主题:大像素还是高像素? [主题管理员:法无定法]
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原文由 法无定法 在2010-01-05 02:20发表

用软件方法使得大像素插值为高像素与高像素合并为大像素一样,都是在损失原始信息(对大像素来说是其无法记录的位置坐标信息,对高像素来说是其无法记录的暗部信息)的情况下通过统计算法将丢失的信息推导出来的,虽然也可用,但肯定不如直接记录下来的原始信息来得精确。

[法无定法 编辑于 2010-01-05 01:21]


既使用高像素24mp,想要印制3x5尺还是要插值;相对大象素12mp在拍摄时的优势,这多出来的42%像素面积对我来说意义就不是很大了。

[alam 编辑于 2010-01-05 02:05]
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原文由 alam 在2010-01-04 23:18发表

请看主题,
讨论的是高像素和大像素的优劣。
贴大图是想让大家知道大像素可轻易的插值为高像素。

用软件方法使得大像素插值为高像素与高像素合并为大像素一样,都是在损失原始信息(对大像素来说是其无法记录的位置坐标信息,对高像素来说是其无法记录的暗部信息)的情况下通过统计算法将丢失的信息推导出来的,虽然也可用,但肯定不如直接记录下来的原始信息来得精确。

[法无定法 编辑于 2010-01-05 01:21]
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我在120楼曾经引用过一篇关于Exmor R CMOS的报道,其中也同样认为A/D转换电路是在像素内:

Exmor R CMOS的绝对创新

  索尼Cyber-shot新品——WX1和TX1,首次在数码相机领域采用了一种全新的Exmor R CMOS传感器。这种Exmor R CMOS传感器的感光能力是过去同尺寸传感器的两倍,因此在光线不足的环境下拍摄,能够大幅降低噪点,获得更清晰的图像。而在此后的实际测试中也表明,这两款Cyber-shot数码相机不仅提供了最高ISO 3200的高感光度,并且噪点抑制能力相当优秀。同时,这两款数码相机还提供了手持夜景拍摄、全景扫描等一系列先进功能也是对新一代影像传感器的技术延伸。

  Exmor R CMOS传感器的秘密究竟在哪里?在揭晓这个秘密之前,我们不妨先来回顾一下传统CMOS传感器的结构。传统的CMOS传感器每个像素点都要搭配一个对应的A/D转换器以及对应的放大电路,因此,这部分电路会占用更多的像素面积,直接导致光电二极管实际感光的面积变小,感光能力变弱。CCD的单个像素点不需要A/D转换器和放大电路,光电二极管能获得更大的实际感光面积,开口率更大,因此在小尺寸影像传感器领域,目前CCD仍占据一定优势,而在大尺寸影像传感器领域,由于单个像素点的面积大,A/D转换器和放大电路占用的面积只是整个像素的很小一部分,影响不大,因此CMOS传感器也得到了广泛的应用。

  而Exmor R CMOS的秘诀是,将光电二极管“放置”在了影像传感器芯片的最上层,把A/D转换器及放大电路挪到了影像传感器芯片的“背面”,而不是像传统CMOS传感器一样,A/D转换器和放大电路位于光电二极管的上层,“挡住了”一部分光线。这样一来,通过微透镜和色彩滤镜进来的光线就可以最大限度地被光电二极管利用,开口率得以大幅度提高,即便是小尺寸的影像传感器,也能获得优良的高感光度能力。

  相比较之下,传统的表面照射型CMOS传感器的光电二极管位于整个芯片的最下层,而A/D转换器和放大电路位于光电二极管上层,因此光电二极管离透镜的距离更远,光线更容易损失。同时,这些线路连接层还会阻塞从色彩滤镜到达光电二极管的光路,因此直接导致实际能够感光更少。而Exmor R背照式CMOS传感器显然一劳永逸地解决了这样的问题。因为这种技术是从硬件结构层面上做了彻底的解决,而不仅仅是优化微透镜、增大开口率这么简单。
===================

到sony网站的英文版看了原文,发现SONY说的是:

The new “Exmor R” CMOS Sensor is twice as sensitive as conventional CMOS sensors thanks to back-illuminated technology that places metal wiring beneath the photo diode instead of above it. Since light is used more efficiently, you can enjoy smoother movement in action sequences and higher image quality in dark conditions such as night scenes.

并没有说metal wiring是什么电路的布线,将其说成是A/D转换电路显然是译作者的杜撰。sony的“Exmor R” CMOS确实有关于A/D转换电路方面的改进:

Column A/D Conversion converts light to digital signals within the sensor instead of afterwards and applies noise reduction both before and after conversion (dual noise reduction) to significantly reduce noise. This contributes to superior image quality (at AVCHD 1920 x 1080i resolution) with extremely low noise, high sensitivity and smear-free clarity at high processing speeds. Furthermore, Sony’s original ClearVid array employs rotated pixels and an exclusive pixel colour layout to capture more detail. Whether shooting high-definition movies or high-resolution still images, you'll be amazed by the simply spectacular results.
http://www_sony_jp/products/overseas/contents/pickup/contents/avchd_hdd_hdr_xr500v/48239hd_2_1_1_exmor_r_cmos_sensor_r/index.html

即将列A/D转换器集成到传感器芯片中,而不是在每个像素中。
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此前受一些资料的影响,同时也没有看过CMOS像素的电路图,一直以为CMOS传感器的前置放大器和A/D转换电路是做在每个像素中的。这种说法流传甚广,包括百度百科关于“CMOS传感器”的条目也是这样的:

 CCD传感器中每一行中每一个象素的电荷数据都会依次传送到下一个象素中,由最底端部分输出,再经由传感器边缘的放大器进行放大输出;而在CMOS传感器中,每个象素都会邻接一个放大器及A/D转换电路,用类似内存电路的方式将数据输出。
http://baike.baidu.com/view/356089.htm

经柯纳兄和dvcam兄指出后,又认真看了柯兄给出的资料:

The standard CMOS APS pixel today consists of a photodetector (a JFET photogate or pinned photodiode), a transfer gate, reset gate, selection gate and source-follower readout transistor -- the so-called 4T cell.
The JFET photogate or pinned photodiode was originally used in interline transfer CCDs due to its low dark current and good blue response, and when coupled with the transfer gate, allows complete charge transfer from the photodetector eliminating lag. The use of intrapixel charge transfer can offer lower noise by enabling the use of correlated double sampling.
The Noble 3T pixel is still often used since the fabrication requirements are easier. One transistor, Mrst, acts as a switch to reset the device. When this transistor is turned on, the photodiode is effectively connected to the power supply, VRST, clearing all integrated charge. Since the reset transistor is n-type, the pixel operates in soft reset.
The second transistor, Msf, acts as a buffer (specifically, a source follower), an amplifier which allows the pixel voltage to be observed without removing the accumulated charge. Its power supply, VDD, is typically tied to the power supply of the reset transistor.
The third transistor, Msel, is the row-select transistor. It is a switch that allows a single row of the pixel array to be read by the read-out electronics.
Other innovations of the pixels such as 5T and 6T pixels also exist. By adding extra transistors, functions such as global shutter, as opposed to the more common rolling shutter, are possible.
http://en.※※※※※※※※※.org/wiki/Cmos_sensor

从图上和文字说明中可以看出,Noble CMOS 3T像素中的3个晶体管分别是复位管Mrst,源跟随管也就是放大器Msf以及行选通管Msel。其中并无A/D转换电路部分。虽然有资料说像素内包含A/D转换电路的DPS(digital pixel sensor)传感器也一直在研发中,但显然并不是指目前所用的标准CMOS传感器,反而从另一方面证明目前所使用的传感器是没有A/D转换电路的。由此可见网上和某些资料中关于CMOS像素有A/D转换电路的说法是错误的。

感谢柯纳兄和dvcam兄纠正了我一直以来的一个错误认识并向可能被我误导的同学致歉,我也将修改首贴中有关于这一问题的错误。
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原文由 weikle 在2010-01-05 00:08发表
不是在讨论动态范围和iso么,怎么发那么大的图啊,帖子打开十分慢。


请看主题,
讨论的是高像素和大像素的优劣。
贴大图是想让大家知道大像素可轻易的插值为高像素。
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不是在讨论动态范围和iso么,怎么发那么大的图啊,帖子打开十分慢。
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再试试连接大图成功连接,大家看看12mp插值42mp的解像率如何?
我曾用此法把图像印制成3乘5尺大像,效果还不错,
当然如果用更高像可能会更好。

[alam 编辑于 2010-01-04 23:08]
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原文由 alam 在2010-01-04 23:28发表

连错了等下再上-.-


残念,不论上如何大的图,flickr和my picturetown 都自动转成限制尺寸,有那位dx有可贴大图的网站提供吗?
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原文由 alam 在2010-01-04 23:26发表

糊涂胸,高感和高像素乃各有所长,我个人也较倾向高感。

致于lz的话也有可取之处,大像素拍照真的比高像素容易出采的多。

来连张12mp插值到42mp(压缩成80%)给大家看看

不合规外链图片,不直接显示,谨慎点击

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原文由 糊涂终结者 在2010-01-04 11:05发表

哈哈~~~

其实人家的本意还是换汤不换药,即高感比高像素重要,所以一味地拿大像素的出处比高像素的短处.......


糊涂胸,高感和高像素乃各有所长,我个人也较倾向高感。

致于lz的话也有可取之处,大像素拍照真的比高像素容易出采的多。

来连张12mp插值到42mp(压缩成80%)给大家看看

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原照的exif缩为低于256kb存exif供参考
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原文由 alam 在2010-01-03 16:26发表

柯大的意识大略说动态范围论点要建立在相同iso,这个我不认同。


哈哈~~~

其实人家的本意还是换汤不换药,即高感比高像素重要,所以一味地拿大像素的出处比高像素的短处.......
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原文由 糊涂终结者 在2010-01-03 15:29发表

这个就很雷人了.....

选择性失明!当D3X的动态范围大于D3时的值不算数,反而在高ISO时D3X的动态范围小于D3时的值就算数?!哈哈~~~


柯大的意识大略说动态范围论点要建立在相同iso,这个我不认同。
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原文由 柯纳 在2010-01-02 23:05发表
引用:
--------------------------------------------------------------------------------
原文由 alam 在2010-01-02 23:04发表
那么说你还在认为D3X的动态范围小于D3的动态范围了对吗?
--------------------------------------------------------------------------------

这个我是同意他的观点,而且还有数据支持他。

不能因为他对某些问题的看法而全面否定。


这个就很雷人了.....

选择性失明!当D3X的动态范围大于D3时的值不算数,反而在高ISO时D3X的动态范围小于D3时的值就算数?!哈哈~~~
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原文由 dvcam 在2010-01-03 01:55发表

Full Well Capacity是物理特性,不是谁规定的,Full Well Capacity直接决定了动态范围
有些CCD的指标上就直接有这个参数:
CCD  Pixel Size (µm) Typical Full Well
Kodak KAF1400 6.8 x 6.8 45,000 e-
E2V CCD37-10 15 x 15 165,000 e-
Kodak KAF1000 24 x 24 630,000 e-

这个指标非常重要,但CN ......


他这个值是算出来的,我接受。问题和DXO一样,他是实拍的后,用叫ImagePlus这个第三方软件解码分析出来的,而大多数影友是用DPP或jpg直出,DPP解码效果是远好于任何一个第三方软件。

不过即使这样,7D也拿了少有的高分,列表里分值比它高的只有D3,1D4,5D和5D2,1DS3了,无愧于APS-C旗舰
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再上调过白点和黑点的
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原文由 吟平 在2010-01-03 02:07发表

这里说的就是有那么一个现实的数码相机产品(FZ20),用实实在在的功能否定了你部分的理论(关于合并像素不能提高ISO)

请问我在何处说过“合并像素不能提高ISO”?我前面说的是:

原文由 法无定法 在2009-12-31 15:15发表

合并像素是有可能的,见我前面贴出的富士Super CCD EXR感光元件的贴。但这种合并不可能通过升级固件来实现,而是要重新设计传感器像素的布局(包括色彩滤镜),也就是如果要能合并像素必须更换新的传感器。因此,现在买高像素的相机是无法获得这种好处的。


与你的理解正好相反。
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原文由 法无定法 在2010-01-03 02:39发表

具体的数值与传感器的实际动态范围以及厂家对最高ISO的标定有关,但最高ISO时宽容度一定是最小的。


来看看最低ISO和最高ISO相差多少。
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原文由 法无定法 在2010-01-03 02:39发表

具体的数值与传感器的实际动态范围以及厂家对最高ISO的标定有关,但最高ISO时宽容度一定是最小的。


来看看最低ISO和最高ISO相差多少。
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原文由 spot 在2010-01-03 01:55发表

这个问题用科学的方法很容易理解的,你用同样的光圈快门组合,ISO1600正常曝光拍一张,ISO100欠曝拍一张,如果按照楼主的理论,输入光线总量是一样的,那么两张照片噪点就应该是一样的,ISO放大不增加噪点嘛,可惜,我们每个人都知道事实会是什么,虽然ISO100那张是黑一点,但那些ISO1600的灰色、彩色噪点,是不会出现的 ......


老兄,放大器常数不同,即使是同一个信号源,出来的结果能一样么?呵呵,举个极端例子,用显微镜看手指甲,确实没有产生新噪点,但是看上去肯定噪点更吓人啊
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原文由 吟平 在2010-01-03 02:01发表

我注意到您用了“阀值”这个词,阀值是电压吧,整块的感光元器件和数块等面积的元器件产生的在相同条件下电压相等,您同意不?,您还是别忙理论,先解释下FZ20的30W像素提高感光度的“灵异”现象,这难道是松下的一种市场策略手段?还是科学根据?

我不知道你说的灵异现象是什么?所以抱歉无法回答你的问题,至于我说的阈值是什么,首帖里有说明,就不再重复。
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原文由 吟平 在2010-01-03 01:38发表
我认为像素是可以合并的感光的
和阵列天文望远镜原理一样

一个大像素接收到弱光产生的电流,和4个小像素并联产生的电流是相等的。
你观察硅光电池即可知道,多块小的最后产生的电流和相应面积大的等效。

在技术允许下应当尽可能提高像素才是王道,噪点不是问题,噪点有许多解决办法,只是民用不舍得用,比如对感光元 ......


CCD的确可以像素合并,已经成熟的技术了,这叫Pixel Binning
http://www_ccd_com/ccd103.html

但CMOS似乎不可以,因为COMS在像素内部就完成了电荷-电压的转换

另外,CCD和CMOS像素上虽然用光敏二极管产生光电流,但最后收集到的是电荷,然后把电荷转换成电压
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原文由 吟平 在2010-01-03 01:50发表

我反驳的观点就是:从硅光电池可知,1平方米的硅光电池和4个0.25平方米电池并联产生的电流相等,电压相等,从各方面来说是等效的,CCD从本质来说也是硅光电池,感光本身就是光转换成电子(电流)的过程。所以结论是可以通过合并像素提高感光度。所以你说不可以那是错误的

硅光电池不是光传感器,不需要动态范围,换句话说,最小信号阈值或者噪声电平对硅光电池毫意义,硅光电池只需要有一个平均输出就够了。对硅光电池有意义的是转换效率而不是感光的动态范围。此外,我没有说合并像素不可以,而是说是有条件的。

[法无定法 编辑于 2010-01-03 01:57]
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