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5DMarkIV全像素双核RAW技术分析

色影无忌
随便看一下吧
梁爽
2016-10-17

 

  根据佳能欧洲官网这个信息,下面对几个技术问题进行一下分析:

 

1、EOS 5D Mark IV的全像素双核传感器是不是每个像素都有两个光电管,总数真的有6080万个光电管?

 

  回答:是明确的,确实是这样的。每个像素里面都有两个独立的光电管A和B,DPRAW是对这个传感器结构的一种创新应用。

 

 

2、那么为什么双核对焦只能覆盖80%的边长?

 

  这个道理很简单,了解相位差对焦原理的就会清楚,相位差对焦本质上是一种三角测距,基线越长测距结果越准确,因此在进行对焦时,最外围的区域无法获得足够长的基线,因此难以保证足够的精度。这个80%的限制,只是佳能为了保证必要的相位对焦精度,对双核对焦方式进行的一种人为限制。各厂家的所有相位对焦覆盖范围,都有类似的限制。这个限制与每个像素都有两个光电管的技术实现无关。

 

3、DPRAW是怎么工作的?

 

  与之前的猜测不同的是,在EOS 5D Mark IV打开DPRAW选项之后,RAW文件里并不是分别存储A、B这两个光电管单独的数据,而是存储了一个与正常曝光完全相同的合并后的RAW图像(相当于A+B),再加上一个单独的A光电管数据。参考上面原文加粗的蓝色内容。

 

4、这样的工作方式优点是什么?带来哪些影响?

 

这个工作方式完全避免了DPRAW文件,输出正常图像时可能的信噪比下降问题。

 

  简单来说,单独的A光电管和B光电管面积都只有整个像素的一半,因此它们各自接受光线的能力都比整个像素要差,它们各自输出的物理信号,进行数字化以后就带着固有的比较高的噪声。如果仅仅输出A和B两个独立的数据,那么每个数据的信噪比都比较差,在外面无论进行哪种处理都要受到影响。

 

  而正常的双核像素图像输出过程,是先在像素内部进行物理信号合并,然后再进行数字化,这样大大改善了输出数据的信噪比,可以达到与每个像素只包含单个光电管相同的信噪比效果。

 

  在过去的佳能双核像素传感器型号中,都是在拍摄前的对焦过程中使用双核读出模式,采集相位差数据用于对焦,然后在拍摄时,用合并读出方式,保证输出图像的信噪比。

 

  在之前进行的DPRAW功能猜测中,曾经认为佳能会分别输出A、B两个光电管的数据,从而忍受原始信号信噪比的下降,在外面的图像处理过程再想办法弥补,或者采用两次拍摄方式,按快门以后先输出A、B两个数据,然后清零再曝光一次,输出合并后的信号。很显然,这两种办法都有各自的缺点。

 

  佳能没有选择这两种方式,而是让DPRAW包含一个完全正常的合并后的RAW图像,从而保证了正常图像的信噪比完全没有损失,也不会因为两次曝光带来运动模糊问题。同时包含一个独立的A光电管数据,也足以在后续图像处理计算出B光电管数据,从而获得完整相位差信息。

 

  但是,采用这种方式,要求传感器像素结构必须进行调整,像素里必须增加一个额外的A光电管信号保持寄存器,这样才能保证输出的DPRAW数据中,合并的像素数据和A光电管数据,这两个是同条件下同时采集的,这样才可以在后期处理时,用两个数据相减,还原出B光电管数据。

 

  这意味着,EOS 5D Mark IV的像素结构是新的,其它老型号的双核像素传感器,如果没有这样的像素设计,仅仅通过修改固件实现DPRAW,是完全不可能的。(当然,这并不排除某些之前发布的双核像素传感器,可能已经采用了同样的像素设计,那么修改固件还是可以开放这个功能。)

 

5、为什么进行双核相关操作有可能会带来额外噪点?

 

  这个工作方式下,要获得B光电管的数据,必须在图像处理过程先进行(A+B)-A的计算,也就是用正常的那部分RAW数据,减去A光电管数据,才能获得B光电管数据。很显然,由于单独A光电管面积较小,信噪比低于整个像素合并后输出的正常RAW数据,这样的计算过程会降低相关部分图像的信噪比。当然具体影响程度要看进行了哪些具体的处理。

 

6、DPRAW进行图像处理的基础是什么?

 

  这个基础就是根据DPRAW文件里的数据,可以获得每个像素里两个独立的光电管A和B的数据,从而按照与双核相位对焦DPAF类似的算法,计算出图像中各个部分的距离信息,所有的图像调整功能,除了消除眩光,都是以这个距离信息为基础进行的。

 

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