漫谈CCD与胶片

主题：漫谈CCD与胶片 [主题管理员:a123zj]

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阿西

陈年泡菜

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2008-09-08 12:18

色彩还原的算法
　　为了能更清楚地说明色彩还原这个过程，我们姑且先将一个电极加一片滤镜构成的单元当作最终照片中的一个像素(此像素并非是最终成像的像素)。接下来以原色滤镜为例具体剖析CCD进行色彩还原秘密的时候就容易理解的多了。
　　参照原色滤镜结构示意图，我们发现其排列为G-R-G-R（绿、红、绿、红）一行，另一行则为B-G-B-G（蓝、绿、蓝、绿），从而依次构成了分布均匀的RGB排列，这在影像工业中被称为三原色，通过相互间加权运算的组合，几乎能构成我们现实生活中的所有色彩。仔细一算这才发现红色、蓝色单元与绿色单元的比例为1:1:2，这是由于CCD本身材质的光敏特性导致了其对绿色光线敏感度不及红色与蓝色光线，因此通常需要2个绿色单元配合1个红色单元和1个蓝色单元。经过如图9所示的光线滤色后，每个滤镜对应的电极下都蓄积了相应的色彩信息。现在我们可以想象出经过色彩过滤后的“数码照片”是个什么样子了，应该是1/4为红色、1/4为蓝色，剩下的1/2为绿色的“马赛克”式的图案，这样的照片与我们脑海中绚丽多彩的数码照片的模样相差甚远，当然啦，色彩还原进行到这一步仅仅是提取了被摄场景中的红、绿、蓝三种元素。
对三原色进行加权计算就不完全是CCD的工作了，此时影像处理器（Image Engine）也在依照DC内置的软件算法配合CCD对色彩信息进行协同处理。可惜的是每单位像素点只能记录三原色其中一种颜色的数据，必须凑足三原色才能进行相互间的加权组合，因此影像处理器就会通过某一像素点周围其他像素的色彩信息来进行色彩还原。参看色彩还原示意图，以图中B2像素为例，该像素只留有绿色信息，周围分别有2个蓝色像素（B1/B3），2个红色像素（A2/C2）和4个绿色像素（A1/A3/C1/C3），影像处理器便利用周围这8个像素点的色彩信息，再结合B2像素本身的数据进行环境色彩的还原，经过色彩叠加后才能最终形成数码照片中的一个真实像素。其他像素点的色彩还原同出一辙，可见每一个实际像素的生成都有周围8个三原色像素点的参与，比如B2本身在被还原的同时也将色彩信息提供给周围8个像素进行色彩还原，被加权计算了8次，正因如此数码照片才会变得如此靓丽。
这个说法不一定对，关于像素的反复利用这是肯定的，至于利用了多少次有不同的说法，但似乎像素的反复利用是目前ＭＳＫ单板感应器其感光度能够提升的原因之一吧！而Ｘ３就没有占到这样的便宜，因此感光度提不上去。而且生成像素也提不上去。
只是菜鸟，a123zj 兄这样的技术贴，还是要顶一顶，支持一下，如果观点不对还请原谅，各位就当风过耳，不必太在意！

[阿西编辑于 2008-09-08 12:25]

[2008-09-08 12:33 补充如下]

索尼在2003年底发布的800万像素F-828中所使用的4color滤镜技术，索尼认为传统的RGB滤色方式是为了适应彩色电视机和电脑显示器的色彩特性应运而生的，但与人眼的视觉感受略有不同，才会出现显示的颜色与真实颜色间有一定微妙的差异，因此4color滤镜结构在原来的RGB三色滤镜结构的基础上添加了一组翡翠绿色（Emerald）的滤镜单元（图8）。只不过由于其推出时间较早，降噪音控制不佳，而不被市场认可，当时正时数码相机降噪功能最流行的时期，4color滤镜技术生不逢时，因此夭折了，也不排除今后再次上市，因为索尼说出了一个关键问题：传统的RGB滤色方式是为了适应彩色电视机和电脑显示器的色彩特性应运而生的，但与人眼的视觉感受略有不同，才会出现显示的颜色与真实颜色间有一定微妙的差异。而富士在进行模拟胶片模式的革新也在于对从数码相机的画质方面以适应人的视觉系统

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第 191 帖

阿西

陈年泡菜

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2008-09-08 12:18

原文由老辣发表
http://www_usa_canon_com/uploadedimages/FCK/Image/White%20Papers/Canon_CMOS_WP.pdf
几年前，Canon就在全幅CMOS※※※里说了。
从135底片与同等画幅的1Ds/1Ds2/1Ds3/5D/D3/D700各自能放多大的照片对比，再说分辨率的事已经没劲了。
截一段，文字写的是啥，你自己看吧。

这个牛吹得有点过吧？ＣＭＯＳ的动态密度都超过优秀的正片了？那么富士的ＳＵＰＥＲＣＣＤ　ＳＲ技术就不应该推出了。。。。。。建议想了解电子影像感应器的朋友好好了解一下富士的ＳＵＰＥＲＣＣＤ　ＳＲ技术
对于这个※※※里，还是要慎重看待！尼康还曾经公开宣称过５００万像素的民用数码已经全面超越胶片，现在各个厂家对于画面的表述已经非常慎重，我看到的资料并不支持这个说法！索尼、佳能都有最新的单反画质分析报告，日本人对于画质与胶片的看法现在都很全面客观

[阿西编辑于 2008-09-08 12:24]

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第 190 帖

阿西

陈年泡菜

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2008-09-08 12:10

原文由向前一镖发表
单凭理论上说，胶片上集合的感光微粒确实要比同面积中的CCD像素单元要多很多，理论上胶片的分辨率是可以做得很高。问题来了，当光子“撞击”在胶片上产生感光这个化学反应时，是每一个感光微粒都对应一个光子发生反应，还是N个光子同时与一个感光微粒发生反应，又或者一个光子同时与N个微粒发生化学反应呢？我觉得这些因 ......

胶片是感光颗粒分别进行化学反应，再汇成影像集群，因此颗粒不一定就最终成像，我们见到的已经感光的胶片上的颗粒，并非就是发生化学反应的那个东西，是许多感光单位发生化学反应之后汇聚的结果.似乎是Ｎ个光子与Ｎ个感光微粒发生反应，当有足够的反应发生时，才会集结成像。
本来不应该在这里多嘴多舌，如果写错了还请原谅。a123zj 兄码字不容易，这样的技术贴还是要支持的

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第 189 帖

伏波

泡菜

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2008-09-06 23:27

LZ费心了.

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第 188 帖

a123zj

泡菜

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2008-09-06 22:05

再次谢谢每一位参与讨论和回帖的朋友，由于打字手拙，没有能够一一回帖，抱歉！

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第 187 帖

a123zj

泡菜

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2008-09-06 22:02

原文由想要云游四方发表

X3无法大幅提高物理像素值的瓶颈在哪里呢？

[想要云游四方编辑于 2008-09-06 04:45]

X3技术诞生时间不长，前面主要是器件技术的限制，同时使用PCVD技术制造X3的半导体材料时组分和杂质控制要求非常高，否则禁带宽度的漂移会引起影像无法校正的色偏，.....。

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第 186 帖

a123zj

泡菜

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2008-09-06 21:51

原文由 laoliang 发表
字太多了看着累,俺智商低也看不懂.
LZ首贴的图是要说明数码超越胶片了吗?

有这样的误导，只能怪我的水平业余、而且使用扫描仪精度不够。

[a123zj 编辑于 2008-09-06 21:54]

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第 185 帖

a123zj

泡菜

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帖子: 4281

2008-09-06 21:49

原文由向前一镖发表

单凭理论上说，胶片上集合的感光微粒确实要比同面积中的CCD像素单元要多很多，理论上胶片的分辨率是可以做得很高。问题来了，当光子“撞击”在胶片上产生感光这个化学反应时，是每一个感光微粒都对应一个光子发生反应，还是N个光子同时与一个感光微粒发生反应，又或者一个光子同时与N个微粒发生化学反应呢？我觉得这些因 ......

向前一镖的观点深入到微观来讨论，有新义，如果能够提供量化的参数进行分析比较就好了。

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第 184 帖

a123zj

泡菜

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2008-09-06 21:47

原文由老辣发表

http://www_usa_canon_com/uploadedimages/FCK/Image/White%20Papers/Canon_CMOS_WP.pdf

几年前，Canon就在全幅CMOS※※※里说了。
从135底片与同等画幅的1Ds/1Ds2/1Ds3/5D/D3/D700各自能放多大的照片对比，再说分辨率的事已经没劲了。

截一段，文字写的是啥，你自己看吧。

谢谢老辣提供的资料，只是目前还没有细看，费劲。但是关于银盐彩色胶片与1Ds/1Ds2/1Ds3/5D/D3/D700各自能放多大的照片对比，似乎没有看到银盐彩色胶片扫描精度的参数，作为商业宣传网站，这种对比不够严谨。

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第 183 帖

a123zj

泡菜

泡网分: 40.896

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帖子: 4281

2008-09-06 21:42

原文由 triplex 发表

RVP的资料里说高反差是160lp/mm 低反差是80lp/mm 但是我拍的片子扫描出来却没有DP-1清晰纳闷阿纳闷

这个纳闷的问题，应该和多因素有关，抛开银盐彩色胶片器材、拍摄、冲洗、灰尘、划痕的原因，扫描是一个重要因素，比如我使用的美能达D4，最高可以扫描出来的图象大概1300多万象素，扫描仪使用的单CCD、CMOS影像感应器，其原理和单CCD、CMOS影像感应器的相机基本是相同原理，有低通特性，将清晰的边界钝化、色彩失真的问题同样存在。我大致算了一下，SD14的X3影像感应器，分辨率大约为54lp/mm（高反差），美能达D4扫描影像分辨率大约41 lp/mm，显然银盐彩色胶片数字化的影像分辨率明显低于SD14的X3影像感应器的影像分辨率。

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第 182 帖

想要云游四方

资深泡菜

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主题: 88

帖子: 26580

2008-09-06 04:45

原文由 a123zj 发表
美国Foveon公司的X3技术的感光器与银盐彩色胶片相似，由三层感光CCD叠加在一起。Foveon声称同等像素的X3图像感光器比传统CCD锐利两倍。当然Foveon公司的发言人肯定不会信口开河，实际上由于X3技术的感光器读出电路部线方式与CMOS的感光器十分相似，占了感光器较多的通光面积，使象数间隔增加，导致分辨率相对下降。可类比分 ......

X3无法大幅提高物理像素值的瓶颈在哪里呢？

[想要云游四方编辑于 2008-09-06 04:45]

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第 181 帖

laoliang

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主题: 21

帖子: 4389

2008-09-06 03:03

字太多了看着累,俺智商低也看不懂.

LZ首贴的图是要说明数码超越胶片了吗?

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向前一镖

资深泡菜

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帖子: 4548

2008-09-06 01:47

原文由阿西发表

Foveon声称同等像素的X3图像感光器比传统CCD锐利两倍,这证明了一点：现在的采用单板MSK原理成像的ＣＣＤ及ＣＭＯＳ的虚胖了一倍！关于这一点，没有数码相机厂家声称其电子影像感应器的分辨率超越了胶片，他们谈的是像素值，谈的是图像解析度，只不过我们的一些色友把这些编织成像的像素等同于分辨率了。。。

单凭理论上说，胶片上集合的感光微粒确实要比同面积中的CCD像素单元要多很多，理论上胶片的分辨率是可以做得很高。问题来了，当光子“撞击”在胶片上产生感光这个化学反应时，是每一个感光微粒都对应一个光子发生反应，还是N个光子同时与一个感光微粒发生反应，又或者一个光子同时与N个微粒发生化学反应呢？我觉得这些因素会最终决定实际的分辨率。另外胶片微粒的排列是无规则的，有重叠也会产生空隙，这些因素是否也要考虑进去。

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第 179 帖

老辣

陈年泡菜

泡网分: 39.485

主题: 62

帖子: 5056

2008-09-05 22:13

原文由阿西发表

Foveon声称同等像素的X3图像感光器比传统CCD锐利两倍,这证明了一点：现在的采用单板MSK原理成像的ＣＣＤ及ＣＭＯＳ的虚胖了一倍！关于这一点，没有数码相机厂家声称其电子影像感应器的分辨率超越了胶片，他们谈的是像素值，谈的是图像解析度，只不过我们的一些色友把这些编织成像的像素等同于分辨率了。。。

http://www_usa_canon_com/uploadedimages/FCK/Image/White%20Papers/Canon_CMOS_WP.pdf

几年前，Canon就在全幅CMOS※※※里说了。
从135底片与同等画幅的1Ds/1Ds2/1Ds3/5D/D3/D700各自能放多大的照片对比，再说分辨率的事已经没劲了。

截一段，文字写的是啥，你自己看吧。

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第 178 帖

阿西

陈年泡菜

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主题: 49

帖子: 4985

2008-09-05 21:19

原文由 a123zj 发表
美国Foveon公司的X3技术的感光器与银盐彩色胶片相似，由三层感光CCD叠加在一起。Foveon声称同等像素的X3图像感光器比传统CCD锐利两倍。当然Foveon公司的发言人肯定不会信口开河，实际上由于X3技术的感光器读出电路部线方式与CMOS的感光器十分相似，占了感光器较多的通光面积，使象数间隔增加，导致分辨率相对下降。可类比分 ......

Foveon声称同等像素的X3图像感光器比传统CCD锐利两倍,这证明了一点：现在的采用单板MSK原理成像的ＣＣＤ及ＣＭＯＳ的虚胖了一倍！关于这一点，没有数码相机厂家声称其电子影像感应器的分辨率超越了胶片，他们谈的是像素值，谈的是图像解析度，只不过我们的一些色友把这些编织成像的像素等同于分辨率了。。。

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第 177 帖

triplex

资深泡菜

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帖子: 4575

2008-09-05 11:22

原文由阿西发表

是显得清晰，我们日常使用胶片在镜头和拍摄过程也也要考虑不利的影响，我现在基本上都用架子拍摄

绝对不是显得清晰这么简单用DP-1拍能看到很多在胶片上看不到的细节尤其是低反差的细节
而且我一直用raw 出片基本不加锐度我用数码和用胶片的拍摄手法都差不多该用架子的地方都用

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第 176 帖

阿西

陈年泡菜

泡网分: 64.43

主题: 49

帖子: 4985

2008-09-05 11:13

原文由 triplex 发表
RVP的资料里说高反差是160lp/mm 低反差是80lp/mm 但是我拍的片子扫描出来却没有DP-1清晰纳闷阿纳闷

是显得清晰，我们日常使用胶片在镜头和拍摄过程也也要考虑不利的影响，我现在基本上都用架子拍摄

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第 175 帖

脑动对焦

资深泡菜

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帖子: 1613

2008-09-05 08:57

原文由 triplex 发表

RVP的资料里说高反差是160lp/mm 低反差是80lp/mm 但是我拍的片子扫描出来却没有DP-1清晰纳闷阿纳闷

胶片提的是实验室的数据，比你玩的高一些，数码的实验室数据和你玩的几乎一样。

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第 174 帖

triplex

资深泡菜

泡网分: 23.323

主题: 2

帖子: 4575

2008-09-04 22:50

原文由 a123zj 发表
按照均值法模型，单CCD感光器分辨率很容易计算出来，1DsMarkII的分辨率大约为70lp/mm,1020的ASP单CCD感光器分辨率大约为30lp/mm（1：1000），而银盐彩色胶片的分辨率大约是多少？？偶的查一下 ,或者哪位朋友提供一下。

RVP的资料里说高反差是160lp/mm 低反差是80lp/mm 但是我拍的片子扫描出来却没有DP-1清晰纳闷阿纳闷

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第 173 帖

a123zj

泡菜

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主题: 18

帖子: 4281

2008-09-04 22:32

按照均值法模型，单CCD感光器分辨率很容易计算出来，1DsMarkII的分辨率大约为70lp/mm,1020的ASP单CCD感光器分辨率大约为30lp/mm（1：1000），而银盐彩色胶片的分辨率大约是多少？？偶的查一下

,或者哪位朋友提供一下。

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第 172 帖

a123zj

泡菜

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帖子: 4281

2008-09-04 22:23

美国Foveon公司的X3技术的感光器与银盐彩色胶片相似，由三层感光CCD叠加在一起。Foveon声称同等像素的X3图像感光器比传统CCD锐利两倍。当然Foveon公司的发言人肯定不会信口开河，实际上由于X3技术的感光器读出电路部线方式与CMOS的感光器十分相似，占了感光器较多的通光面积，使象数间隔增加，导致分辨率相对下降。可类比分辨率仍然低于银盐彩色胶片。X3图像感光器比传统CCD锐利，指的X3技术的感光器是在同像素密度情况分辨率高于单CCD（MSK）。
前面谈到，单CCD均值法低通特性，将清晰的边界钝化。如实际RGB 值是（255，0，0），但计算后变成了（255，128，64），2条相邻的黑线（1000：1），在单CCD（MSK）感光器上的分辨，按照均值法模型，需要多少个相邻的像素？这个结果不难得出。

[a123zj 编辑于 2008-09-04 22:24]

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第 171 帖

a123zj

泡菜

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帖子: 4281

2008-09-04 22:05

原文由 marswolf 发表
cd好还是黑胶碟好？
我觉得要这么看，用于传播，肯定是方便、传输中损失小的好，从这方面看数字化的比模拟的好。用于还原，肯定是模拟的好，因为记录的信息是连续信息。那为什么数字媒介逐渐取代了模拟的？因为这些信息大多是用来传播的。传播的副作用就是使被传播的物体变得廉价了，因为获得的成本大大降低了。说这些似乎 ......

数字技术确实是人类多学科技术的结晶，涉及的学科十分宽泛，一个人要精确掌握全部，可能只要天才的智慧才能做到了，数字媒介十分方便的可复制，而且成本低，复制信号损失小。

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第 170 帖

a123zj

泡菜

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帖子: 4281

2008-09-04 22:00

原文由阿西发表

在无忌我还是少发言为妙！特别是关于胶片的画质问题　呵呵，你看我现在充分挖掘数码画质背后的算法秘密　呵呵　你慢慢上课，我一边慢慢学着

阿西谦虚了，我从你的贴里学到不少东西，还希望阿西能够多发言为妙！

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第 169 帖

阿西

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2008-09-04 01:10

原文由 a123zj 发表
欢迎阿西，关于胶片的内容，还请多指教！

在无忌我还是少发言为妙！特别是关于胶片的画质问题　呵呵，你看我现在充分挖掘数码画质背后的算法秘密　呵呵　你慢慢上课，我一边慢慢学着

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第 168 帖

a123zj

泡菜

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主题: 18

帖子: 4281

2008-09-03 19:20

原文由阿西发表
现在将CMOS成像必然依靠的技术介绍一下：
1、片上降噪技术，减小了像素的变化和噪声
2、完全电子转移技术，控制随机噪声
3、片上模拟处理技术，降低成像噪声并实现高速信号读取
4、为了画面显得纯净，现在很多厂家都采取二次甚至多重降噪技术
以上这些降噪技术与镜头无关,也与被摄物体的色彩表现无关。这些都是数码相机 ......

欢迎阿西，关于胶片的内容，还请多指教！

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第 167 帖

marswolf

泡菜

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帖子: 304

2008-09-01 23:12

信息论不懂，录像带倒是看过，其实好录像带的效果还是挺不错的，别去看翻录了多少遍的。您要叫这个真，该拿电影胶片说，70mm的那种。我就没说磁带的质量比cd要好，因为我听的磁带都是自己拿人家的翻录的，据说也有什么钢丝带之类质量超好的但咱没见过。无非就是数字化的让人用比较便宜的成本获得了相对能接受的质量罢了。从这儿说，数码化绝对是革命。您选择数码没啥错，要错也是大家伙儿陪着您一块错呢。有人就喜欢自己在家放电影，这也没啥不好的，只要地方够大钱够多。其实人眼睛分辨的东西很有限，但大脑处理过后的整体的感觉，目前的科技还说不清楚。信息论，这个名字真大啊

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第 166 帖

triplex

资深泡菜

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帖子: 4575

2008-09-01 22:43

原文由 marswolf 发表
cd好还是黑胶碟好？
我觉得要这么看，用于传播，肯定是方便、传输中损失小的好，从这方面看数字化的比模拟的好。用于还原，肯定是模拟的好，因为记录的信息是连续信息。那为什么数字媒介逐渐取代了模拟的？因为这些信息大多是用来传播的。传播的副作用就是使被传播的物体变得廉价了，因为获得的成本大大降低了。说这些似乎 ......

事情不是这样的黑胶虽然貌似连续但是并不是所有的信息都是原始信息
找点讲信息论的书读读就知道了
简单点想想录像带那个也是模拟设备有谁觉得它的图像质量比DVD强的?
视觉比听觉要难欺骗一些

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第 165 帖

marswolf

泡菜

泡网分: 3.485

主题: 10

帖子: 304

2008-09-01 22:20

cd好还是黑胶碟好？
我觉得要这么看，用于传播，肯定是方便、传输中损失小的好，从这方面看数字化的比模拟的好。用于还原，肯定是模拟的好，因为记录的信息是连续信息。那为什么数字媒介逐渐取代了模拟的？因为这些信息大多是用来传播的。传播的副作用就是使被传播的物体变得廉价了，因为获得的成本大大降低了。说这些似乎有点跑题。不过反转片以后会象黑胶碟一样却是肯定的，接触的人都会被冠以“玩家”。看底片的感觉是没法在网上传播的，只能勉强用文字隔靴搔痒。从这一点来说，网络论坛的作用首先就是传播，而文字是最方便借助网络传播的，所以文字里的谩骂和垃圾也最多。彻底跑题了！
坛子里还有人听黑胶碟的吗？

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第 164 帖

阿西

陈年泡菜

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主题: 49

帖子: 4985

2008-09-01 20:34

现在将CMOS成像必然依靠的技术介绍一下：
1、片上降噪技术，减小了像素的变化和噪声
2、完全电子转移技术，控制随机噪声
3、片上模拟处理技术，降低成像噪声并实现高速信号读取
4、为了画面显得纯净，现在很多厂家都采取二次甚至多重降噪技术
以上这些降噪技术与镜头无关,也与被摄物体的色彩表现无关。这些都是数码相机自己的影像感应器存在的问题，经过这么多的修补与调整，大家都可以宽容地对待数码相机的画质，那么我们是不是也要宽容地对待胶片？当然了如果电子影像感应器能够改进以上问题，那么是不是更好？CCD一般来说不需要使用片上降噪技术，因为在制造过程中，CCD像素间的一致性要好于CMOS，至少要比CMOS少一道降噪音程序，这种降噪流程我个人认为越少越好！

[阿西编辑于 2008-09-01 20:42]

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第 163 帖

a123zj

泡菜

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主题: 18

帖子: 4281

2008-08-31 20:51

原文由 chenwen 发表
关于胶片的宽容度，我一直有个问题。在扫描光比较大的底片时候，如果针对高光处暴光，那么暗部黑乎乎的一片，如果针对暗部暴光，则高光死白。是不是说明如果只是单次扫描的话没有完全发挥底片的宽容度呢？或者是我没用好手中的扫描仪。

各位朋友好,一星期多没有来，皆因不久前侄女、岳父先后住院，有许多要忙的事情,没有时间来这里与朋友们交流，抱歉了！

关于胶片的宽容度，光比较大的暗部黑乎乎的问题,应该说有多方面的原因,光比较大超出了胶片的宽容度,也会出现死白死黑,此外胶片数码化也受制于扫描仪动态范围,细节和对比度的丢矢肯定难免.

[a123zj 编辑于 2008-08-31 20:53]

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