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从佳能CMOS技术进步猜测5D3的水平

色影无忌
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梁爽
2012-03-26


上面的两个波形图的含义是这样的:

 

  每张照片里有个黄色选框区域,那个区域的宽度根据像素尺寸计算后,大约对应传感器上水平方向的6mm。

 

  波形横坐标就是这个选框区域的水平方向从左到右的位置,选区最左边是0mm,刻度是依次向右0.1mm。所以,每个0.1mm代表了传感器上水平方向0.1mm距离上信号的变化情况,这个实际上就是把线对/mm图形化为波形,从而能更直观地进行比较。

 

  波形的纵坐标是灰度值,这两个坐标结合起来,不仅能看到选区中每个0.1mm距离上传感器记录的信号空间频率,还能直接看到反差,每个周期波峰和波谷灰度值相差越大的反差越大,比如5D3那个0.1mm中,8个周期的反差比较稳定,大致是波峰210,波谷160左右,反差就是(210-160)/(210+160)=13.5%。这个反差已经足以让人清楚的看出线条模式了。而7D那边就差太多了,结果就是7D的照片上在高频部分很难看到线条。


  关于5D3到ISO25600后信噪比下降减缓的现象,如果不是拍摄过程的问题,那么就说明5D3可能在ISO25600已经使用了一部分数字放大,也就是一般用来实现扩展ISO采用的方法。


  以前对动态范围这个问题重视不够,因为实际上这个数字对数码相机画质的影响,远远没有纸面上看着那么大。不过既然都对这个问题比较关注,我也试图把这个问题分析得更清楚一些,重点就是如何理解动态范围测试数据。

 

  由于动态范围测试需要特殊的标板,而5D3在网上还找不到这样的照片,IR上的测试照片灰度的跨度不够,因此暂时先用DXO网站上5D2的测试结果作为原始数据。由于影响动态范围结果的主要是下限数据,因此以下就集中在这个方面。

 

  DXO的动态范围测试结果显示,ISO100下原始的动态范围数据,5D2是11.16ev,而D7000是13.35ev,相差超过2档。那么,5D2是不是在ISO100下的画质就比D7000差呢?把DXO网站上两个机型的Full SNR数据下载下来,我们就可以分别得到5D2和D7000在ISO100下对各个灰度值的SNR数据曲线。这个曲线的横坐标是灰度比例,全黑是0,全白是100%,纵坐标是SNR分贝数。如果确定了暗部画面识别的SNR标准,比如取0dB,或者5dB,那么就可以按这个标准对应的横线,找到各机型达到这个标准对应的灰度值,这个就被用作它动态范围的下限。

 

  上图就是5D2和D7000的对比图。这个图的左边是横坐标采用对数坐标表示,右边采用线性坐标表示。

 

  如果看左半部分的图,你会感觉5D2和D7000的动态范围差很多,比如按DXO的标准,取SNR=1=0dB作为标准,那么D7000要比5D2好2档,如果按5dB作标准,也要好1档多。

 

  但是,如果你看右半部分,你就会发现,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。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。而在其他部分,5D2跟D7000相当接近,甚至在中间部分(从1.7%到50%),5D2还要超过D7000。从摄影理论的7档动态范围表现来说,灰度比例跨度是0.8%到100%,那么在这个范围,5D2在ISO100整体表现要好于D7000。

 

  同时,ISO100下的高动态范围往往意味着是不同传感器技术策略选择的结果。这样的传感器,通常在提高ISO后性能下降更快。

 

  从上面的分析可以看出,测试网站上11-14档的动态范围数据,其实并不一定代表ISO100下画质的高低。各网站上测试出来动态范围超高的机型,基本上都是赢在亮度极低的区域,对正常曝光照片的画质改善实用价值非常有限。

 

 

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