比较传感器动态范围时,这些数字基于什么?


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动态范围EV一直都有很多问题,我感到a)它们不在同一“比例”上,b)它们在所指示的内容上有误导作用,因此我希望有人能澄清一下。

比例尺问题: MF本体制造商经常引用DR值在12-14 EV范围内,而35mm本体的数字在5-6 EV范围内,因为DxO发布MF和35毫米车身的值相似:(12-14 EV)

wtf问题:那么,这两种不同的测量到底是在测量什么?这是否表明您可以在最高和最低EV中找到详细信息或“有用”数据在哪里?如果我创建了一个场景并在+6处测量了最亮的EV,而在-6处测量了最低的EV,我是否可以辨别整个照片中的细节,还是只注意到+3到-3之间的细节?

编辑:另外,对于DR为12的摄像机与DR为14的摄像机,在现实世界中这到底意味着什么?

Answers:


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问题在于动态范围是主观的,因为动态范围的定义(至少在传感器方面)是传感器可以记录的最亮和最暗细节之间的差异。

通过查看传感器的光点变得饱和而无法记录任何额外的信息,很容易找到传感器可以记录的最亮值。然后,动态范围最终下降到所有可分辨的细节都被噪声丢失的程度。

基准站点DXO标记将动态范围定义为光点饱和度与信噪比达到1:1(即信噪比相等)的点之间的差。当SNR这么差时,是否可以看到任何真实的细节是令人怀疑的,但是它是一个方便使用且易于测量的图形。您可以在此处阅读有关它们的定义和测试过程的信息:

DPreview还以类似的方式测量DR,方法是找到饱和点,然后使图像变暗直到噪声达到一定水平,但是尽管在整个主题上花费了整整一页,但他们没有提及他们认为限制噪声的数字动态范围!

鉴于他们的DR得分低于DXO标记,我认为它们有些严格并且采用了较低的信噪比阈值。至于针对35mm机身的5-6 EV DR,该数字很可能是摄影师的定性评估,对可接受的细节水平持较为保守的看法。由计算机程序检测到的边缘细节的边缘量不太可能被摄影师归类为“可用”。但是,在对许多传感器进行基准测试时,您必须对丢失多少光水平细节进行定量测量,以便使用信噪比。


当我们讨论动态范围时,值得指出的是,在良好光线下传感器的[测得]动态范围将大于在不良光线下的动态范围。这仅是由于噪声增加DR降低而由阴影噪声确定DR的事实的结果。

但是,存在多种噪声源,阴影中的良好光噪声主要归因于电子设备,而在较差的光噪声中,主要原因是光的离散特性(所谓的光子噪声)。具有良好电子性能的小型传感器紧凑型相机在良好的光线下将具有非常可观的动态范围。只有当光照水平下降时,大型传感器才能捕获更多的光子,从而为DR带来优势。


那么比较35mm相机时经常使用的“ 5-6” EV范围是多少?
Shizam,2011年

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@Shizam我已经更新了答案,基本上我认为5-6 EV的结果是基于摄影师的定性评估,而不是软件的评估。
Matt Grum

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我认为重要的是要区分物理/数学上的可能与现实世界中的可用。传感器在最大饱和度时,在最暗的有用可测量水平和最亮的水平之间可能具有14EV的动态范围。您将多久才能使用一次该DR的所有废料?在现实世界中,当您考虑更高的ISO时,需要一些摆动空间,而且即使使用ETTR,相机内的直方图也不准确,该14EV相机可能会提供8到10个可用的DR功能停止点。
jrista

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@Shizam:是的,这就是为什么我认为您的问题如此重要。我们可以使用数字传感器进行很多“科学”的测量,这些数字会吐出像12EV这样的数字。但是,如果这与实际使用不相关,那么这样的数字将毫无用处。我认为一个更有价值的数字将是“ DR的现实世界”。它可能更具主观性,但是人类在主观性方面表现出色。;)
jrista

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@ jrista,DR编号的值取决于预期用途。如果您想比较传感器,那么一个数字(例如DXO使用的数字)是合适的,因为它没有主观性。DXO就是这样做的,因此适合他们。您是对的,因为我们摄影师需要不同的价值观。我避免在照片中出现饱和的白色,并避免在深黑色中产生噪点。因此,实际上我得到了较低的DR,但是我的数字与您的数字一致吗?
labnut 2011年

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杰里斯塔说:

现在,如果有人能提出一致,合理准确的测试,可以为现实世界的摄影师提供现实世界的想法,那就是他们实际上可以从相机中偷偷看到多少DR。

我的帖子是针对Jrista的问题的,我希望它能为Shizam的原始问题提供一些启示。这些测试代表您在相机的真实条件下可以实际实现的目标。我以ISO 200进行了这些测试,因为这是我通常使用的速度。

您无需花任何钱就可以自己非常准确地做到这一点。说明如下图所示。

这是我自己进行的测试的结果。我将其解释为在实际条件下,使用相机以ISO 200拍摄时,我可以有效地获得8 EV的动态范围。DxO给出10 EV的结果,而DPReview给出8.4 EV的结果(全部基于ISO 200)。

查看噪声水平也很有用,请参阅此过程以测量噪声水平

在此处输入图片说明

大纲中的过程是这样的:

  • 使用均匀的白墙(或类似表面)作为目标。
  • 将相机放在三脚架上。
  • 拍照以开始曝光。您所有的照片都必须以RAW模式拍摄。您应该获得中间的灰色图像。
  • 现在将相机设置为手动曝光。
  • 以降低的EV步长拍摄一系列照片,直到获得纯黑色为止,然后再添加一张以达到最佳效果。您可能至少需要六张照片。
  • 以增加的EV档拍摄一系列照片,直到获得纯白色为止。加一个很好的措施。您可能至少需要六张照片。

有了照片后,您将如下分析它们

  • 在Ufraw(或类似的RAW转换器)中打开第一个
  • 将曝光设置为默认值,将输入曲线设置为线性,将输出曲线设置为线性,选择无配置文件,选择手动白平衡并调整为中性。
  • 在实时直方图下,您将看到整个图像的平均RGB水平。取RGB值的平均值,并将其用作图像的平均亮度。
  • 对该组中的所有照片重复
  • 您现在将获得一组相对EV值和平均亮度值。
  • 像我上面所做的那样将它们绘制在图上。
  • 这样可以准确指示动态范围。

此过程精度的主要限制是快门速度和光圈的精度。您会看到此效果与理想曲线的偏差很小。为了获得更好的分辨率,您可以半个间隔进行测试。

在足够短的时间内拍摄所有照片,以免环境光线发生变化。

测试相机动态范围的标准方法是使用Stouffer阶梯楔形物
您可以在此处查看其价格表


啊! 非常感谢您的技术!这就是我认为的现实世界DR,也是摄影师在实地可以依靠的价值。
jrista
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