主题:有关信噪比和像质的一些随想
正序浏览
主题图片汇总
主题内检索
资深泡菜
泡网分: 15.196
主题: 97
帖子: 1793
注册: 2009年8月
先提提信噪比,信噪比就是说当信号小到一定程度以后,噪音已太大了,就无法分辨是信号还是噪音了。

那么假设信号是1,噪音是1,那么完全无法分辨,信号是2,噪音是1,还可以分辨一点,信号是4,噪音是1,那么信噪比是4:1,信号是256,噪音是1,那么信噪比就是256:1

可接受的信噪比在某个数值,比如说8:1,小于这个数值的信号太不干净难以接受。容易感觉到的噪音的信噪比大约在32:1以下。

那么假设一张RAW图片中所有不同EV亮度的信号依次用产生的电子数量表示为:
1
2
4
8
16
32
64
128
256
512
1024
2048

其中最高的可产生2048单位电子的EV作为保留高光信息所用,那最高一个EV是1024个单位电子,然后依次向下,最低一个EV是8个单位电子。

如果背景噪音都是1单位电子,那么最低一个EV的信噪比就是8:1,倒数第二个EV的信噪比就是16:1,最高一个EV信噪比就是1024:1,也就是说越亮的位置噪音相比之下越小。通常信噪比在30:1以上人就能较为明显地感觉到了,相当于倒数第3个EV处有噪音就会被感觉到。

假设单位面积的像素减少一半,也就是每个像素的面积提高1倍,而系统的电子噪音不变,那么该像素接受同样曝光后所产生的电子数就大一倍,也就是说原本信噪比在8:1的最低一个EV就变为16:1,信噪比提高了,图像就显得更纯净和准确了,但差距仅仅是一个EV。

再看ISO。

高一档ISO就是将曝光减少一倍,然后像素输出的信号放大一倍,因为输出的信号中包含的噪音不变而信号减小一倍,这样噪音也就同时被放大了。原来最低一个EV的信噪比在8:1,高一档ISO后曝光减少一倍产生的电子量变为4,然后放大一倍重新变为8,但噪音由1放大为2,因此信噪比变为8:2,也就是4:1,降低了一倍。

因此,像素密度减小一倍,和低一档ISO的效果是类似的。当然了因为今日之软件技术已相当发达,可以有效分辨出有规律的系统电子噪音并予以剔除,机内软件后期放大信号一倍比起减少像素密度一倍来提升信噪比,要容易一些。

像素密度减小有个最大的好处,就是提高低ISO的图像纯净度。如前面分析的,一般情况下即使在倒数第三个EV处也就是图像的低灰度区域都会感觉到噪音,而小一些的芯片即使在正数第三个EV处都已有可分辨的噪音,也就是通常所见的DC中蓝天上的噪点。如果像素密度减小一倍,那么这些噪点就将转移到下一个EV去,出现在更低亮度的区域,从而大幅提高图像的质量。

这样一看很清楚,不是大厂不想生产高画质的小DC,而是目前技术所限使得各个方向的努力效果都很微弱:软件算法好一点,最多好1个EV,光圈大一点,好1到2个EV,像素密度低1倍,好1个EV,再怎么折腾,小DC的画质每年能提高1个EV就很了不起了。ISO100下中灰度区域的噪音,是小DC的天生弱点。

如果利用全幅,将像素密度降低到D3/D700的水准,那比起LX3之类的机器,每个像素的面积大17倍,就是4个EV的差距,因此D3的ISO1600基本能达到LX3 ISO100的水准,这是质的区别了。

现在象EP1、GF1之类,处于中间,5MP/CM2,不好不坏,比LX3好2个EV,比D3差2个EV,不是特别能体现出优势。

既然小DC受芯片限制,不可能大幅度提高像素的面积,那么除了降低总像素数以外,就只有考事后缩图了。如果原始图片很大,缩图所产生的净化作用会比较明显。这方面我正想做个测试。。。
相关标签: D700 光圈 背景
(0)
(0)
只看该作者
不看该作者
加入黑名单
举报
返回顶部
个人图文集
个人作品集
浏览:973 回帖:4
第 1 页 / 共 1 页
游客没有回帖权限
资深泡菜
泡网分: 15.196
主题: 97
帖子: 1793
注册: 2009年8月
在PS中放大16倍,具体查看每个像素值可以看到,DP1的每个像素的值以63,63,63为中心上下变动,大多数时候在上下2个点的范围,也就是32:1的信噪比,偶尔会有些很低的到60附近,某些很高的在67附近,也就是3,4个点的范围,很稳定。

而F30的每个像素值以60,60,60为中心上下波动,小的时候都在上下3个点的范围,但很多情况下,会出现高达15个点以上的波动,到达42这样的低点,而高点也是会到75以上,这样信噪比只有4:1,噪音大大地破坏了图像的纯净度。

这样的结果和像素密度的分析较一致,按这两台相机的像素密度看,应该是信噪比差3个EV也就是8倍左右。

我然后试验用缩图减小这些噪音。用BICUBIC之类带矩阵平均的方式取样,可以减少噪音,但如果是图像,明暗交界也会变模糊。取平均后,原来两个点之间亮度值差异为15的,就降低到7。可见,缩图一倍后,如果原来噪音数量不多,则能够提高一倍信噪比,也就是相当于提高1个EV的ISO灵敏度。图片的头4个EV往往非常重要,缩图1倍通常都能大大减小第4个EV也就是亮度在128附近的噪音,给人像质提升很多的感觉。

这样一分析就可以把缩图和所有其他的数码相机相关因素等效了:从噪音的角度看,缩图1倍的作用,就相当于画质提高一档ISO值,也相当于像素密度减小一倍。好一点的单反一般ISO400内图片毫无区别,从ISO800起噪音才开始进入图片的亮处,而DC的ISO100就已经有噪音进入图片的亮处,但缩图一倍可减少噪音一半,达到单反ISO400的效果,缩图2倍就达到单反ISO200的效果。

高端单反和普通DC的差距在4个EV以上,这样缩图4倍还是有大概2个EV的差距,但中端单反通常和高端DC的差距在2个EV左右,这样缩图4倍也就是缩到800X600分辨率大小后,差距就很小了。

另外还有色彩饱和度、通透度和动态范围的问题,回头再研究。。。

[johnyj 编辑于 2009-10-16 06:53]
(0)
(0)
只看该作者
不看该作者
加入黑名单
举报
返回顶部
个人图文集
个人作品集
资深泡菜
泡网分: 15.196
主题: 97
帖子: 1793
注册: 2009年8月
有两张曝光各减2的白纸图片,一张是用像素密度为1.7MP/CM2的DP1拍的,一张是用像素密度为14MP/CM2的F30拍的。

两张图片中间区域的100%截图对比,可以看出,DP1的颜色和亮度基本一致,而F30的颜色和亮度都有一些噪音。
登录后可直接显示原图
(0)
(0)
只看该作者
不看该作者
加入黑名单
举报
返回顶部
个人图文集
个人作品集
资深泡菜
泡网分: 15.196
主题: 97
帖子: 1793
注册: 2009年8月
原文由 色彩无忌 发表
讲得不错,又学到东西了,看来终有一天会掉进单反的泥潭中去.....


呵呵,单反总是要用用才知道优缺点。

偶想先分析清楚DC的弱点在哪里,然后有针对性地避免这些弱点用好DC。偶觉得便携毕竟是一个相机的终极目标,从二三十年的发展趋势看,终极境界就是手机拍出类似现在D3的相片来,当然这需要半导体技术的突破性进展。

按照D3的像素密度,如果是目前象LX3那样的CCD尺寸,就不能超过58万像素。也就是说片幅在900X600左右大小,稍小了点,但在无忌贴图大致够了:)

可以后期缩图到900X600,但如果原来像素小的话,有很多问题值得质疑:低感噪音,高感像质,纯净和通透感,颜色饱和度,等等。。。目前小相机里仍然是F30/F31最优,但说到底也就比LX3好一个EV左右。

接下来有空想测试一下缩图对噪音的影响。。。
(0)
(0)
只看该作者
不看该作者
加入黑名单
举报
返回顶部
个人图文集
个人作品集
泡菜
泡网分: 7.195
主题: 3
帖子: 75
注册: 2009年9月
讲得不错,又学到东西了,看来终有一天会掉进单反的泥潭中去.....
(0)
(0)
只看该作者
不看该作者
加入黑名单
举报
返回顶部
个人图文集
个人作品集
回复主题: 有关信噪比和像质的一些随想
功能受限
游客无回复权限,请登录后再试