Определение емкости пиксела и коэффициентов усиления цифровой фотокамеры

 

В отличие от своих пленочных предшественников, современные цифровые камеры имеют несменный сенсор. Как следствие, одно и то же количество света, попавшее на элемент сенсора (пиксель), произведет в нем одинаковое количество электронов т.е. одинаковый сигнал.

Казалось бы, это противоречит повседневной фотографической практике: если света мало, то надо поставить чувствительность (значение ISO) побольше и снимок получится. А если поставить низкую чувствительность то не получится. Давайте разбираться подробнее.

Базовые понятия

Сенсор камеры преобразует падающий свет (фотоны) в электроны, отдельно в каждом пикселе. Количество образованных  в пикселе электронов пропорционально количеству попавших фотонов, коэффициент пропорциональности называется квантовой эффективностью . Квантовая эффективность является характеристикой материала сенсора, она не меняется при смене настроек камеры (изменение чувствительности или еще чего-либо). В результате, одно и то же количество фотонов, попавшее на конкретный пиксель, произведет приблизительно (т.к. процесс вероятностный) одно и то же количество электронов в нем.

Емкость пикселя: каждый отдельный пиксель имеет фиксированную максимальную емкость (в электронах), называемую иногда глубиной колодца . Если в пикселе образовалось больше электронов, чем он может вместить (т.к. за время экспозиции попало слишком много света), то избыточные электроны или перельются в соседние пиксели ( колодец переполнится и случится блюминг т.е. засветка соседних пикселов), или будут как-то поглощены антиблюминговыми схемами сенсора. Если же количество света меньше, то и электронов образуется меньше. Емкость пикселя конкретного сенсора зависит от площади пикселя и, по всей видимости, от конструктивных особенностей сенсора и внешних условий (в первую очередь от температуры).  Типичные значения для современных dSLR несколько десятков тысяч электронов на пиксель. Очевидно, что емкость разных пикселей одного сенсора несколько различается по причине разброса параметров, этой разницей мы в последующих рассуждениях пренебрежем.

Считывание значений: после экспозиции происходит считывание образованных электронов, и их преобразование в числовой (цифровой) вид т.е. оцифровка на АЦП.  Типичная разрядность используемых сегодня АЦП 12-14 бит т.е. диапазон выдаваемых ими значений 0 4095-16383.

Следствия из базовых понятий

Минимальная чувствительность сенсора определяется емкостью колодца. Света на пиксель должно попадать столько, чтобы колодец не переполнялся. Если электронов образуется больше, чем помещается в пикселе, то различить количества света, попавшие на два разных пикселя мы не сможем они оба переполнены и при считывании дадут одинаковый результат.
Так как типичная емкость пикселя (в электронах) больше максимального значения типичного АЦП (в единицах), то на минимальной чувствительности несколько электронов из пикселя производят одну единицу на выходе (в RAW-данных).

При уменьшении количества падающего света  (за счет снижения яркости сцены или уменьшения экспозиции) уменьшается и количество возникающих в пикселях сенсора электронов.
Если сохранить настройку камеры для минимальной чувствительности, то отношение электроны/сигнал останется прежним, электронов меньше а значит и сигнал (значения в RAW-файле) станут меньше.

Если менять значение чувствительности (ISO) камеры, то будет меняться или коэффициент усиления перед АЦП или входной диапазон АЦП. В этом случае отношение электроны/сигнал будет уменьшаться, а сигнал (RAW-значения) расти (при том же количестве электронов, образовавшихся в пикселе).

Единичное усиление при каком-то значении движка чувствительности возникнет ситуация, когда 1 электрон в пикселе порождает одну единицу на выходе АЦП.
Так как в пикселе образуется целое количество электронов, то дальнейшее повышение чувствительности имеет уже относительно мало смысла. В самом деле, если у нас в каком-то пикселе 10 электронов, а в соседнем 11, то никакое усиление не поможет нам получить настоящие промежуточные уровни. Да, при усилении в 10 (к примеру) раз, за счет шума усилителя мы можем из первого пикселя получить 101, а из второго 109, но это будет именно шум, выигрыша по числу реальных градаций изображения мы не получим.
Некоторый смысл в увеличении усиления есть:

  • Вывод сигнала выше уровня шума АЦП (имеет смысл, если шум усилителя существенно меньше шума АЦП, что является признаком несбалансированного технического решения).
  • Вывод сигнала выше уровня темнового тока (уровня черного, dark current), что позволит уменьшить нелинейность в тенях, особенно если вычитание черного производится самой камерой в целых числах.
  • Перевод сигнала (RAW-значений) в зону работы, комфортную для RAW-конвертора (некоторые конверторы при стандартных настройках обрезают входные данные в светах и тенях).

Но в общем случае выигрыш от усиления, большего чем единичное будет относительно небольшим.

Как следствие, режим единичного усиления очень любят астрофотографы (и другие фотографы ночных пейзажей), ибо он дает наилучший баланс между необходимой длиной выдержки и шумом на фотографии.

Возникает вопрос: а как найти на своей камере эту волшебную чувствительность? В этом нам поможет фотонный шум (photon noise).

Фотонный шум

Фотонный шум это свойство любого природного (с лазерами может быть другая история) потока фотонов: поток непостоянен, количество фотонов в единицу времени распределено по Пуассону т.е. дисперсия сигнала ( 2) равна самому сигналу, а среднеквадратичное отклонение ( ) квадратному корню  из сигнала.

Таким образом, нам нужно взять фотографии ровного поля (или, хотя бы, с кусочком ровного поля), и найти такую чувствительность, чтобы дисперсия сигнала была равна самому сигналу.

На практике надлежит брать белое (максимально яркое) поле, экспонируя его таким образом, чтобы не было обрезания (клиппинга) значений по максимуму, в этом случае вклад других составляющих шума (оцифровки, теплового шума и т.п.) будет минимальным. Правильная процедура (которой пользуются астрофотографы) включает в себя оценку нефотонных составляющих шума, дабы выделить именно фотонную часть. На практике вклад этих составляющих в шум сигнала белого поля на средних значениях чувствительности невелик, но он есть, поэтому нас устроит такое ISO, где дисперсия незначительно больше самого сигнала.

Практика: Canon 5D Mark II

Воспользуемся готовым архивом примеров сайта imaging-resource.com и возьмем оттуда тестовые изображения, содержащие ровный белый участок. Например, такие вот:

На этом изображении есть белый квадратик на шкале ColorChecker 24 (слева от центра) и аналогичный белый участок на шкале Kodak (левее), нам подойдет любой из них.

Скачать RAW-файлы с этой сценой и разными значениями чувствительности можно с соответствующей страницы сайта Imaging Resource.Откроем файл в RawDigger, поместим выделение (Selection) на белом квадратике (помечена цифрой 1), статистику по выделению увидим в окошке Selection/Sample (помечено цифрой 2), метаданные снимка, включая значение ISO и экспозицию в окошке метаданных (помечено цифрой 3):

Не убирая выделение, будем последовательно открывать снимки, снятые при разной чувствительности смотря на среднее (Avg) и среднеквадратичное отклонение ( ) в зеленом канале. Результат сведем в такую таблицу (4-я колонка квадрат среднеквадратичного отклонения т.е. значения в 3-м столбце):Нужный нам вариант дисперсия  чуть больше сигнала достигается при ISO400 (выделено в таблице жирным).

 

Экспопара

ISO

Gavg

 σ

σ2

1/8s f/8

50

11833

89.6

7885

1/16s f/8

100

5808

52.5

2756

1/25s f/8

200

6369

67.8

4596

1/64s f/8

400

5918

85.1

7242

1/128s f/8

800

5840

111.8

12499

1/256s f/8

1600

5683

150.6

22680


Кадр для ISO200 несколько выбивается из общей последовательности, значение в зеленом канале ~6400 вместо ~5900 у всех остальных кадров (кроме ISO50, про который мы поговорим ниже). Это произошло по той причине, что экспопара у этого кадра тоже выбивается из линейной последовательности, в силу неизвестных причин кадр снят на 1/25s f/8 , тогда как в линейной последовательности надо было бы использовать 1/32s f/8 .

При этом данные даже в зеленом канале не обрезаны: максимальные значения по снимку 6367 (информационный блок Image, второй слева), а в нашем выделении только 6026. То же самое видно на гистограмме (Menu-Selection-Selection Histogram):

Эта гистограмма для ISO 1600, для меньших значений пики уже (дисперсия меньше), клиппинг данных тоже отсутствует.

ISO 50

На данной камере ISO50 это на самом деле ISO100 с экспокоррекцией +1 . При рассматривании таблицы с разными чувствительностями (первая таблица в тексте), видно, что кадр на ISO50 снят с выдержкой вдвое большей, чем кадр на ISO100 и уровень сигнала практически вдвое больше (несколько меньше, чем вдвое, но в пределах допусков по точности затвора).

Таким образом, коэффициент усиления на ISO50 такой же, как на ISO100 т.е. это одна и та же чувствительность .

Емкость пикселя

Коэффициент усиления на самом низком настоящем значении чувствительности (ISO 100) вчетверо ниже, чем для ISO 400. На ISO 400 коэффициент усиления равен (приблизительно) единице. Следовательно, на чувствительности ISO 100 этот коэффициент равен 0.25. Максимальное значение на выходе АЦП для этой чувствительности около 14000, следовательно, емкость пикселя не менее 56000 электронов.

Реальная емкость может быть несколько больше т.к. диапазон может быть искусственно ограничен, но полученных в наших замерах данных недостаточно, чтобы обосновать такие выводы.

Практические выводы

  1. Поднимать чувствительность выше ISO 400 следует только при крайней необходимости, например, если ваш RAW-конвертор плохо обращается с тенями. Ожидать какого-то существенного выигрыша в сравнении с недодержкой (и обработкой в хорошем RAW-конверторе) можно только за счет того, что предварительное усиление вытаскивает уровень сигнала с сенсора выше уровня шумов АЦП (read noise).
  2. ISO50 это то же самое, что ISO 100 и передержка на 1 стоп. Никакого смысла в этом режиме нет.

158 Comments

<blockquote>Ожидать какого-то

Ожидать какого-то существенного выигрыша в сравнении с недодержкой (и обработкой в хорошем RAW-конверторе) не следует.

Это выглядит как издевательство. Где же его взять-то, хороший? После всех чтений на LibRaw и blog.lexa.ru в Adobe веры нет совсем. RPP нечеловечен всё же интерфейсом, и, что хуже, MacOS X Only.

Одна надежда -- за RAW Digger'ом последует RAW Developer...

--
// Black Lion AKA Lev Serebryakov

Ой, у вас не работают даже

Ой, у вас не работают даже разрешённые теги, теряется перевод строк и подпись портится (в одну строку клеится).

--
// Black Lion AKA Lev Serebryakov

Доступно написано, спасибо.

Доступно написано, спасибо. Вроде начал понимать чего-то, сделал тоже самое для 450D. Но почему "рабочее" ISO что для 5d mark2 считается 200, не знаю теперь как увязать все эти знания)

Ситуация такая:

Ситуация такая:

  • если вы уходите ниже, чем режим 1e/1ADU (400ISO для 5D2)
  • то у вас сигнал-шум улучшается.

И по идее, лучше всего должно быть ISO100 (50 - фейковое).

Но в реальности 200 - капельку лучше. Может быть по той причине, что никогда не попадаешь на переполнение верхов. Может быть есть какой-то процессинг (шумодав) с обрезанием теней около нуля. Может быть это эффект того, что шумы усилителя при усилении 0.5 сильно меньше, чем шум чтения АЦП и мы вылезаем выше read noise.

Я не анализировал, а просто ставил "фотографический" эксперимент с неконтрастными мишенями с мелкими деталями.

Спасибо за статью! (и надеюсь

Спасибо за статью! (и надеюсь это не последняя:)).
Как я понял из обсуждения, вычисленное подобным образом "рабочее" ISO может не совпадать с "реально рабочим" (200 против 100, как в примере выше). Причины такого расхождения понятны. А есть ли способ (используя ваш инструмент) найти это "самое-самое рабочее" ISO?

PS: Собираюсь повторить этот тест для своих пентаксов (K5&K10D).

Вот мой текст двухлетней

Вот мой текст двухлетней давности про это

Какой-то автоматизации в RD пока нет и, главное, я не вижу в ней особого смысла т.к. в понятие "рабочий диапазон" все вкладывают разное.

А с такой мишенью все очевидно, проводим талию  где хотим (по читаемости мелкого/крупного контрастного/неконтрастного текста).

И еще, меня немного смущает

И еще, меня немного смущает следующая фраза

На данной камере ISO50 это на самом деле ISO100 с экспокоррекцией +1 .

Смысл понятен, но не понятно почему "+1"? Почему не "-1"? Если мы на ISO100 установим экспокоррекцию в +1, то получим более "засвеченный" кадр, как это было бы при такой же экспопаре и ISO200. Где я заблудился?

Ну вот смотрите, было 1/100 f

Ну вот смотрите, было 1/100 f/16 ISO100.  Ставим ISO50 - экспопара будет 1/50 f/16. Но так как ISO50 от 100 ничем не отличается - мы и получим на стоп более засвеченный кадр.

В таблице значений это видно: на ISO50 сигнал 11800, на остальных - вдвое меньше.

Почему -1?

Почему -1?

Когда мы снимаем на ISO50

  1. Экспонометр меряет для ISO50. Т.е. получается на стоп больше (диафрагма открытее или выдержка длиннее), чем для ISO100
  2. Матрица, АЦП и все прочее что там есть - находятся в режиме, неотличимом от ISO100.

Т.е. ISO50 (весь режим, экспонометр+камера) эквивалентен ISO100 и скрытой поправке +1.

Экспокоррекция -1 стоп там

Экспокоррекция -1 стоп там будет.
Потому что при одинаковой сцене и прочих равных условиях (выдержка, диафрагма) изображение на ISO50 будет на стоп темнее чем ISO100.
А при экспокоррекции в +1 ты изображение светлее получишь, чем ISO100 - на самом деле эквивалент ISO200.

Оно бы было темнее если бы а)

Оно бы было темнее если бы
 а) экспонометр ставил бы для ISO50 ту же экспозицию что и для ISO100
 б) ISO50 было бы ISO50, а не 100.

А происходит ровно обратное:

а) экспонометр получает на вход ISO50 в качестве чувствительности - и удлиняет выдержку
б) ISO50 - это на самом деле ISO100

Что произойдет, если мы на ISO100 удлиним выдержку? Вот именно, экспокоррекция в плюс.

Ладно, зайдём с другой

Ладно, зайдём с другой стороны.
В статье написано:
>> На данной камере ISO50 это на самом деле ISO100 с экспокоррекцией +1 .
Т.е. утверждается, что снимки на ISO50 и ISO100 с экспокоррекцией в +1EV будут идентичными.
Именно это написано в процитированном предложении.
А теперь возьмите любую камеру и попробуйте.

Ну так ровно это и сделано в

Ну так ровно это и сделано в статье, посмотрите в табличку: на ISO50 (по экспонометру) вдвое длиннее выдержка (экспонометр так намерял, как и должен был для ISO50) и сигнал вдвое больше чем для ISO100

Ну так вы экспокоррекцией

Ну так вы экспокоррекцией называете не то же, что все остальные, отсюда и непонимание.

Вот смотрите, давайте в цифрах.
Взяли камеру, поставили ISO100, экспонометр меряет на ISO100.
Получили к примеру:
1/160, f/8, ISO100
Ставим ISO50, экспонометр меряет на ISO50, получаем:
1/80, f/8, ISO50
Но матрица всё равно экспонирует на ISO100 - получаем ПЕРЕСВЕТ на 1 стоп.
Это не экспокоррекция, это именно пересвет.
И именно чтобы получить нормальную для ISO50 экспозицию, а не пересвет, этот пересвет надо скомпенсировать.
Скомпенсировать экспокоррекцией в -1EV.
Где ошибка в рассуждениях?

Экспокоррекция в плюс

Экспокоррекция в плюс делается с целью увеличения сигнала, снимаемого со светочувствительного материала, и достигается:

- увеличением выдержки,

- открыванием диафрагмы,

- увеличением светочувствительности материала.

Чувствительности "50" в этой камере не сушествует, она имитируется как "100" + 1 ступень.

> чтобы получить нормальную для ISO50 экспозицию, а не пересвет, этот пересвет надо скомпенсировать. Скомпенсировать экспокоррекцией в -1EV.

Получите сигнал в точности, как от 100, при значениях экспопары таких же, как и для 100. То есть в такой интерпретации режим выглядит бессмысленным.

> матрица всё равно экспонирует на ISO100 - получаем ПЕРЕСВЕТ на 1 стоп.

 Или не получаем - зависит от сцены.  Если сцена позволяет так снять без пересвета - значит, можно снимать на 100 с экспокоррекцией на +1 ступень.

--
Best regards,
Iliah Borg

Вы рассуждаете с другой

Вы рассуждаете с другой стороны.

Я пишу: Установка ISO50 дает тот же эффект, что и ISO100 и экспокоррекция +1

Вы пишете: чтобы получить нормальную экспозицию для ISO50 нужно поставить экспокоррекцию -1

экспокоррекция в понятии

экспокоррекция в понятии фотографа - это установка КОЛЕСИКА (отдельного параметра) камеры в положение +/-N. другими словами, это изменение яркости СНИМКА (результата), а не изменение выдержки/диафрагмы, как его понимаете вы.
установка колесика экспокоррекции в положение +1 делает фотографию в два раза светлее и называется экспокоррекцией в плюс. установка колесика в -1 делает фотографию в два раза темнее, при этом в окошке горит именно -1 (а не +).
в ЭТИХ терминах _РЕЗУЛЬТАТ_ работы камеры на ISO50 равносилен РЕЗУЛЬТАТУ работы камеры на ISO100 с экспокоррекцией (позицией колесика) в -1.

т.е. да, с точки зрения камеры, на iso50 выставятся те же параметры, что и на iso100+1EV. но это - НЕ экспокоррекция, это именно "выставятся параметры". потому что с точки зрения результата (и фотографа), на iso100 экспокоррекция должна быть вручную выставлена в -1, чтобы получить такую же яркость снимка, как на iso50.

самое печальное, что цитируя эту статью, многие стали вообще писать вместо слова экспокоррекция - слово передержка. смысл вроде бы не поменялся, если мыслить вашими терминами. но передержка уже однозначно ассоциируется с увеличением яркости снимка. и получилось что уменьшая исо, мы увеличиваем яркость кадра.

Не-не-не.

Не-не-не.

Допустим, у нас ISO100. Камера намеряла 1/30 f/8 (к примеру). Ставим ISO50, освещение то же самое. Камера намеряет 1/30 f/5.6 т.е. приоткроет диафрагму (или увеличит выдержку) на стоп. Матрица-АЦП ведут себя так же (их поведение при ISO50 не отличается от ISO100).

Что произойдет? Раз камера увеличила экспозицию, значит кадр станет ярче. Как мы можем сделать кадр ярче (на стоп) на ISO100? Поставить экспокоррекцию +1. Таким образом, установка ISO50 или установка ISO100 и колесика экспокоррекции в положение +1 - эквивалентны.

Те кто пишет про "передержку" - совершенно правы.

вы неубиваемы :))

вы неубиваемы :))
вы понимаете. что вы экспокоррекцией зовете ДРУГОЙ параметр?

>Что произойдет? Раз камера увеличила экспозицию, значит кадр станет ярче.
кадр не станет ярче. кадр останется таким же, ибо на iso50 сработает программный коэффициент, который в два раза притемнит этот кадр. я надеюсь с этим то вы хоть спорить не будете? я не знаю, в какой момент это произойдет. скорее всего уже в процессоре, после ацп. но это не суть.

Да нет же.

Да нет же.

Не сработает на ISO50 (конкретно на 5DMkII) никакой "программный коэффициент" потому что все установки матрицы-усилителя-АЦП на ISO 100 и 50 - одинаковы.

Если вы снимете одну и ту же сцену, с одной и той же ручной экспозицией, на ISO 50 и 100 - вы получите одинаковые значения в RAW-файлах

Вот да, в пленочных терминах.

Вот да, в пленочных терминах.

Когда вы ставите ISO50 на камере, это означает что

  • "пленку" вы статите с ISO100
  • а экспонометру говорите что у вас ISO50

В результате при съемке по экспонометру у вас будет передержка на стоп.

Абсолютно того же эффекта можно добиться поставив

  • ISO 100 (т.е. пленка будет та же ISO100)
  • Экспокоррекцию +1

И тоже будет передержка на стоп

да омг же!

да омг же!
все это понятно. суть в том, что это НЕ экспокоррекция. "добиться того же эффекта" можно, правильно. и экспонометр выставит настройки на стоп выше, тоже верно. только iso50 ставят не для того чтобы пересветить кадр!
если мы ставим iso50 значит мы хотим чтоб кадр стал темнее при тех же настройках камеры. а для этого к снятому на "настоящих" iso100 нужно применить коррекцию -1ev т.к. действительно экспонометр откроет диафрагму на стоп больше.
еще раз: да, промежуточный результат будет равносилен iso100+1ev. но именно для того чтобы получить ИТОГОВЫЙ результат, нужно применить экспокоррекция -1ev чтобы вернуть все в норму. и это делается внутри камеры, в процессоре.
все, на этом я отписываюсь от темы. в любом случае, друг друга мы поняли, а спорим исключительно о треминах. удачи.

По-моему вы сами запутались.

По-моему вы сами запутались.

1) Допустим, мы снимаем по экспонометру, ставя разные ISO: 400,200,100,50. Камера будет приоткрывать диафрагму на стоп и в ряду 400-100 уменьшать коэффициент усиления. Кадры в ряду 400-200-100 будут одинаковые по яркости, но с разной диафрагмой. На ISO50 камера приоткроет еще на стоп, а коэффициент усиления не изменится. Кадр станет светлее чем был на ISO100.

2) Допустим, мы зафиксировали экспопару, дальше меняем ISO. Ряд тот же: 400,200,100,50. Тогда кадры у нас будут темнеть в ряду 400-200-100 (коэффициент усиления уменьшается, экспозиция та же), а вот кадр на ISO50 не будет отличаться от кадра ISO100.

че за хрень. при одинаковых

че за хрень. при одинаковых настройках экспопары на iso50 кадр будет темнее. он затемняется процессором. проверьте, снимите.
иначе какой вообще смысл в iso50 вы хоть сами подумайте

Т.о., 50 = недодержанное 100,

Т.о., 50 = недодержанное 100, или 100 = передержанное 50.
Теперь остальось догадаться, для чего это было затеяно (со стороны создателей камеры).
Жаль, руки не доходят протестировать свою K5. А то может и нет смысла использовать "экстендед" ISO80, а ограничится честными ISO100.

50 - это передержаное ISO100.

50 - это передержаное ISO100.

То есть экспонометр сделает экспозицию на стоп больше (выдержку длиннее или диафрагму - шире), а "пленка" останется той же

Что-то у меня по этой

Что-то у меня по этой методике для Sony NEX-5 какая-то ерунда получается. Данные взяты с того же ресурса, сигма для зеленого не превышает 22,5 даже на iso 12800, т.е. сигнал 741 сигма - 22,5 - сигма^2 - 506 (!) Как-то это противоречит наблюдаемой картинке...

Все, разобрался, это без вычитания черного было, поставил на дефолтные значения и получил, что исо 800 чуть-чуть мало, а 1600 уже слишком много. Т.е. оптимальное будет 800 - сигнал 1560, сигма - 36,5 (^2 - 1332)

У сонек вполне может быть

У сонек вполне может быть искомое ISO на 640 (или 320), не обязательно на "круглых" значениях.

Про Кэнон я знал, что там круглые дадут что надо, поэтому образцами с промежуточными чувствительностями не заморачивался.

У нексов нет промежуточных

У нексов нет промежуточных значений исо, так что буду использовать то, что дано :)
По методике искомое исо должно было бы получиться где-то в районе 800+1/3 - это когда отклонение чуть больше сигнала. Надо будет свою серию отснять, с регулируемым светом, чтобы параметры выдержки/диафрагмы были постоянны. Думаю, так будет правильнее.

Если "другие шумы"

Если "другие шумы" относительно малы, то выдержка-диафрагма не имеют значения. Фотонный шум - это имманентное свойство потока фотонов.

Да, включенной. Тут 2

Да, включенной. Тут 2 странных момента:
1. Dump Raw Curve выдает прямую линию. И для NEX-5, и для NEX-C3
2. При выключенной кривой для G сигма не превышает 13 при iso 12800 (сигнал - 834). Про остальные iso и говорить нечего :)
3. При включенной кривой все похоже на описанное в этой статье

Тут еще вопрос про экспозицию - надо ли стараться загнать это белое поле в возможный максимум (но еще без насыщения)?

У меня кадра от 5-ки под

У меня кадра от 5-ки под руками не было (найти несложно, присылать не надо), на C3 кривая является прямой только до уровня 2000 ровно, дальше загибается:

(прошу прощения за качество, просто за 30 сек в excel).

Смотреть надо на ситуацию с примененной кривой (после кривой оно линейно).

Экспонировать, на самом деле, почти все равно как, с двумя моментами:

  1. Чем больше сигнал, тем больше доля фотонного шума (корень из сигнала) относительно всех прочих шумов (чтения и т.п. - они от сигнала не  зависят в первом приближении).
  2. Если экспонировать близко к насыщению, то у вас обрежется сигнал (по насыщению) и дисперсия станет меньше. Надо по гистограмме контролировать, что обрезки нет.

Вот делаю я с открытым RAW от

Вот делаю я с открытым RAW от С3 'Dump RAW Curve', всовываю получившееся в эксель и получаю изумительную прямую. На 2х компьютерах. С некс-5 то же самое.

Контроль по гистограмме я делаю,
Но вот получаю не совсем то, что ожидается: чем больше сигнал для одного и того же исо, тем непропорционально больше шум. Т.е. вот исо 200, сигнал/отклонение:
1500/25
3255/57

Вы не могли бы выложить

Вы не могли бы выложить файлик какой-нибудь несекретный? На narod.yandex.ru или еще куда.

Потому что логика работы программы проста: если кривая - на самом деле прямая, то пункт меню 'Dump RAW Curve' будет серым.

Впрочем, возможно там ошибка и если включена Linear Raw Curve, то и дампится такая же, это я проверю....

По второй части - такое может быть, если черный не вычтен. Впрочем, конкретно на NEX5 я посмотрю, может даже и прямо сейчас.

В общем, у меня лыжи не едут,

В общем, у меня лыжи не едут, в любом режиме получаю вместо красивой загогулины прямую. При каждом изменении настроек переоткрывал файл (на всякий случай).
- в дефолтных настройках - прямая
- нет вычитания черного - прямая
- снял галку "Гамма 2.2" - прямая
и т.д., еще ряд малоосмысленных действий с настройками (((
V0.9.6

Первый файл из серии для тестов С3, несекретный ) : https://docs.google.com/open?id=0BxVpfd7hOlGjMmJhZTZmNjYtN2FmMy00ZWUyLWI...

Это еще не тест, поскольку на камере стоит автоисо.

А как из google docs скачать

А как из google docs скачать файл? Оно мне пищет "Sorry, we are unable to generate a view of the document at this time. Please try again later." и все ссылки в которые я потыкал на странице - файл не скачивают.

Скачал. Кривая - вполне

Скачал. Кривая - вполне кривая. До 2000 прямая, дальше загибается.

 

1996 1996
1997 1997
1998 1998
1999 1999
2000 2000
2001 2002
2002 2004
2003 2006
2004 2008
2005 2010

И это место не должно быть системно зависимым (т.е. у меня работает, а у вас - нет), ну никак.

Вот взял файлик с Imaging

Вот взял файлик с Imaging Resource, вот отсюда: http://www.imaging-resource.com/PRODS/NEX5/NEX5hMULTII00200.ARW.HTM

Кривая:

По CC24 беру три плашки, белую и две серые, зеленый канал и дисперсия:

1670/21, 1080/15.5, 682/11.5.  Отношение квадрата дисперсии к сигналу - 0.26, 0.22, 0.19, соответственно. Ненормальное, растет а не падает.
Но - кривая с самого начала с наклоном отличным от единицы. При этом, три плашки попадают, в первом приближении, на три разных наклона (у сонек после кривой еще делится на 4, поэтому 1670 - это 6600 на самом деле и так далее).

Как должна вести себя дисперсия с такой кривой - не знаю. Вообще не могу себе этот квадратный трехчлен представить вечером субботы.
Вообще же, цифры квадрата дисперсии (падающие по отношению к сигналу с уменьшением сигнала) наводят меня на мысль о шумодаве. Но доказать не могу.

Кривая компрессии образуется

Кривая компрессии образуется прямо на АЦП, получается переменный коэффициент усиления. Чем он выше, тем ниже read noise.

--
Best regards,
Iliah Borg

Ну у меня нет таких уж причин

Ну у меня нет таких уж причин сомневаться, вряд-ли меня пытаются свести с ума таким простым способом.

Но я точно знаю, что у меня код, вот этими руками написанный, проверяет кривую на "прямость" (curve[i] == i) и если она вся прямая, то этот пункт меню делает серым.

У вас точно нету какой-то не-той (другой) libraw.dll где-то в путях на машине?

Все, увидел!

Все, увидел!

На вашей картинке видно последнюю строчку файла. Она 4095,16376. Как и у меня.

Но ваш OpenOffice Calc не поместил эти значения в отдельные клеточки, как от него ожидалось, а считает одним значением. Подозреваю, по той причине, что разделитель - запятая и значение, соответственно одно для него.

Его пример другим наука - буду брать в кавычки.

Это последствия локализации

Это последствия локализации (национальные стандарты - ","<>".") - в экселе-2007 на работе у меня этот файл тоже открывает одной колонкой.
И моя невнимательность, была же подсказка (In,Out)!

Да, я знаю откуда эти ноги

Да, я знаю откуда эти ноги растут (откуда и всегда!)

Но протестировать это место - забыл, а сам всегда ставлю разделителем точку, даже на локализованом Excel

> Отношение квадрата

> Отношение квадрата дисперсии к сигналу - 0.26, 0.22, 0.19,

Вот тут поподробнее. Из правила размерностей (и формул для дисперсии), сигнал и дисперсия одной размерности, и сравнивать мы должны отношения дисперсии к сигналу, а тут все в порядке, с ростом сигнала это отношение падает.

Собственно, отношение дисперсии к сигналу не должно меняться при любом (разумном) масштабировании сигнала. Да, если мы попадаем в точки, где коэффициент меняется, то будут некоторые искажения.

Важный момент. В RawDigger 0

Важный момент. В RawDigger 0.9.6 есть такая бага:  если вы меняете режимы Data Processing (кривая, вычитание черного) и при этом у вас режим показа - RGB (а не RAW), то данные в таблицах, гистограммах и т.п. - не обновятся.
Надо переоткрыть файл. При этом все selections и т.п. обновятся, можно прямо из истории файлов переоткрыть (File - выбрать из списка последних 5)

Объясните мне один момент. По

Объясните мне один момент. По данной методике определил что единичное усиление на Canon 7D это ISO 100. То есть вы утверждаете что если, к примеру, снять кадр на ISO 100 и потом поднять его на 6 стопов в RPP, то результат по шумам будет примерно тем же, как если снимать на камерном ISO 6400? Я проверил это - разница огромна. Если надо могу выложить сравнение.

Вообще, вряд-ли 100.

Вообще, вряд-ли 100.

Все кэноны что мне попадались имели 1e/1ADU в районе ISO400. Для семерки посмотрю отдельно, но не прямо сейчас.

Вот Roger Clark пишет нам

Вот Roger Clark пишет нам конкретно про 7D: http://www.clarkvision.com/articles/evaluation-canon-7d/index.html

На ISO 200 1.23e/ADU, т.е. единичное усиление будет на 250 (если оно не цифровое :)

При этом подниматься по ISO, согласно этим табличкам, имеет смысл до 1600 т.к. падает read noise (т.е. усилитель вынимает сигнал из области шумов АЦП). Но уже переход с 800 на 1600 теряет 0.7 стопа по ДД т.е. выигрываете вы 0.3.

Решил проверить вывод 1 для

Решил проверить вывод 1 для своей Canon 7D. Нашел ISO с единичным усилением (100), снял один и тот же кадр на ISO 6400 и на ISO 100 с недодержкой -6EV (ручной режим). В RPP вытянул кадр с ISO 100 на 6 стопов и сравнил с тем, что получается на ISO 6400. Разница очень велика, плюс вылезает бандинг (это особенность камеры, но визуально даже если убрать бандинг то всё равно шум значительно сильнее). Что я делаю не так?

ISO 100 - с единичным

ISO 100 - с единичным усилением? Это результат эксперимента?

--
Best regards,
Iliah Borg

Попробовал еще раз, вообщем

Попробовал еще раз, вообщем да, скорее всего получится iso200. Сложно добиться абсолютно равномерной мишени. Но меня не столько это интересует, сколько то, что первый вывод статьи не подтверждается на практике на моей камере.

Вы правы в том смысле, что

Вы правы в том смысле, что эффект вытягивания из read noise на высоких ISO существенен (ибо сигнал мал). Я переформулировал первый вывод, пусть будет не таким жестким.

Вот смотрите еще какой момент

Вот смотрите еще какой момент. Я снял телевиком на 200мм небо днём на iso100 на грани вылета каналов, но вылета нет. Открыл в RPP, убавил 3 стопа экспозиции, выключил blur chroma и remove dot-noise. Открыл в фотошопе и усилил для наглядности получившийся шум кривыми. Вот картинка: http://dl.dropbox.com/u/4624786/_MG_0387_banding_iso100.png
Здесь видно что чуть ли не половина всего шума это banding noise. Получается что я не фотонный шум меряю, а вместе с бандингом.

Если там banding с шагом 1

Если там banding с шагом 1 пиксель, то вы его не меряете т.к. разные каналы попадают в разные столбцы.

Если шаг больше (что может быть, если больше двух каналов считывания, что какбэ врядли, обычно в много каналов читают с разных участков матрицы), тогда да. Но тогда banding будет просто виден на каждом отдельном канале в RAW-режиме (при включенных 2x2 pixels)

Апдейт к предыдущему комменту

Апдейт к предыдущему комменту. А на высоких ISO я бандинга не наблюдаю практически никакого, что не слишком согласуется с теорией. Вот эта картинка, iso6400 против iso100 +6EV: http://dl.dropbox.com/u/4624786/iso6400-vs-iso100%2B6EV.png
Почему кстати получается разная экспозиция я не понимаю, один кадр 1/60 F4 ISO6400, другой 1/60 F4 ISO100. В RPP поставил экспозицию у кадров чтобы она отличалась на 6 стопов, без шумодавов, VCDMF, всё по нулям кроме compressed exposure и brightness.

Это не есть хорошо, вообще

Это не есть хорошо, вообще говоря. Для таких экспериментов - просто exposure, так как compressed exposure искажает линейность, привнося тоновую кривую сжатия светов.

--
Best regards,
Iliah Borg

Очень равномерная мишень -

Очень равномерная мишень - центр плоского экрана монитора, снятый с полуметра на около 100мм f/5.6 с фокусировкой на бесконечность. Есть камеры с низким шумом считывания, у таких, например, динамический диапазон уменьшается ровно на 1 ступень при увеличении ISO на ту же ступень, начиная с "базового" ISO. Для таких камер нет смысла поднимать ISO.  Для остальных камер обычно есть некая точка, отличная от "юазового" ISO, выше которой нет смысла это  ISO поднимать.

--
Best regards,
Iliah Borg

На clarkvision есть картинка

На clarkvision есть картинка ( http://www.clarkvision.com/articles/digital.sensor.performance.summary/r... ) из которой следует что у 7D один из самых низких шумов считывания. Я может чего не понимаю, но на практике поднимать ISO смысл есть. Но вот если взять ISO12800 vs ISO3200+2EV то разница минимальна.

Ладно, еще один эксперимент.
ISO3200 vs ISO100+5EV.
Настройки RPP: http://dl.dropbox.com/u/4624786/RPP_settings.jpg
Сам тест: http://dl.dropbox.com/u/4624786/iso3200-vs-iso100%2B5EV.png
Явно видно что ISO3200 чище.

Надо смотреть шум считывания

Надо смотреть шум считывания на разных ISO.  Если он начинает уменьшаться при подъеме ISO, надо определить то ISO, после которого он перестает уменьшаться.

--
Best regards,
Iliah Borg

Pages