD，到了第三档区域才是18%灰对应的侧光区尚有11bit精度，其再往下4EV，已经只有7bitAD的精度了，也就是说这个亮度区间只能保证128等级的量化，其后的更多暗档对应的AD位数更是直线下落：6bit、5bit、4...3...，这是多么大的量化噪声了，而事实上，我们在搭载索尼传感器的机身上，很容易拉高4EV而得到过度层次较好的效果，而更暗处拉亮之后的过度层次也不离谱，所以我还是感觉整个量程范围内，应该不是纯线性的。
如果全程线性，则13EV量程的AD采样数据分布如下：
最亮1EV区 1/2 50~100% 8192~16384 AD空间13bit
第二1EV区 1/4 25~50% 4096~8192 AD空间12bit
第三1EV区 1/8 12.5~25% 2048~4096 AD空间11bit
第四1EV区 1/16 6.25~12.5% 1024~2048 AD空间10bit
第五1EV区 1/32 3.125~6.25% 512~1024 AD空间9bit
第六1EV区 1/64 1.56~3.125% 256~512 AD空间8
第七1EV区 1/128 0.78~1.56% 128~256 AD空间7
第八1EV区 1/256 0.39~0.78% 64~128 AD空间6
第九1EV区 1/512 0.195~0.39% 32~64 AD空间5
第十1EV区 1/1024 0.1~0.195% 16~32 AD空间4
第十一1EV区 1/2048 0.05~0.1% 8~16 AD空间3
第十二1EV区 1/4096 0.025~0.05% 4~8 AD空间2
第十三1EV区 1/8192 0.01~0.025% 2~4 AD空间1bit
本帖最后由 沧海0411 于 2013-2-19 17:13 编辑
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嗯？有意思。
照相机理论上喜欢用18%反射视为中等亮度。也就是线性感光器从中等亮度往上只能再识别36%,72%,100%，总共2.5个ev。这是数码感光器的短板。基于化学反应的人眼与胶片都可以识别200%，甚至1000%都有点细节的。人眼随时比中等亮度还往上6个ev能识别，我想。也就是18%*2^6=1000%的亮度，人眼依然一眼能看清层次和细节。
当然大多数景物肯定能在100%的反射内展现细节。超过100%肯定是一些发光体，或者对直接镜面反射的景物了，如水面，玻璃。要知道物体反射的光线不只来自光源，还有，甚至主还还是受到其它物体漫反射，如天空，云彩等环境光线。
所以我认为高动态范围相机，因为拉亮暗部也可以得到不错画质可以欠曝发挥其潜力。在此做了深入分析https://forum.xitek.com/thread-1125105-1-1-1.html，反正，，在我这个分析中无论哪个亮度中可识别的层次佳能都比不过d600，越暗部差距越大。
至于ev（exposure value)，意思是iso 100时候曝光度（用多大快门开多长时间），可反应环境亮度。
与物体反射不是一个概念。0EV我记得是比较暗的环境，烛光下的室内大概这个亮度。4～8ev是室内亮度。8~10是舞台，体育馆。14ev左右是阳光下的户外。-3~-4大概是月夜。
本帖最后由 markinon 于 2013-2-19 16:48 编辑
照相机理论上喜欢用18%反射视为中等亮度。也就是线性感光器从中等亮度往上只能再识别36%,72%,100%，总共2.5个ev。这是数码感光器的短板。基于化学反应的人眼与胶片都可以识别200%，甚至1000%都有点细节的。人眼随时比中等亮度还往上6个ev能识别，我想。也就是18%*2^6=1000%的亮度，人眼依然一眼能看清层次和细节。
当然大多数景物肯定能在100%的反射内展现细节。超过100%肯定是一些发光体，或者对直接镜面反射的景物了，如水面，玻璃。要知道物体反射的光线不只来自光源，还有，甚至主还还是受到其它物体漫反射，如天空，云彩等环境光线。
所以我认为高动态范围相机，因为拉亮暗部也可以得到不错画质可以欠曝发挥其潜力。在此做了深入分析https://forum.xitek.com/thread-1125105-1-1-1.html，反正，，在我这个分析中无论哪个亮度中可识别的层次佳能都比不过d600，越暗部差距越大。
至于ev（exposure value)，意思是iso 100时候曝光度（用多大快门开多长时间），可反应环境亮度。
与物体反射不是一个概念。0EV我记得是比较暗的环境，烛光下的室内大概这个亮度。4～8ev是室内亮度。8~10是舞台，体育馆。14ev左右是阳光下的户外。-3~-4大概是月夜。
fasciae 发表于 2013-2-19 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）
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identify 发表于 2013-2-19 16:07
我不太想上传一些和摄影无关的图，毕竟这里是摄影论坛，我只想以我的照片示人。让自己的个人图集慢慢的丰富起来。
那些和摄影图片无关的，不是自己拍的截图我尽量不贴。
啥软件能分析raw。
我是说你上次转帖的像素大小的图
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fasciae 发表于 2013-2-19 16:00
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。
我不太想上传一些和摄影无关的图，毕竟这里是摄影论坛，我只想以我的照片示人。让自己的个人图集慢慢的丰富起来。
那些和摄影图片无关的，不是自己拍的截图我尽量不贴。
啥软件能分析raw。
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