主题:从佳能CMOS技术进步猜测5D3能达到的水平
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spot 发表于 2012-4-22 06:15
DXO提供的Full SNR数据确实是非常有用的,就像刚才说到的提高ISO后,对场景中的暗部在照片中信噪比的改善,其实不用拍照片比较,通过对Full SNR数据的分析就可以直观了解这个变化。

下表列出了D800和5D3做的结果。(这里列出的是厂家ISO,因此同一相机不同ISO之间是加倍关系,但两机之间并不一致,5D3的实测ISO要比D800高一些)

这个数据相当于用DXO提供的数据作了一个这样的模拟试验,从ISO100开始,对准一块比较黑的区域进行拍照,比如下表中就是从0.1%灰度开始(这个是传感器的线性数据,按gamma=2.2转换到sRGB的话,相当于0-255灰阶中10左右的亮度)。然后保持光圈快门不变,因此作为相机输入的进光量也不变,逐级上调ISO设置,那么这同一个区域在照片中就逐级变亮(由于在最终照片里gamma曲线的存在,传感器数据线性变化对应到照片里的亮度并非线性)。这里分别列出了D800和5D3在这个区域的信噪比变化情况。可以很明显地看出,随着ISO设置提高,两个相机的信噪比都表现出递增的趋势。一般来说,这个信噪比水平上,0.5dB就可以在照片中带来可分辨的画质改善。

由于两个相机结构的不同,两个相机的变化趋势也不同。D800在暗部信噪比很好,这说明其读出噪声很小,同时提高ISO设置带来的信噪 ...


这样分析是没错的,但dng可能是想描述这样一种情况:比如说5D3和D800都在ISO100的时候欠曝了一些,然后通过提亮的方式补回来,这时D800这样的机器补回来的效果好于5D3。。
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我上次发帖比较d800及5d3的iso100暗部动态范围时发现d800的曝光略低 这次在ps上100%细节上多次对比 给d800加少量曝光保证同5d3曝光尽量接近后的暗部动态对比图  注意d800由于后期加曝光后噪点会极少量的增加 但仍能发现5d3的动态范围更大 再次质疑dxo的动态标准与我们摄影所需的动态不尽相同 本帖最后由 david139 于 2012-4-22 11:19 编辑

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hammeryk 发表于 2012-4-22 10:37
如果剔除对佳能不利的数据和计算方法,您觉得无敌三可以打多少分,87分应该有吧,D800应该在92分比较合理,您觉得呢?

我认为DXO这里没有需要剔除的数据,现在的问题是什么样的方法才能更好评价相机画质。这个问题我也还没有结论。

就拿这个像素增益应该怎么算才合理,就是一个比较复杂的问题。如果不考虑像素增益,实际上D800的SNR,TR指标都不如5D3,高感动态范围也不如5D3(差的还挺大),只有低感动态范围和彩色噪声CS(这个还没弄明白DXO是怎么算的)好于5D3。但是究竟怎样才算最合理评价性能,确实比较复杂。缩图的确能改善信噪比,但是从另一个角度说,如果某个细节已经被噪声淹没,那么无论怎么缩图也不可能让失去的细节再回来,所以也不能就这么简单认为缩图可以补偿原生信噪比的不足。现实中还有一个拍摄题材和手段对某方面性能指标的需求和限制问题,就更复杂。

现在I3A有一套全新的标准CPIQ,引入了纹理锐利度衰减函数等新概念,我也在学习。
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spot 发表于 2012-4-22 06:15
DXO提供的Full SNR数据确实是非常有用的,就像刚才说到的提高ISO后,对场景中的暗部在照片中信噪比的改善,其实不用拍照片比较,通过对Full SNR数据的分析就可以直观了解这个变化。

下表列出了D800和5D3做的结果。(这里列出的是厂家ISO,因此同一相机不同ISO之间是加倍关系,但两机之间并不一致,5D3的实测ISO要比D800高一些)

这个数据相当于用DXO提供的数据作了一个这样的模拟试验,从ISO100开始,对准一块比较黑的区域进行拍照,比如下表中就是从0.1%灰度开始(这个是传感器的线性数据,按gamma=2.2转换到sRGB的话,相当于0-255灰阶中10左右的亮度)。然后保持光圈快门不变,因此作为相机输入的进光量也不变,逐级上调ISO设置,那么这同一个区域在照片中就逐级变亮(由于在最终照片里gamma曲线的存在,传感器数据线性变化对应到照片里的亮度并非线性)。这里分别列出了D800和5D3在这个区域的信噪比变化情况。可以很明显地看出,随着ISO设置提高,两个相机的信噪比都表现出递增的趋势。一般来说,这个信噪比水平上,0.5dB就可以在照片中带来可分辨的画质改善。

由于两个相机结构的不同,两个相机的变化趋势也不同。D800在暗部信噪比很好,这说明其读出噪声很小,同时提高ISO设置带来的信噪 ...


其实我想表达的就是这个意思。对于5D3,用ISO100和用1600区别是巨大的。而D800相同情况下的区别就要小得多。
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spot 发表于 2012-4-22 02:48
你说的始终是特殊的场景,银河背景下的星点,你确定能用星图把它们都区分出来,而不会有噪点混淆?

其实,这个是很简单的道理,可能你特定情况下的应用需求,让你产生了错觉。你真正找个环境,光圈快门不动,用ISO100曝光不足和ISO3200曝光正常,拍两张试试,再拉拉亮度,结果是很清楚的。

刚才靠墙想了一下,我说的盖镜头盖的例子不适合说明这个问题,作这个测试ISO3200得曝光正常才行,要有光,否则都是最暗部测试的旧不是这个概念了。


楼主,我并不怀疑你的专业性。可即使是一般的场景(非星空)我也做过类似的实验(D300)可惜现在机器不在我身边。当时看到这样的结果我也是很吃惊的。
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刘云飞 发表于 2012-4-22 02:40
拍星空你不要考虑这些,应该考虑叠片降噪。


拍深空可以这么做,拍星野就没办法了。
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SPOT老师,如果剔除对佳能不利的数据和计算方法,您觉得无敌三可以打多少分,87分应该有吧,D800应该在92分比较合理,您觉得呢?
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springf 发表于 2012-4-22 09:40
是的,尤其是暗部。Sony的CMOS的暗部确实很不错。。。

弄得我都想※※了。可实在不想要3600万这么高的像素


打鸟就需要了,呵呵,D800综合指标都很强,动态范围,信噪比,色深等等各方面,貌似就算用修正后的剔除对佳能不利的测试数据,D800也是领先的,像素不管怎么说也还是比无敌三多了接近60%
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hammeryk 发表于 2012-4-22 09:25
SPOT真专业,佩服。看了这么多,发现尼康D800的CMOS水平还是极高的,毕竟像素提高了这么多,高感方面表现的足够彪悍了。


是的,尤其是暗部。Sony的CMOS的暗部确实很不错。。。

弄得我都想※※了。可实在不想要3600万这么高的像素
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SPOT真专业,佩服。看了这么多,发现尼康D800的CMOS水平还是极高的,毕竟像素提高了这么多,高感方面表现的足够彪悍了。
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DXO提供的Full SNR数据确实是非常有用的,就像刚才说到的提高ISO后,对场景中的暗部在照片中信噪比的改善,其实不用拍照片比较,通过对Full SNR数据的分析就可以直观了解这个变化。

下表列出了D800和5D3做的结果。(这里列出的是厂家ISO,因此同一相机不同ISO之间是加倍关系,但两机之间并不一致,5D3的实测ISO要比D800高一些)

这个数据相当于用DXO提供的数据作了一个这样的模拟试验,从ISO100开始,对准一块比较黑的区域进行拍照,比如下表中就是从0.1%灰度开始(这个是传感器的线性数据,按gamma=2.2转换到sRGB的话,相当于0-255灰阶中10左右的亮度)。然后保持光圈快门不变,因此作为相机输入的进光量也不变,逐级上调ISO设置,那么这同一个区域在照片中就逐级变亮(由于在最终照片里gamma曲线的存在,传感器数据线性变化对应到照片里的亮度并非线性)。这里分别列出了D800和5D3在这个区域的信噪比变化情况。可以很明显地看出,随着ISO设置提高,两个相机的信噪比都表现出递增的趋势。一般来说,这个信噪比水平上,0.5dB就可以在照片中带来可分辨的画质改善。

由于两个相机结构的不同,两个相机的变化趋势也不同。D800在暗部信噪比很好,这说明其读出噪声很小,同时提高ISO设置带来的信噪比改善也相对较小。而5D3则有非常明显的改善,说明其读出噪声较大,因此需要足够幅度的像素输出信号,以保证良好的信噪比。当然,5D3在高ISO(1600以上)的表现是超过D800的。
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dng 发表于 2012-4-22 02:35
星空往往会带着银河一块出现,倘若只是暗背景中的高亮星点,这当然好降噪。但一旦有银河的结构出现,就没法降噪了。这个时候比拼的就是传感器的QE、本底噪声以及暴光积分时间了。


你说的始终是特殊的场景,银河背景下的星点,你确定能用星图把它们都区分出来,而不会有噪点混淆?

其实,这个是很简单的道理,可能你特定情况下的应用需求,让你产生了错觉。你真正找个环境,光圈快门不动,用ISO100曝光不足和ISO3200曝光正常,拍两张试试,再拉拉亮度,结果是很清楚的。

以下内容由 spot 于 2012-4-22 02:54 补充
刚才靠墙想了一下,我说的盖镜头盖的例子不适合说明这个问题,作这个测试ISO3200得曝光正常才行,要有光,否则都是最暗部测试的旧不是这个概念了。
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拍星空你不要考虑这些,应该考虑叠片降噪。

dng 发表于 2012-4-22 02:35
星空往往会带着银河一块出现,倘若只是暗背景中的高亮星点,这当然好降噪。但一旦有银河的结构出现,就没法降噪了。这个时候比拼的就是传感器的QE、本底噪声以及暴光积分时间了。
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spot 说的是对的。理论上应该ISO应该在ADC之前调整增益而实现。因为在ADC之后,首先一般都是14bit的AD,每个通道得到
2^14 = 16384 个灰阶(ISO 100), 你在ADC后面提亮会造成--

欠暴一档将损失1bit剩下8192个灰阶(ISO200);
欠暴两档将损失2bit剩下4096个灰阶(ISO400);
欠暴三档将损失3bit剩下2048个灰阶(ISO800);
欠暴四档将损失4bit剩下1024个灰阶(ISO1600);

如果ADC之前对模拟信号放大到正常幅度再作14bit AD转换就不会出现这个情况。

dng 发表于 2012-4-22 01:50
我再重声一次,这不是我的想象。还有,我关注的是天文摄影,你说的条件我经常碰到。另外,ISO100提亮4档应该是ISO1600,而非3200。
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spot 发表于 2012-4-22 02:22
这跟什么粉没关系,这是很简单的科学试验,当然前提是要排除干扰因素,因此才说场景的重要性,你要知道星空是最适合降噪的场景,只要最简单的对比度降噪算法就行,所以让你拍个合适比较的场景,或者你用我刚才说的方法,盖上镜头盖照两张就清楚了,不过一定要关闭任何降噪设置,包括相机和后处理软件。


星空往往会带着银河一块出现,倘若只是暗背景中的高亮星点,这当然好降噪。但一旦有银河的结构出现,就没法降噪了。这个时候比拼的就是传感器的QE、本底噪声以及暴光积分时间了。
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dng 发表于 2012-4-22 02:17
我做过这样的实验才敢下这样的结论,从你的字里行间,我感觉你似乎还不太相信。这么说吧,我是观音的粉丝,我手里的佳能机器是做不到的,这个我在前面有提到。但别的机器呢?如果可能,我觉得你应该做做这个实验。
       每次我拍星空时总是有人说根本不知道哪些是星星哪些是噪点。怎么说呢,谷歌星空不会骗人吧?
       海纳百川,有容乃大。


这跟什么粉没关系,这是很简单的科学试验,当然前提是要排除干扰因素,因此才说场景的重要性,你要知道星空是最适合降噪的场景,只要最简单的对比度降噪算法就行,所以让你拍个合适比较的场景,或者你用我刚才说的方法,盖上镜头盖照两张就清楚了,不过一定要关闭任何降噪设置,包括相机和后处理软件。
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spot 发表于 2012-4-22 02:00
是提亮到4档还是提亮4档,这个数字不重要,关键是效果,你可以拍两张符合这个条件的照片出来对比一下,看看相同光圈快门下,ISO100曝光不足然后PS提亮,跟ISO3200正常曝光,效果到底有什么区别?你可以用任何软件对ISO100那张进行处理,降噪也行,为了便于比较,场景里最好有个标板之类好分析的物体,如果只是满天星点的话,那可很难比较哪些是噪点,哪些是星星了。


       我做过这样的实验才敢下这样的结论,从你的字里行间,我感觉你似乎还不太相信。这么说吧,我是观音的粉丝,我手里的佳能机器是做不到的,这个我在前面有提到。但别的机器呢?如果可能,我觉得你应该做做这个实验。
       每次我拍星空时总是有人说根本不知道哪些是星星哪些是噪点。怎么说呢,谷歌星空不会骗人吧?
       海纳百川,有容乃大。
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dng 发表于 2012-4-22 01:50
我再重声一次,这不是我的想象。还有,我关注的是天文摄影,你说的条件我经常碰到。另外,ISO100提亮4档应该是ISO1600,而非3200。


是提亮到4档还是提亮4档,这个数字不重要,关键是效果,你可以拍两张符合这个条件的照片出来对比一下,看看相同光圈快门下,ISO100曝光不足然后PS提亮,跟ISO3200正常曝光,效果到底有什么区别?你可以用任何软件对ISO100那张进行处理,降噪也行,为了便于比较,场景里最好有个标板之类好分析的物体,如果只是满天星点的话,那可很难比较哪些是噪点,哪些是星星了
以下内容由 spot 于 2012-4-22 02:18 补充
其实你盖上镜头盖,用MF按刚才类似的参数,比如F8,1/60s,ISO100拍一张,然后F8,1/60s,ISO3200拍一张,就能看出来。不过有一点要注意,这次处理ISO100那张就不要降噪了,这种场景再降噪就没意义了。
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spot 发表于 2012-4-22 01:29
呵呵,我说的道理对于任何数码相机都是一样的,这跟内置还是外置无关,甚至不管任何电路(通讯,音频,视频等等),先不说读出通道上其它噪声来源,只要有AD转换这个环节,就一定会有量化误差,那么在AD转换之前对对小信号模拟量进行放大,信噪比就一定好于AD转换之后对数字信号放大。

你知道按照你的想象,会是什么结果吗?你是在说,晚上用ISO100曝光不足4档,然后在PS里提亮4档,出来的照片效果,跟用相同光圈快门,ISO3200拍的照片效果一样?你觉得现在哪个厂家能做出这种“神机”


我再重声一次,这不是我的想象。还有,我关注的是天文摄影,你说的条件我经常碰到。另外,ISO100提亮4档应该是ISO1600,而非3200。
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jack77216是son 发表于 2012-4-21 15:39
你黑尼康不是这样黑的,你也是资深了,D4只有79分?

你以为D4是观音生产的?


D4 是89分啊!扯什么观音,你一查不就知道了么。查到了也不敢说出89, 怕说出来下面没法儿再说是吧?
那D800 95分,D4 傻了?
K5 82分,那81分的5D3傻了,D3也傻了?
NEX-7呢81分,那80分的1Ds Mark III 傻了,D700也傻了?大批的数码后备之类的傻了?
D5100 得80分,无敌兔79分傻了?


这样的结论一愣一愣的哈? 早跟你说不能单看总分你不听, 听了就不用辩解这样的怪论了。

本帖最后由 刘云飞 于 2012-4-22 02:05 编辑

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dng 发表于 2012-4-22 00:54
但对于SONY的内置ADC CMOS(D300、D7000、D800等)来说,刚刚的结论都要被推翻!简言之,就是这些相机只要有一档感光度就够了(譬如ISO100)任何场景你都可以用这档感光度去拍,暴光不足你后期提亮就行了,因为对于这些相机而言,软件提亮和在相机上提高ISO是等价的(噪声颗粒感上几乎没有区别,噪声颜色上会略有不同,但影响不大)。有这几款相机的朋友可以试试。


呵呵,我说的道理对于任何数码相机都是一样的,这跟内置还是外置无关,甚至不管任何电路(通讯,音频,视频等等),先不说读出通道上其它噪声来源,只要有AD转换这个环节,就一定会有量化误差,那么在AD转换之前对对小信号模拟量进行放大,信噪比就一定好于AD转换之后对数字信号放大。

你知道按照你的想象,会是什么结果吗?你是在说,晚上用ISO100曝光不足4档,然后在PS里提亮4档,出来的照片效果,跟用相同光圈快门,ISO3200拍的照片效果一样?你觉得现在哪个厂家能做出这种“神机”
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spot 发表于 2012-4-21 21:35
从原理上来说,并非如此。

这里最关键的一个差异是信噪比。通过软件加曝光,暗部的信噪比要比在拍摄时用更高感光度差得多。这是数码相机的特点决定的,所有数码相机都是这样的。相同场景,小DC正常曝光的画质,也要好于DSLR曝光不足再拉亮。

信噪比=信号/噪声,噪声基本上可以分成两个部分,一个是光量子噪声,一个是电路噪声。光量子噪声只跟曝光量有关,但电路噪声(包括热噪声,元件及导线分布参数噪声,AD转换的量化误差等等)则相对来说可以看成固定的。CMOS传感器提高ISO设置,是在像素里将光电子转换成电压时,就进行了放大,放大后的电压信号再进入读出路径,因此电路噪声所占比例相对较小,而后期提亮度,相当于把电路噪声同比例放大,信噪比当然就差很多了。

这就是为什么我前面说数码相机的暗部动态范围实用性很低的根本原因。

举个简单例子就更清楚了。

假设电路噪声只考虑AD转换的量化误差,某个AD转换电路的量化误差是0.5。

ISO100下,暗部是一个只有强度只有2的小信号,进行转换后,增加的误差就很大,AD转换的信噪比是2/0.5=4,后期再对转换后的数字信号提亮16倍,那么这个0.5的量化误差也一起被放大了,信噪比是32/8=4,是无法改善的。

而提高ISO设置为1600 ...


       我只是笼统地表达提亮暗部会使画质劣化这么一个意思,严格地推敲起来的确是有问题的。你说的意思我都懂,甚至一开始我也是这么认为的,但是后来我发现你上述的说法并不能推广到所有传感器上。对于观音、尼康等的外置ADC CMOS而言,上述的说法是对的。但对于SONY的内置ADC CMOS(D300、D7000、D800等)来说,刚刚的结论都要被推翻!简言之,就是这些相机只要有一档感光度就够了(譬如ISO100)任何场景你都可以用这档感光度去拍,暴光不足你后期提亮就行了,因为对于这些相机而言,软件提亮和在相机上提高ISO是等价的(噪声颗粒感上几乎没有区别,噪声颜色上会略有不同,但影响不大)。有这几款相机的朋友可以试试。
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我前面有过分析,DXO的动态范围就是这么算的,只考虑最暗处信噪比=1(也就是0dB)所在的灰度比例。

实际上DXO算分用的动态范围,还要更可笑,它只考虑最大的动态范围(因此是ISO100下的),其它一概不管。比如从ISO1600后,即使D800加上巨大像素增益,动态范围也不如5D3,但在DXO的算分结果里完全没有体现,5D3高ISO获得的高动态范围算是白做了

其实对于DXO的结果没有什么可疑惑的,就像我前面列出的5D3、5D2、5D的数据比较,5D3比5D2的指标可以说是全面提升的,而且除了ISO100-800的动态范围以外,其它所有指标在各档ISO下提升程度都不小于甚至远远大于5D2相对5D的提升,但是DXO居然算出来一个5D3只比5D2多2分,一个评价体系,自己都不能反映自己的数据变化,可以说纯粹是一个笑话。

DXO最有价值的还是基础数据,其它分数评价等等都可以直接忽略就行。


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真是个有技术含量的好帖,知其然,知其所以然
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david139 发表于 2012-4-21 21:17
难道dxo的动态这一项仅仅是指低亮处的信噪比?


我前面有过分析,DXO的动态范围就是这么算的,只考虑最暗处信噪比=1(也就是0dB)所在的灰度比例。

实际上DXO算分用的动态范围,还要更可笑,它只考虑最大的动态范围(因此是ISO100下的),其它一概不管。比如从ISO1600后,即使D800加上巨大像素增益,动态范围也不如5D3,但在DXO的算分结果里完全没有体现,5D3高ISO获得的高动态范围算是白做了

以下内容由 spot 于 2012-4-21 21:58 补充
其实对于DXO的结果没有什么可疑惑的,就像我前面列出的5D3、5D2、5D的数据比较,5D3比5D2的指标可以说是全面提升的,而且除了ISO100-800的动态范围以外,其它所有指标在各档ISO下提升程度都不小于甚至远远大于5D2相对5D的提升,但是DXO居然算出来一个5D3只比5D2多2分,一个评价体系,自己都不能反映自己的数据变化,可以说纯粹是一个笑话。

DXO最有价值的还是基础数据,其它分数评价等等都可以直接忽略就行。
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dng 发表于 2012-4-21 15:19
...通过软件加暴光相当于增加感光度...


从原理上来说,并非如此。

这里最关键的一个差异是信噪比。通过软件加曝光,暗部的信噪比要比在拍摄时用更高感光度差得多。这是数码相机的特点决定的,所有数码相机都是这样的。相同场景,小DC正常曝光的画质,也要好于DSLR曝光不足再拉亮。

信噪比=信号/噪声,噪声基本上可以分成两个部分,一个是光量子噪声,一个是电路噪声。光量子噪声只跟曝光量有关,但电路噪声(包括热噪声,元件及导线分布参数噪声,AD转换的量化误差等等)则相对来说可以看成固定的。CMOS传感器提高ISO设置,是在像素里将光电子转换成电压时,就进行了放大,放大后的电压信号再进入读出路径,因此电路噪声所占比例相对较小,而后期提亮度,相当于把电路噪声同比例放大,信噪比当然就差很多了。

这就是为什么我前面说数码相机的暗部动态范围实用性很低的根本原因。

举个简单例子就更清楚了。

假设电路噪声只考虑AD转换的量化误差,某个AD转换电路的量化误差是0.5。

ISO100下,暗部是一个只有强度只有2的小信号,进行转换后,增加的误差就很大,AD转换的信噪比是2/0.5=4,后期再对转换后的数字信号提亮16倍,那么这个0.5的量化误差也一起被放大了,信噪比是32/8=4,是无法改善的。

而提高ISO设置为1600后,由光圈快门决定的曝光量相同,但像素输出的电压信号被放大了16倍,那么过来的信号强度就达到32,AD转换的信噪比是32/0.5=64,很显然画质将远远好于ISO100提亮。
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我对dpreview的5dmark3和d800的iso100的图片做了分析(图片来自dp的raw转的jpg 放大到同样大小) 如图 黑暗处 明显5dmark3的细节更多亮度更亮(注意灰色和橘色纺织线中间的阴影区) 可dxo里的在非缩图情况下d800的动态仍明显大于5dmrk3 难道dxo的动态这一项仅仅是指低亮处的信噪比? 望spot兄给出解答 看了dxo对动态范围的定义,感觉和我们大多数人所要的动态意思完全不同,强调的是暗部的纯净度(不被噪声淹没),让我疑惑万分
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刘云飞 发表于 2012-4-21 15:29
你是不是以为DXO只有那几个得分吗?那样的话你还真有些糟蹋东西了。

总体上? 我问你得分79分的D4 怎么说,是不是买主儿都是傻瓜了?


你黑尼康不是这样黑的,你也是资深了,D4只有79分?

你以为D4是观音生产的?
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然后493贴又这样儿了......
淅沥沥 发表于 2012-4-21 15:33
然后他紧接找一个话题...
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