出片动态范围与工艺水平啥关系？

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xiedidan

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2018-11-27 17:25

iZaZaD 发表于 2018-11-27 17:10
如果确实是我想的这个方式，即机内高速BKT（包围曝光HDR），那么可以设想一下SONY即将实现的技术：在堆栈式传感器上内置处理芯片，在传感器内部短时间就完成了包围曝光并对数据进行处理组合成新的16Bit色深（或者更高）的图像输出。依赖于这个技术，传感器半导体工艺部分压力就没那么大了，即使用佳能那种工艺略差动态范围不够强大的传感器也能输出质量非常高的照片。这妥妥的黑科技啊。

内部包围实现16Bit，最简单的方式可能是正常快门速度拍完之后立即1/4快门再来一张，总快门也就长一点点，想来还是不错的
不过，我觉得大法应该会玩一些更Fancy的思路吧。。。比如它给你增加1/4内置ND4的像素点如何？反正背照式原来放电路的位置空出来了。。。

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第 133 帖

iZaZaD

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2018-11-27 17:10

xiedidan 发表于 2018-11-27 16:45
想了一下，ADC之前应该并不知道CMOS上实际的动态范围，所以ADC应该是固定按CMOS最大动态范围来转换的
如果前边可以弄个模拟电路测一下动态范围并控制ADC的输入灵敏度，那就可以实现可变动态范围，提升阶调表现

晕网发表于 2018-11-27 16:50
我不太清楚索尼新传感器是采取什么技术做到16bit的，但即使如你所说也没什么不妥，因为动态范围高比低好，而动态范围与信噪比相关，提高信噪比的技术措施都可以用，达到16bit的效果是最重要的。至于出片动态范围，是否应该先考虑一下它与传感器动态范围是否相关？传感器动态范围与工艺水平是否相关？

如果确实是我想的这个方式，即机内高速BKT（包围曝光HDR），那么可以设想一下SONY即将实现的技术：在堆栈式传感器上内置处理芯片，在传感器内部短时间就完成了包围曝光并对数据进行处理组合成新的16Bit色深（或者更高）的图像输出。依赖于这个技术，传感器半导体工艺部分压力就没那么大了，即使用佳能那种工艺略差动态范围不够强大的传感器也能输出质量非常高的照片。这妥妥的黑科技啊。

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第 132 帖

晕网

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2018-11-27 16:50

iZaZaD 发表于 2018-11-27 16:26
这个话题讨论清楚了，我的设想并不成立，厂家ADC的输出是线性的，与亮度成正比的。

不过，厂家仍然可以通过设置不同特性的ADC特性来影响动态范围，就是121楼提到的那个SONY新的传感器上使用dual-gain DR 技术来提高2档动态范围。厂家这么做，给我的感觉就是通过软件技术让传感器数据好看，间接给人一种使用了更高级工艺水平的感觉。

dual-gain DR 技术，我的直观感觉就是短时间内完成两次曝光，然后把两组数据合成输出：
登录后可直接显示原图

这么做，其实就是机内高速BKT。如果不把这个原理讲清楚，只是简单宣传说传感器有16bit的强大记录能力，是不是有点儿那啥？

如果真的是这个原理，那么我再问：出片动态范围与工艺水平啥关系？

我不太清楚索尼新传感器是采取什么技术做到16bit的，但即使如你所说也没什么不妥，因为动态范围高比低好，而动态范围与信噪比相关，提高信噪比的技术措施都可以用，达到16bit的效果是最重要的。至于出片动态范围，是否应该先考虑一下它与传感器动态范围是否相关？传感器动态范围与工艺水平是否相关？ 本帖最后由晕网于 2018-11-27 16:56 编辑

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第 131 帖

xiedidan

资深泡菜

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帖子: 2297

2018-11-27 16:45

想了一下，ADC之前应该并不知道CMOS上实际的动态范围，所以ADC应该是固定按CMOS最大动态范围来转换的
如果前边可以弄个模拟电路测一下动态范围并控制ADC的输入灵敏度，那就可以实现可变动态范围，提升阶调表现

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第 130 帖

iZaZaD

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2018-11-27 16:26

晕网发表于 2018-11-27 11:55
想法挺好，但很难实现，厂家要做带两种动态范围的CMOS，费力不讨好。动态范围实际上是信噪比的问题，信噪比高、动态范围大肯定好。动态范围小，直观的结果是将本来还有细节的阴影、高光部分变成了死黑、死白。借用你首贴的亮度图打个比方，假设A是一部动态范围较高的相机，能够记录全部100e- 到300000e-，B是一台动态范围较低的相机，只能记录1600e-至15000e-的亮度范围。在100e-至30000e-的大光比条件下，A机拍出来的与图中的亮度变化相当；B机拍出来的结果是实际的1600e-被表现为最暗的100e-全黑，实际的15000e-被拍成了30000e-的全白。在1600e-至15000e-的光比环境下，A机拍到的是1600e-至15000e-的亮度变化，B机拍到的则表现为100e-的死黑至30000e-的死白。因此，我理解动态范围低并不能使明暗过渡细腻，而可能相反，使过渡更生硬。当然，这是借用你的图表打个比方，并非实际数据，所以不准确，只是为了探讨一下是不是这个道理。 ...

这个话题讨论清楚了，我的设想并不成立，厂家ADC的输出是线性的，与亮度成正比的。

不过，厂家仍然可以通过设置不同特性的ADC特性来影响动态范围，就是121楼提到的那个SONY新的传感器上使用dual-gain DR 技术来提高2档动态范围。厂家这么做，给我的感觉就是通过软件技术让传感器数据好看，间接给人一种使用了更高级工艺水平的感觉。

dual-gain DR 技术，我的直观感觉就是短时间内完成两次曝光，然后把两组数据合成输出：

登录后可直接显示原图

这么做，其实就是机内高速BKT。如果不把这个原理讲清楚，只是简单宣传说传感器有16bit的强大记录能力，是不是有点儿那啥？

如果真的是这个原理，那么我再问：出片动态范围与工艺水平啥关系？

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第 129 帖

晕网

资深泡菜

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2018-11-27 11:55

iZaZaD 发表于 2018-11-15 10:25
刚才百度查了一下，夏季在阳光直接照射下，光照强度可达6万～10万lx，没有太阳的室外0.1万～1万lx，夏天明朗的室内100～550lx，夜间满月下为0.2lx。第2条里提到的数字应该是准确的。

我的疑问就在你说的这第3条上，固定好快门时间光圈感光度，咔嚓一下，传感器上记录下自然界中的一段亮度范围内，这个亮度范围是值得研究的，到底是让照片中所有涉及到的物体都被记录下来没有死黑死白好，还是只精确记录其中某些更感兴趣的物体好？

比如这两张图片：
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上边这张图中被摄环境照度可能有500~65000的范围，论坛上众多网友肯定是都希望按一下快门机器能在画面中所有的区域都记录下细节，如果用14bit，0-16383来量化感觉还不太够，最好来个16bit的传感器才好，那么好了给装上个16bit的传感器来，

然后拿这个相机来拍摄下边这张图，还是那个16bit的传感器，那么图片中记录下来的数据范围可能只有对应的1000~16000这么一小段，传感器的大部分记录空间没有被用上，导致的结果就是画面并不够细腻，色彩灰灰的还有断层；

如果改变一下设计，让16bit的记录范围只记录0~16384这个照度范围，太黑或太亮的区域放弃，那么下边这张图会有很精细的记录效果。

所以，面临的问题就是，到底 ...

想法挺好，但很难实现，厂家要做带两种动态范围的CMOS，费力不讨好。动态范围实际上是信噪比的问题，信噪比高、动态范围大肯定好。动态范围小，直观的结果是将本来还有细节的阴影、高光部分变成了死黑、死白。借用你首贴的亮度图打个比方，假设A是一部动态范围较高的相机，能够记录全部100e- 到300000e-，B是一台动态范围较低的相机，只能记录1600e-至15000e-的亮度范围。在100e-至30000e-的大光比条件下，A机拍出来的与图中的亮度变化相当；B机拍出来的结果是实际的1600e-被表现为最暗的100e-全黑，实际的15000e-被拍成了30000e-的全白。在1600e-至15000e-的光比环境下，A机拍到的是1600e-至15000e-的亮度变化，B机拍到的则表现为100e-的死黑至30000e-的死白。因此，我理解动态范围低并不能使明暗过渡细腻，而可能相反，使过渡更生硬。当然，这是借用你的图表打个比方，并非实际数据，所以不准确，只是为了探讨一下是不是这个道理。 本帖最后由晕网于 2018-11-27 12:00 编辑

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第 128 帖

rivershaw

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NIKON Z 8

2018-11-26 16:39

iZaZaD 发表于 2018-11-26 16:10
无反时代到来，人工智能等辅助技术用的越来越多，这个估计回不去了。我不反对弄这些，用好了还是很方便的东西，只是希望跟用户说明白，设置个开关，让用户自己选择。

看看隔壁的这个图片，感觉像是合焦的区域与不合焦的区域色彩有差别。
联想到佳能那个双核传感器,号称“保持了被摄物的纵深信息，可以实施多种提升画质的处理”。这个功能其实是片上相位对焦天然的功能，如果把这个功能在机内悄悄的给用上了就太让人不安了。佳能是做成选项给用户自己弄。

这个图很奇怪！

看上去是大图缩小后的，那就是去低通的摩尔纹了，改变缩图倍率，多缩图几次，应该能解决。

看不到原图，不能十分肯定问题出在哪里，

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第 127 帖

iZaZaD

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2018-11-26 16:10

rivershaw 发表于 2018-11-26 13:56
目前只有佳能的RAW比较原始，再过两年也说不定了。

现在看着5D4的RAW，总觉得哪里不太对，

无反时代到来，人工智能等辅助技术用的越来越多，这个估计回不去了。我不反对弄这些，用好了还是很方便的东西，只是希望跟用户说明白，设置个开关，让用户自己选择。

看看隔壁的这个图片，感觉像是合焦的区域与不合焦的区域色彩有差别。

联想到佳能那个双核传感器,号称“保持了被摄物的纵深信息，可以实施多种提升画质的处理”。这个功能其实是片上相位对焦天然的功能，如果把这个功能在机内悄悄的给用上了就太让人不安了。佳能是做成选项给用户自己弄。

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第 126 帖

rivershaw

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年内主力装备

NIKON Z 8

2018-11-26 13:56

iZaZaD 发表于 2018-11-26 13:10
花里胡哨的软动作，这种感觉让人很不爽。希望以后的机身里弄个开关，原汁原味的输出 / 智能处理输出。

目前只有佳能的RAW比较原始，再过两年也说不定了。

现在看着5D4的RAW，总觉得哪里不太对，

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第 125 帖

iZaZaD

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2018-11-26 13:10

rivershaw 发表于 2018-11-26 12:22
1、假定亮度是0-65535，分段为0-3-16383-65535。

2、如果ISO400的0-16383刚好对应亮度的一段为：0-3-16383，那么ISO100的0-16383对应的亮度就是：4-16383-65535。

4、把ISO100的0-16383乘以4，就是0-65535，然后，0-1000，取ISO400的数据，超过12000，取ISO100的数据，1000-12000之间，可以用ISO100、ISO400数值平均。这样弄出来的就是0-65535，16bit。

5、对sony照相机来说，大部分就两档ISO，比如A7R3就100、640两档，用这两档分别做两次ADC，按上面的算法，鼓捣出个16bit，大概就是这样。

6、这样弄出的16bit，效果应该不会太好，

花里胡哨的软动作，这种感觉让人很不爽。希望以后的机身里弄个开关，原汁原味的输出 / 智能处理输出。

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第 124 帖

rivershaw

泡菜

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年内主力装备

NIKON Z 8

2018-11-26 12:22

iZaZaD 发表于 2018-11-26 11:23
就是西区苛刻说的那个新传感器的帖子。https://forum.xitek.com/thread-1802818-1-1-1.html 97楼。

你说的这个模式应该就是现在手机上用的方法吧。

dual-gain DR = dual-gain Dynamic Range ，对吧？双动态范围，我想不通这是怎么个原理，可不可以理解成 ETTR +ERRL ?

1、假定亮度是0-65535，分段为0-3-16383-65535。

2、如果ISO400的0-16383刚好对应亮度的一段为：0-3-16383，那么ISO100的0-16383对应的亮度就是：4-16383-65535。

4、把ISO100的0-16383乘以4，就是0-65535，然后，0-1000，取ISO400的数据，超过12000，取ISO100的数据，1000-12000之间，可以用ISO100、ISO400数值平均。这样弄出来的就是0-65535，16bit。

5、对sony照相机来说，大部分就两档ISO，比如A7R3就100、640两档，用这两档分别做两次ADC，按上面的算法，鼓捣出个16bit，大概就是这样。

6、这样弄出的16bit，效果应该不会太好，

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第 123 帖

iZaZaD

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2018-11-26 11:23

rivershaw 发表于 2018-11-26 11:07
出处？给个链接。

双增益我知道，就是先包围曝光、再HDR那个办法。

比如ISO100、ISO400各拍一张，ISO100相当于比400减了2级曝光，高光数据用ISO100的，阴影数据用ISO400的，中间调数据可以用ISO100、400平均值。

这样原本的14bit可以弄到16bit。

就是西区苛刻说的那个新传感器的帖子。https://forum.xitek.com/thread-1802818-1-1-1.html 97楼。

你说的这个模式应该就是现在手机上用的方法吧。

dual-gain DR = dual-gain Dynamic Range ，对吧？双动态范围，我想不通这是怎么个原理，可不可以理解成 ETTR +ERRL ? 本帖最后由 iZaZaD 于 2018-11-26 11:23 编辑

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第 122 帖

rivershaw

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NIKON Z 8

2018-11-26 11:07

iZaZaD 发表于 2018-11-26 09:54
@rivershaw 研究一下隔壁帖子里提到的 “dual-gain DR，降速50%，但提高2档动态范围” ，这是咋个道理？动态范围不是传感器本身的物理特性嘛，怎么用不同的采样方式还能增加动态范围？那如果未来有更强大的Triple- Quadruple- 的难道还能提升动态范围？

出处？给个链接。

双增益我知道，就是先包围曝光、再HDR那个办法。

比如ISO100、ISO400各拍一张，ISO100相当于比400减了2级曝光，高光数据用ISO100的，阴影数据用ISO400的，中间调数据可以用ISO100、400平均值。

这样原本的14bit可以弄到16bit。

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第 121 帖

iZaZaD

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2018-11-26 09:54

@rivershaw 研究一下隔壁帖子里提到的 “dual-gain DR，降速50%，但提高2档动态范围” ，这是咋个道理？动态范围不是传感器本身的物理特性嘛，怎么用不同的采样方式还能增加动态范围？那如果未来有更强大的Triple- Quadruple- 的难道还能提升动态范围？

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第 120 帖

rivershaw

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NIKON Z 8

2018-11-22 08:42

帖子前面出现的英文扫盲如下：

CMOS，现在常被当成感光器件的代名词。

ISO，感光度。

JPEG，一种常用的图像格式。

RAW，原始的，未加工的图像数据。

EV，Exposure Value，曝光值。既可以当成变量，也可以当成集合单位使用。

sRGB，一种色彩空间，相似的还有，Adobe RGB、ProPhoto RGB，以及XYZ、Lab等等。

RGB，red、green、blue，用红、绿、蓝的成分描述颜色。

HSV，RGB的另一种表示方式，用H-色相、S-饱和度、V-明度描述颜色。HSV不是新色彩空间，与RGB的色彩空间相同。

AD、ADC，Analog to Digital，Analog to Digital Converter，模数转换。

Adobe，公司名称，擅长做图像处理。

Lightroom，Adobe公司的一款产品名称，有翻译成“亮房”，与胶片的暗房对比。

Photoshop，Adobe公司的一款产品名称。

lx，勒克斯，照度单位。

cd，坎德拉，亮度单位。

Gamma，一种常用的非线性曲线，可近似用公式表示为，y=x^Gamma。

ETTR，Exposure to the right，向右曝光。

dcp，digital camera profile，用色卡制作的数码照相机配置文件。

CFA，color filter array，彩色滤波阵列，就是CMOS的原始输出数据。

RGGB，CFA数据的排列方式。

bit，不能翻译成“位”，因为中文的位可以是10进制的，而bit（binary digit）特指二进制的位。

BlackLevel、WhiteLevel，可以直译成黑色色阶、白色色阶，它们又是归一化的边界值，也可以译成最小值、最大值，但是不管怎么翻译，成了中文就无法对应exiftools看到的标签名，所以，不翻译，直接引用英文原文最好。

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第 119 帖

金池长老

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2018-11-22 07:56

和工艺水平没关系
设计水平的事

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第 118 帖

rivershaw

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NIKON Z 8

2018-11-21 13:13

iZaZaD 发表于 2018-11-21 13:02
就算是用RAW转TIFF文件，实际显示输出的图像也是经过Gamma校正的，从没见过哪家评测机构提到说用的是CFA数据。

对，TIFF与JPEG是一样的，都是Gamma校正后的。

只有佳能的DPP软件，可以解码RAW，输出没有Gamma校正的图像，DPP叫做线性，但也是应用过影调曲线的，

DxO的评测使用的是CFA，

本帖最后由 rivershaw 于 2018-11-21 13:26 编辑

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第 117 帖

iZaZaD

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2018-11-21 13:02

rivershaw 发表于 2018-11-21 12:13
这是显然的！

它是JPEG照片的影调，只是RAW的一段数据，无法判断整个RAW的情况，不代表CMOS的动态范围。

就算是用RAW转TIFF文件，实际显示输出的图像也是经过Gamma校正的，从没见过哪家评测机构提到说用的是CFA数据。

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第 116 帖

rivershaw

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2018-11-21 12:13

iZaZaD 发表于 2018-11-21 11:30
老问题，如果用下边这个映射后的实际出片去评测传感器特性，是不是不合理？

这是显然的！

它是JPEG照片的影调，只是RAW的一段数据，无法判断整个RAW的情况，不代表CMOS的动态范围。

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第 115 帖

iZaZaD

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2018-11-21 11:30

rivershaw 发表于 2018-11-21 10:43
影调映射关系。

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老问题，如果用下边这个映射后的实际出片去评测传感器特性，是不是不合理？

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第 114 帖

rivershaw

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年内主力装备

NIKON Z 8

2018-11-21 10:43

影调映射关系。

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第 113 帖

光学老刘

禁言中

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2018-11-21 09:17

我说句可能冷场的话，这工艺水平和动态范围的话题讨论意义不大，这是厂商工程师该讨论的，而不是消费者。

假如说讨论的结果是：CMOS工艺提升到7nm的时候动态范围能到16位。。。这有什么意义？是发个邮件给索尼半导体让它开条生产线？

相机就是个工具，是用来创作的工具，用好它怎么拍片子才是正经的，所以讨论一下怎么摄影用光，怎么玩好PS才是正经话题。

话说回来，很尊重大家用心的讨论，可以作为科普贴了。
但作为科普贴，简单易懂最重要，个人很不喜欢用各种专业名词或者英文缩写描述一通。
学术圈倒是经常这么干，老学究把自己包装成专家叫兽，实际上可能还不如大家。

跑题了，如果大家喜欢研究，我回头分享一些光学书籍，统计光学，量子光学，数字图像处理之类的PDF有很多。

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第 112 帖

skyshui

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帖子: 2469

2018-11-21 08:44

D L AIII 发表于 2018-11-21 01:54
入射式测光表的奶白罩对应方向非常重要

罩子在放出位时，对光测和平放测没变化。
本帖由安卓客户端发布

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rivershaw

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NIKON Z 8

2018-11-21 08:16

轻声叹息发表于 2018-11-20 22:09
本帖研究的是摄影技术当中的一环。其实很多类似知识可以从书籍中学到，但是本帖中很多实测数据是相当宝贵的，无法从书籍中获得，这就是本帖的意义所在。

建立自己的影调系统，如下图。

登录后可直接显示原图

影调I、II、……、V、……、VII、VIII，对应景物亮度相差一级。影调O是全黑，数据0，影调IX对应RAW数据溢出，可能是+3.88EV、可能是+4.0EV，也可能是+5.0EV。

对一个物体测光、曝光，不做曝光修正，照片上就是影调V。

如果JPEG直出，想要34#照片的效果，脸部影调209，对脸部测光，曝光补偿+1.7EV或+2.0EV。

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rivershaw

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NIKON Z 8

2018-11-21 06:48

iZaZaD 发表于 2018-11-21 06:31
又有新问题了:

RAW文件中的CFA数据是ADC电路直接输出的数据还是经过去马塞克算法后的数据？包括镜头特征补偿数据吗？

1、ADC直接输出的数据，没有去马赛克。

2、理论上应该未做镜头特征补偿。

佳能的可以肯定是原始数据，从不对RAW做处理。其他就不敢100%肯定。sony、nikon大部分的RAW都是经过处理的。
镜头特征补偿应该是用一张数据表加算法标签附在RAW里面，不应该直接修改RAW数据，RAW解码时应用这个数据表和算法补偿。
但像sony那样的厂商会不会直接修改RAW，也不敢100%肯定。

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2018-11-21 06:31

rivershaw 发表于 2018-11-21 06:25
完全赞同！

能从JPEG照片看出动态范围的，是神仙，不是人！

JPEG溢出，不代表RAW也溢出...

又有新问题了:

RAW文件中的CFA数据是ADC电路直接输出的数据还是经过去马塞克算法后的数据？包括镜头特征补偿数据吗？
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2018-11-21 06:25

iZaZaD 发表于 2018-11-21 05:10
但是如果不是用CFA数据而是用转换后的照片数据去评价传感器特性，我目前感觉还是有问题，因为照片是在CFA数据的基础上又被进行了处理，比如Gamma曲线校正。
...

完全赞同！

能从JPEG照片看出动态范围的，是神仙，不是人！

JPEG溢出，不代表RAW也溢出。RAW不溢出，增加对比度，JPEG就可能溢出。

最常见的糊涂蛋，指着对比度过大的JPEG照片说，动态范围不够，

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2018-11-21 05:10

fengsje 发表于 2018-11-20 12:51
也就是动态范围小过度细腻了？动态范围是尺子有一米的有半米的，色彩精度是给尺子打的格子画的线，肯定越短画的格子越小啊

...

主题帖说法目前来看不太对，没申请主题管理，暂时没改。

动态范围是传感器的固有属性，与用什么方式采样记录无关，但动态范围又只能用采样记录的照片中去测量。

原本我以为，如果动态范围足够大，可以随意设置采样电路的特性，可以大体分两个极端方向去记录传感器的输出: a.最大程度记录动态范围内所有数据 b.最大程度记录最终显示输出的2^8色阶内的数据。

经讨论，采样电路是线性的输出，可以是认为是正比于采集到的光线最暗到最亮，也就是按上边方式 a 的模式。所以，如果RAW文件的CFA数据如果没做什么手脚(比如机内降噪涂抹)，可以认为是如实记录下了传感器的动态特性，要说记录效果的差别只有用多少位精度的区别。

但是如果不是用CFA数据而是用转换后的照片数据去评价传感器特性，我目前感觉还是有问题，因为照片是在CFA数据的基础上又被进行了处理，比如Gamma曲线校正。
本帖由安卓客户端编辑于：2018-11-21 05:11:56

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2018-11-21 01:54

skyshui 发表于 2018-11-20 12:49
入射光测光和点测手背反射光，我是黄种人，不希望被拍成小黄人。

入射式测光表的奶白罩对应方向非常重要

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melfes

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2018-11-20 23:07

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