主题:从佳能CMOS技术进步猜测5D3能达到的水平
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陈年泡菜
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spot 发表于 2012-3-28 06:59
下表是根据从DXO下载的Full SNR数据以及Tonal Range(影调范围或色阶范围)计算方法得到的ISO100下TR指标排序,已经计入了像素增益(像素总数加倍则TR增益0.5bit),随机找了十几个跟DXO提供的数据(在详细数据查看里)进行了比对,误差最大在千分之1到2左右(少数在小数点后第二位可能有数值为1或2的差异)。

发文字的不好对齐,下面是Excel的截图。


dxo的问题是,数据是有修改过的,2009以前与现在的数据不同,这个问题在去年或前年跟一个朋友(无忌ID:canonfan)也讨论过。他的意见是,这样随意就改数据的网,怎能作准?

2009年算过一下一些数据,ISO100。含义只是根据个人理解翻译,可能有误

本帖最后由 梦悠游 于 2012-3-28 14:06 编辑

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终于等到楼主揭开dxo算分秘密了。
出于某些商业原因不在总分计算TR,因此总分基本没有参考意义,还得去看每项测试。
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膜拜电子哥~
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royantar 发表于 2012-3-27 22:53
Nikon之前的那个访谈已经明确说了,D800拍视频时用到了“全部”像素,所以抽取说可以休矣。D800的解析度实际也明显优于5D3。


未必。
用到全部像素,不一定是每一帧都用到全部。

比如1-30帧,轮流使用3600万中的200万,也算是“使用了全部像素”

5D3的码率高D800一大截,D800也就追上了5D2时代的水平而已。这方面Nikon落后太多了
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spot 发表于 2012-3-26 22:07
这个似乎是DXO的秘密,谁也不知道,也无法准确猜测出来,我曾经用了一些常用曲线去拟合,也猜不准,只能肯定的说,绝对是分段的非线性的,是否里面有其它非技术因素(比如商业考虑),除了DXO的人,我想就没人知道了。

没错
这个总分的计算公式都不给出来,太假了。

spot 发表于 2012-3-26 22:07
不过这个总分,意义真的很小很小,远不如DXO的具体数据有用,尤其是Full SNR,可以下载到具体数据,每个机型都有上千甚至数千条测量结果,意味着大量的专业设施和人工,可以说是真正的宝库

那些脑残用户还就认这个总分.......
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spot 发表于 2012-3-28 09:47
对这类中画幅机器不了解,不知道同样光照条件下曝光参数具体是怎样的,如果相同参数出来的直方图跟其它机型类似,那么并不存在虚标的问题。毕竟DXO这种“实测”的ISO其实并非公认的标准,也没有太多实用意义。而且即使按照ISO200来算,IQ180在DXO上“实测”的ISO是60,跟DSLR的ISO100也差不多,那么IQ180的TR指标是9.75还是高于DSLR。

虽然DXO从来没有明确过,但我怀疑它所谓的“实测”ISO或者RAW ISO,只是在它自己的RAW转换程序中,没有使用一般的adobe RGB或sRGB的gamma=2.2或2.3的曲线,而是使用了gamma=1(或者其它数值?)的原始曲线,因此造成曝光值相对降低。所以我一直认为这种“虚标”只是一个表达方式的差异,并非技术问题。


测试条件和公式貌似比较公正。
http://www_dxomark_com/index.php/About/In-depth-measurements/DxOMark-testing-protocols/ISO-sensitivity
http://www_dxomark_com/index.php/About/In-depth-measurements/Measurements/ISO-sensitivity

如果考虑ISO虚标的话, 调整后的数据应该如下

Nikon全副和中画幅结果是旗鼓相当的。

其他135排名应该变化不大。从数据上看,画幅对指标虽然有影响,但是影响比较小。
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fasciae 发表于 2012-3-27 13:09
D800也是抽取。这个毫无悬念
而且D800抽得更稀

但目前而言,最大的因素还是要在那个HDMI,422上。那是绝对的优势。不要说单反视频,哪怕是指甲盖视频,RAW直出都能达到1100线以上的水平。而H264,只要100M以下,就没希望上1000


之前访谈中N宣称D800摄像“几乎用到了所有像素参与成像”,但实拍画面仍不乐观。

编码固然非常重要,但是编码前的原始视频信号更重要。就目前来看,D800和5D3在视频方面都非常令人沮丧。
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abi0 发表于 2012-3-28 11:00
那是否可以说大动态无用?肯定不是。扩大动态范围不能在亮度100%以上方向扩展,能向那个方向呢?这其实忽略了后期调整的作用,没有后期处理那么大的动态范围如何显示出来?就算用相机内暗部提升功能出JPG片,也要靠这“发生在1%灰度以下”的层次呀。


的确,也不能说高动态范围一点用也没有,如果曝光失误,又无法补拍,那么从暗部硬拉回一些细节,也是有用的。

但是从画质的角度来说,数码相机固有的特点就是暗部的描述能力差,暗部信噪比做的再好,也是远远无法跟中高亮度部分相比的,相差要超过1个数量级,这是线性传感器固有的物理特点决定的。

因此曝光不足后再拉回,其画质跟正常曝光相比,必然有很大差异。你找一台D7000,不要说12档(正负6档),14档(正负7档),你试试欠曝3档再拉回,其画质差异也是非常明显的。这也是为什么HDR要拍摄多张合成,而不是简单从一张里面拉拉亮度就可以了。

所以,所谓高动态范围的风光照片,如果不用HDR的话,一般也就是在暗部有些模糊的阴影层次而已。要想获得足够的细节和画质,必须要调整曝光参数,把这个部分变成正常亮度区域才行。

这就是我一直强调的,DXO上提供的数码相机动态范围指标,实用性很低,就是因为这个14档里,暗部的“档”跟中高亮度的“档”价值根本不同,放在一起比较没有意义。

以下内容由 spot 于 2012-3-28 11:45 补充
打个比方来说,DXO这种动态范围指标,就好像一边是8个西瓜,6个苹果,另一边是9个西瓜,3个苹果,它只比数量,那么这边14个水果就胜过那边12个水果

这种不管内涵,只管数量的比较,能有多大意义呢?
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  楼主牛人一个!神人一个!
    拜读!但对比较5D2与D7000动态范围提出的观点有商榷:“其实这好出来的1档或者2档信噪比,统统都发生在1%灰度以下,也就是看直方图时最左边一条竖线的宽度。在正常曝光的整个照片的像素范围中,仅仅占微不足道的比例”。对线性直出图观看来说这个提法是对的,“而且这部分由于亮度很低,反差也很小,因此即使有什么细节实际意义也不大”。那是否可以说大动态无用?肯定不是。扩大动态范围不能在亮度100%以上方向扩展,能向那个方向呢?这其实忽略了后期调整的作用,没有后期处理那么大的动态范围如何显示出来?就算用相机内暗部提升功能出JPG片,也要靠这“发生在1%灰度以下”的层次呀。
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spot 发表于 2012-3-28 06:59
下表是根据从DXO下载的Full SNR数据以及Tonal Range(影调范围或色阶范围)计算方法得到的ISO100下TR指标排序,已经计入了像素增益(像素总数加倍则TR增益0.5bit),随机找了十几个跟DXO提供的数据(在详细数据查看里)进行了比对,误差最大在千分之1到2左右(少数在小数点后第二位可能有数值为1或2的差异)。

发文字的不好对齐,下面是Excel的截图。

俺的d200和俺的姓氏一样靠后呀
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心中有镜 发表于 2012-3-28 08:43
谢谢LZ对Tonal Range的解释。终于明白了。

有个问题LZ要考虑一下,就是标称ISO和实际ISO的差距。有些相机ISO虚标的厉害。比如排第一名的IQ 180, 标称ISO=100实测只有29. 实际的ISO=100时的TR应该要减去0.89dB,得分9.3,可能还不如最新的135全幅。


对这类中画幅机器不了解,不知道同样光照条件下曝光参数具体是怎样的,如果相同参数出来的直方图跟其它机型类似,那么并不存在虚标的问题。毕竟DXO这种“实测”的ISO其实并非公认的标准,也没有太多实用意义。而且即使按照ISO200来算,IQ180在DXO上“实测”的ISO是60,跟DSLR的ISO100也差不多,那么IQ180的TR指标是9.75还是高于DSLR。

以下内容由 spot 于 2012-3-28 10:11 补充
虽然DXO从来没有明确过,但我怀疑它所谓的“实测”ISO或者RAW ISO,只是在它自己的RAW转换程序中,没有使用一般的adobe RGB或sRGB的gamma=2.2或2.3的曲线,而是使用了gamma=1(或者其它数值?)的原始曲线,因此造成曝光值相对降低。所以我一直认为这种“虚标”只是一个表达方式的差异,并非技术问题。
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spot 发表于 2012-3-28 06:59
下表是根据从DXO下载的Full SNR数据以及Tonal Range(影调范围或色阶范围)计算方法得到的ISO100下TR指标排序,已经计入了像素增益(像素总数加倍则TR增益0.5bit),随机找了十几个跟DXO提供的数据(在详细数据查看里)进行了比对,误差最大在千分之1到2左右(少数在小数点后第二位可能有数值为1或2的差异)。

发文字的不好对齐,下面是Excel的截图。


谢谢LZ对Tonal Range的解释。终于明白了。

有个问题LZ要考虑一下,就是标称ISO和实际ISO的差距。有些相机ISO虚标的厉害。比如排第一名的IQ 180, 标称ISO=100实测只有29. 实际的ISO=100时的TR应该要减去0.89dB,得分9.3,可能还不如最新的135全幅。

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下表是根据从DXO下载的Full SNR数据以及Tonal Range(影调范围或色阶范围)计算方法得到的ISO100下TR指标排序,已经计入了像素增益(像素总数加倍则TR增益0.5bit),随机找了十几个跟DXO提供的数据(在详细数据查看里)进行了比对,误差最大在千分之1到2左右(少数在小数点后第二位可能有数值为1或2的差异)。

发文字的不好对齐,下面是Excel的截图。

本帖最后由 spot 于 2012-3-28 07:01 编辑

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佩剑者 发表于 2012-3-27 22:48
建议楼主把135单反(包括单电、微单)按你计算TR的方式计算一组得分吧,这个估计有一些参考价值。


我感觉DXO提供的Tonal Range(影调范围?)这个指标,意义远大于它所计算出的Dynamic Range(动态范围)。

TR计算的是可分辨的灰度层次,DR则只是能识别的亮暗信号绝对数值的比值。在计算过程中,DR只考虑了最暗部信噪比,TR则以暗部为主,综合考虑了全灰度范围信噪比。TR可以说全面反映了照片的过渡,层次,也反映了动态范围,如果暗部信噪比不好,那么TR结果也会受到很大影响。

另外,缩图对TR的影响是明显的,因此像素增益在TR上也是相对合理的。想象一下一个拍摄目标是从明到暗分成数百个亮度等级的竖条纹,这个目标的空间密度很低,在全副上也不到10lp/mm,因此平均像素缩图只对边缘的反差有影响,但是对条纹内部基本没有影响,那么缩图(如果比例不特别大)带来的降噪效果必然能使更多的竖条纹能被识别。

如果一个相机只有高的DR,而没有好的TR,则由于缺乏过渡和层次,实际照片的效果要比DR数字显示出来的差很多。

就拿5D2和D7000来说,虽然D7000在DXO上的DR指标远高于5D2,但是5D2在ISO100时的TR指标100%像素下与D7000基本相同,计入像素增益后则高于D7000,到ISO200以后D7000完全不如5D2,而且越拉越远,直到ISO800以后相差一档(0.5bit)以上。这个跟人们对5D2和D7000的画质感觉应该是一致的。

不知道为什么,DXO既然提供了TR指标可以查看,却不在总分计算中把它计算进去,也不提供一个单独的排序。这么一个重要的指标,就埋没在一堆数据里,确实有点可惜。这还真有点奇怪,不知道是不是DXO内部也有争议
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fasciae 发表于 2012-3-27 13:09
D800也是抽取。这个毫无悬念
而且D800抽得更稀

但目前而言,最大的因素还是要在那个HDMI,422上。那是绝对的优势。不要说单反视频,哪怕是指甲盖视频,RAW直出都能达到1100线以上的水平。而H264,只要100M以下,就没希望上1000


Nikon之前的那个访谈已经明确说了,D800拍视频时用到了“全部”像素,所以抽取说可以休矣。D800的解析度实际也明显优于5D3。
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建议楼主把135单反(包括单电、微单)按你计算TR的方式计算一组得分吧,这个估计有一些参考价值。
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lxlxlx 发表于 2012-3-27 09:41
除了moire和alias外,画质并无实质提升,目前影视行业用户普遍反映非常失望,ISO100下的广角全景细节仍然远逊于GH2,暗部结块的噪点仍然显著,至于rolling shutter,确实有改进,但是依然非常严重。总的来说,应该还是超采样设计的问题,关于5760=1920*3的幻想已经完全破灭了。

可参考http://www_eoshd_com/content/7551/canon-5d-mark-iii-review

D800也是抽取。这个毫无悬念
而且D800抽得更稀

但目前而言,最大的因素还是要在那个HDMI,422上。那是绝对的优势。不要说单反视频,哪怕是指甲盖视频,RAW直出都能达到1100线以上的水平。而H264,只要100M以下,就没希望上1000
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楼主果然神人,顶一个,嘿嘿

sunsaw 发表于 2012-3-26 20:16
太天才了,佩服啊!!!
D800在DXO各项测试中的指标:
Color Depth 23.5+1.7=25.2bit,实际25.3bit
Dynamic Range 13.9+0.6=14.5Evs,实际14.4Evs
Low-Light ISO 2600-2700左右,实际2853
D800的DXO测试总分将会超过90分,甚至很可能达到或超过飞思IQ180的91分,实际得分95分
成为总分第一名,名副其实第一名
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longyu1129 发表于 2012-3-27 04:14
5D3摄像品质是有显著提升的,主要表现在moire和alias明显减少,rolling shutter也有明显减轻,高感表现提高大约两档,人造光下的自动白平衡明显更加准确。总体上应该说从摄像画质上来说5D3优势明显。但是,5D3没有视频无压缩输出等适应专业需要的功能,让人感到意外与不足。


除了moire和alias外,画质并无实质提升,目前影视行业用户普遍反映非常失望,ISO100下的广角全景细节仍然远逊于GH2,暗部结块的噪点仍然显著,至于rolling shutter,确实有改进,但是依然非常严重。总的来说,应该还是超采样设计的问题,关于5760=1920*3的幻想已经完全破灭了。

可参考http://www_eoshd_com/content/7551/canon-5d-mark-iii-review
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难得的技术贴,虽然看不懂,但非常喜欢这种科学的理智的冷静的分析!
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牛人啊!这是我看到的最技术的帖子。但是,从基本常识判断,5D3的高感表现肯定好于D800。很简单,在同一代产品中,像素大小还是决定高感表现的重要因素。D800的细节肯定比5D3丰富,但是在色深上肯定有缺陷。
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spot 发表于 2012-3-4 15:28
从技术角度,对5D3最大的兴趣点以及疑问点,应该是高感。佳能官方公布的可用ISO指标是25600,比5D2的6400高了2档。如果5D3真的能达到这个水平,毫无疑问是放了一个巨大的卫星,这意味着在100%像素下,其高感性能超过了D3S。但是,由于目前公布的各种样片都是JPEG格式的,没有RAW文件,其中可能包含了降噪处理,因此很难做出判断。下面试着从佳能CMOS传感器进步的角度,猜测一下5D3的技术水平。

佳能目前最好的CMOS工艺设计,应该是S100上用的那块芯片。根据DP网友按DXO的传感器测试数据反算的芯片指标,佳能的各代CMOS大致的QE(量子效率)水平大致是:

1000D,40D,5D2            33%
550D,60D,7D                40%
S100                                52%

假设5D3使用的传感器达到S100的水平,那么QE的进步幅度,在ISO100下,能够让5D3的SNR比5D2提高大约2dB,不到1档(1档是3dB)。

用DXO上5D2的ISO-SNR曲线推算,5D3在100%下DXO的可用ISO能达到1100-1200,那么,5D3最终DXO的高感得分将是3000-3300,基本接近D3S的得分水平。(DXO的高感得分是把100%像素下的结果,按统一输出算术平均缩图到800万像素计算调整量,进行归一化处理的,其增益关系是像素每增加一倍,高感得分好1档 ...


分析的不错!
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lxlxlx 发表于 2012-3-27 00:09
5D2当年涨价是从发布手动视频固件开始的,很多视频爱好者\工作室的加入刺激了需求拉高了市场价格,不要低估这个群体的数量。

视频功能是5D2市场获胜的一个法宝(至少也是之一),然而从5D3的视频表现来看,佳能非常让人失望,几乎没有什么质的提升,因此5D3目前的售价缺了不少底气(当然就目前来看D800的视频同样令人沮丧)。


5D3摄像品质是有显著提升的,主要表现在moire和alias明显减少,rolling shutter也有明显减轻,高感表现提高大约两档,人造光下的自动白平衡明显更加准确。总体上应该说从摄像画质上来说5D3优势明显。但是,5D3没有视频无压缩输出等适应专业需要的功能,让人感到意外与不足。
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strosek 发表于 2012-3-26 12:42
这个帖子让我想起了显卡中ATI和nVIDIA的争斗,ATI从数据和硬件上都是占明显优势的,跑分也是杠杠的,可实际游戏中就是没有N卡给力,D700除了像素低于5D2,其他都好过5D2,可是市场就是不认可,现在D800 5D3又重复这个现象,我可以设想,销量上5D3仍然完胜。


5D2当年涨价是从发布手动视频固件开始的,很多视频爱好者\工作室的加入刺激了需求拉高了市场价格,不要低估这个群体的数量。

视频功能是5D2市场获胜的一个法宝(至少也是之一),然而从5D3的视频表现来看,佳能非常让人失望,几乎没有什么质的提升,因此5D3目前的售价缺了不少底气(当然就目前来看D800的视频同样令人沮丧)。
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hypernotize 发表于 2012-3-26 21:52
LZ,DXO那个总分怎么打出来的?各项的加权具体怎么算的?


这个似乎是DXO的秘密,谁也不知道,也无法准确猜测出来,我曾经用了一些常用曲线去拟合,也猜不准,只能肯定的说,绝对是分段的非线性的,是否里面有其它非技术因素(比如商业考虑),除了DXO的人,我想就没人知道了

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LZ,DXO那个总分怎么打出来的?各项的加权具体怎么算的?
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到底什么样的量化指标,才能更合理的描述数码相机的画质?这个问题争议一直很大。

在DXO网站上,还有一个传感器指标Tonal Range,因为没有进入最终的算总分过程,也没有单独的排行,所以一直没有怎么重视。看到网络上有人提到这个TR指标,但大多都不太清楚DXO的计算方法,就对这个指标专门研究了一下。

DXO网站给出的Tonal Range定义,是在某个ISO下,能区分的灰度层次数量。一个可区分的灰度层次,就是对一个灰度比例,考虑它对应的信噪比,让它占有一个特定的灰度比例区间,使其与相邻区间的灰度差大于噪声。DXO列出的计算公式参见http://www_dxomark_com/index.php/About/In-depth-measurements/Measurements/Noise,具体引用如下:
这个公式发扬了DXO一贯语焉不详的风格,采用的是很有点迷惑人的表述,其中最严重的就是分母上那个max(stddev,1)了,没给出任何量化单位,你怎么表达这个1呢?

经过计算核对,其实这个指标的计算过程也是非常清楚的,就是从100%灰度比例开始,按对应的SNR算出噪声对应的灰度比例,Gn=G/(10^(SNR/20)),然后用当前灰度减去噪声灰度,得到下一个区间的开始值,再重复这个过程一直到超出SNR>=0的范围为止,累计出来的区间数量就是Tonal Range,最终指标表示为以2为底的对数(也就是二进制表达需要的位数)。

以D800为例,ISO100下Full SNR曲线DXO一共提供了253项Gray Scale-SNR数据,从100%开始,到0.01%结束。100%对应的SNR是43.3,对应灰度比例是Gn=100/(10^(43.3/20))=0.684,那么下一级可分辨灰度区间就是99.316,以此类推,直到SNR=0dB,总计可以数出368个可分辨的灰度区间,再取2的对数,就是8.524,而DXO在100%像素D800在ISO100的TR指标就是8.53,再加上所谓像素增益,就是最终结果9.63。

这个计算过程也可以从暗部往上加,结果与从亮部往下减有千分之五左右的差异,但是与DXO结果核对,似乎往下减的方法更接近。下表是按我计算的结果(与DXO的数据有大约千分之一的误差),计入像素增益后ISO100下前20位的结果:

1 IQ180 10.19
2 P65   10.10
3 P40   9.79
4 D4    9.65
5 D800 9.62
6 D3X   9.47
7 645D 9.33
8 H3D50 9.22
9 5D2   9.18
10 A75S 9.16
11 1DS3 9.16
12 D3S   9.13
13 H3D39 9.13
14 P45   9.12
15 A580 9.06
16 A850 9.04
17 NEX5N 9.03
18 D5100 9.02
19 D7000 9.01
20 A900 8.97

如果用这个指标表示ISO100下的画质排序,看起来似乎更靠谱一些。

不过,这个指标虽然引用了所有灰度范围的SNR进行计算,比动态范围只看最暗部要合理一些,但仍然是比较注重暗部的,以D800为例,368个可分辨灰度区间,在5%灰度比例以下的暗部就有86个,占23%,而实际上对画质的重要性来说,暗部一般没有这么大的比例。

是否按不同类型的照片,直方图中像素分布类型,可以总结出几种模式,然后按不同模式给以不同权重,以此计算出的综合SNR指标,会更实用合理一些?毕竟这样使用者就可以按场景亮度分布情况,预先判断画质标准。这也许是一个更好的量化画质指标的思路。
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老坛泡菜
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太专业了,看了2遍还没看明白……
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泡菜
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太天才了,佩服啊!!!
D800在DXO各项测试中的指标:
Color Depth 23.5+1.7=25.2bit,实际25.3bit
Dynamic Range 13.9+0.6=14.5Evs,实际14.4Evs
Low-Light ISO 2600-2700左右,实际2853
D800的DXO测试总分将会超过90分,甚至很可能达到或超过飞思IQ180的91分,实际得分95分
成为总分第一名,名副其实第一名
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091156 发表于 2012-3-25 11:06
到时来看看这几项结果!

我觉得“Dynamic Range大约是12.5"佳能是可以做到的,甚至更高一点也有可能。另外二项感到怀疑!楼主数学是不错的,但都是基于最理想的结果来预测5D3。

不同意这一点,佳能的Color Depth(Color Sensitivity)还是不错的,5D2色深也很高,严重拉后腿的是动态范围!


具体拍摄5D2的确有这个感觉,动态范围不给力,影响到最终出图效果,特别是亮部细节丢失太多,后期拉不回来,感觉比D7000还不如
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回复主题: 从佳能CMOS技术进步猜测5D3能达到的水平
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