←  Секция исследователей шумов матрицы

Форумы Пента-клуба

»

Динамический диапазон

Гость_oleg_v_* 17 Dec 2009

Поскольку современная цифровая фотография создается преимущественно в темноте, с недодержкой в 10 ступеней и на высоких ISO, все мы знаем, какое колоссальное значение имеет динамический диапазон матрицы. Единственный вопрос, который мучает всех нас со времен перехода на цифру - как же его правильно померить.

Тестеры dpreview руководствуются парадигмой максимальной бессмысленности. Они фактически мереют контрастность камерного JPEGа, а уж производители изгаляются как могут в оригинальности контрастной кривой, отчего цвета в JPEG-е становятся все оригинальнее, зато результаты теста dpreview все выше и выше.

До недавнего времени я наивно полагал, что dxomark мереет нечто более разумное, поскольку формально его процедура, описанная здесь, выглядит весьма аргументированной. Однако сравнение графиков ДД для никонов D300 и D90, демонстрирующее перевес D90 в 2 ступени на высоких ISO показалось мне подозрительным. Я бы поверил, что все дело в волшебном EXMOR сенсоре с АЦП в каждом столбце, если бы в описании D90 название этого нового волшебного устройства упоминалось хотя бы раз. Также подозрительным кажется тот факт, что на низких ISO ДД превосходит битность АЦП.

Несложный ментальный анализ вышеупомянутой процедуры определения ДД позволяет понять, как такое могло произойти. Для того, чтобы вычислить ДД, DXO определяет освещенность сенсора, при которой шум становится больше сигнала. Дальше просто вычисляется отношение максимальной освещенности к той, для которой S/N =1. Проблема в том, что при таких низких уровнях засветки сенсор может выдавать любую галиматью и даже маньяки тестеры заметят это далеко не сразу, поскольку осмысленных сюжетов они не снимают вообще, а уж с недодержкой в 10 ступеней тем более. Очень простые манипуляции с сигналом позволят нам добиться любой желаемой величины ДД, измеренной по методике DXO. Например, просто добавим к сигналу постоянное смещение. В зависимости от его величины условие S/N=1 может либо вообще не наступить никогда, либо сместиться к гораздо более низким уровням засветки. Вот собственно и ответ.
Изменить

 фотография Painmailer 17 Dec 2009

Есть простой вопрос к ним - как имея SNR 37.1 db на 18 процентах у них получается ДД 10.73 ev?
Первое - 67.1 дб, второе - 64.38 дб. Откда 3 дб разницы?

И вообще, их DR - лажа. Графики должны быть идентичны SNR, но +30 дб.
Сообщение отредактировал Painmailer: 17 December 2009 - 13:43
Изменить

Гость_oleg_v_* 17 Dec 2009

Не совсем так, потому что шум зависит от сигнала
Изменить

 фотография Painmailer 17 Dec 2009

Просмотр сообщенияoleg_v (17.12.2009, 13:56) писал:

Не совсем так, потому что шум зависит от сигнала

С чего вдруг? По тем же графикам SNR видно, что шум практически постоянная величина.
Сообщение отредактировал Painmailer: 17 December 2009 - 14:06
Изменить

Гость_oleg_v_* 17 Dec 2009

По каким графикам? Там для каждой камеры графики от ISO. Фотонный шум есть просто корень из сигнала. Постоянная составляющая - шум чтения превалирует только в глубоких тенях.
Изменить

 фотография Painmailer 17 Dec 2009

Просмотр сообщенияoleg_v (17.12.2009, 14:10) писал:

По каким графикам? Там для каждой камеры графики от ISO. Фотонный шум есть просто корень из сигнала. Постоянная составляющая - шум чтения превалирует только в глубоких тенях.

Именно - график от исо - шум матрицы при разном входном уровне освещения. Только с последующим аналоговым усилением (из графиков, кстати, видно, что усилители практически бесшумные).
Изменить

 фотография Painmailer 17 Dec 2009

Особенно весло смотрятся DR выше чем SNR, у некоторых камер на ряде ИСО.
Сообщение отредактировал Painmailer: 17 December 2009 - 14:27
Изменить

Гость_oleg_v_* 17 Dec 2009

Просмотр сообщенияPainmailer (17.12.2009, 14:25) писал:

Особенно весло смотрятся DR выше чем SNR, у некоторых камер на ряде ИСО.
Совершенно не понимаю, чему веселиться. Даже если предположить для простоты, что шум ни от чего не зависит, то DR будет выше, чем SNR 18% в 100/18 раз.
Изменить

 фотография Painmailer 17 Dec 2009

Просмотр сообщенияoleg_v (17.12.2009, 14:29) писал:

Совершенно не понимаю, чему веселиться. Даже если предположить для простоты, что шум ни от чего не зависит, то DR будет выше, чем SNR 18% в 100/18 раз.

Он должен быть больше на 30 дб, не более того. Превышение DR над SNR может говорить о включённом на слабых сигналах шумодаве.
Изменить

Гость_oleg_v_* 17 Dec 2009

Просмотр сообщенияPainmailer (17.12.2009, 14:37) писал:

Превышение DR над SNR может говорить о включённом на слабых сигналах шумодаве.
Боюсь вас разочаровать в очередной раз, но это лишь демонстрирует зависимость шума от сигнала.
Изменить

 фотография Bondezire 17 Dec 2009

Просмотр сообщенияoleg_v (17.12.2009, 12:43) писал:

Дальше просто вычисляется отношение максимальной освещенности к той, для которой S/N =1.
Олег, пара дилетантских вопросов:
- а нормируются-ли как-то другие внешние условия, при которых измеряется освещенность, для которой S/N =1? Очевидно, температура сенсора сильно влияет на эту величину, как собсно и значение ДД. И еще, "слепок" темнового шума очевидно можно же "сфотографировать" и вычитать его из слабого сигнала, для расширения ДД снизу, для любых условий сьемки. Для длинных выдержек что-то подобное делают, а почему и не для коротких? :)
Изменить

Гость_oleg_v_* 17 Dec 2009

DXO про температуру ничего не пишет.
Вычитание темнового шума имеет смысл только если он не случаен, то есть воспроизводится от кадра к кадру. Такая картина наблюдается только для длинных выдержек, на коротких доминирует случайная компонента.
Изменить

 фотография deejjjaaaa 18 Dec 2009

Просмотр сообщенияoleg_v (17.12.2009, 9:17) писал:

DXO про температуру ничего не пишет.
секрет фирмы - снимают из ванночки с жидким азотом
Изменить

 фотография Bondezire 18 Dec 2009

Просмотр сообщенияoleg_v (17.12.2009, 17:17) писал:

DXO про температуру ничего не пишет.
Хмм... Прикольно... :) Значит скоро какой-нить очередной DXO додумается выдавать график изменения ДД в функции от времени работы камеры после включения... :) :)
Изменить

 фотография Ulixes 18 Dec 2009

Просмотр сообщенияvb007 (18.12.2009, 10:38) писал:

Хмм... Прикольно... :) Значит скоро какой-нить очередной DXO додумается выдавать график изменения ДД в функции от времени работы камеры после включения... :) ;)
В голове устойчиво сидит формула, что шумы пропорциональны корню от абсолютной температуры. :)
+- 3-5 градусов погоды не сделают.
Изменить

 фотография Bondezire 18 Dec 2009

Просмотр сообщенияUlixes_ (18.12.2009, 14:23) писал:

В голове устойчиво сидит формула, что шумы пропорциональны корню от абсолютной температуры. :)+- 3-5 градусов погоды не сделают.
Может и так. Но когда все эти маркетинговый цифры о ДД и сравнительные выводы на 90% обусловлены нижней границей ДД, упирающейся в шумы, и когда речь идет о "плавающем" уровне очень малой освещенности для условий S/N=1, то температура, имхо, значима. Тем более, что речь может идти о гораааздо больших разбросах температуры матрицы из-за конструктивных и иных особенностей камер, если подопытные камеры проработют невыключаясь, скажем, час...
Изменить

 фотография Ulixes 18 Dec 2009

Просмотр сообщенияvb007 (18.12.2009, 14:34) писал:

Может и так. Но когда все эти маркетинговый цифры о ДД и сравнительные выводы на 90% обусловлены нижней границей ДД, упирающейся в шумы, и когда речь идет о "плавающем" уровне очень малой освещенности для условий S/N=1, то температура, имхо, значима. Тем более, что речь может идти о гораааздо больших разбросах температуры матрицы из-за конструктивных и иных особенностей камер, если подопытные камеры проработют невыключаясь, скажем, час...

Как правило приборы так и настраивают/тестируют. То есть, дают им поработать некоторое время для прихода в тепловое равновесное состояние с окружающей средой. При этом, окружающую среду стараются поддерживать неизменной.

Что касается ДД. При низких отношениях S/N нельзя использовать результаты единичных измерений. Может возникать очень большая погрешность, сопоставимая с измеряемыми величинами. Для таких измерений используют статистические методы. DXO, видимо, этого не делает.

Тут я согласен с oleg_v , что " условие S/N=1 может сместиться к гораздо более низким уровням засветки"

Кстати, видеть изображение и слышать звуки человеческий организм может слышать при S/N<1.

Цветовое восприятие у людей и приборов, тоже разное.

ЗЫ.
На мой взгляд ДД следовало бы считать сверху по уровню начала насыщения, снизу по уровню собственных шумов.
Изменить

Гость_oleg_v_* 19 Dec 2009

Я думаю, основная проблема методики DXO в том, что они смешали в кучу 2 разных домена - входной (свет) и выходной (RAW данные). Правильнее было бы определять сигнал, при котором S/N=1, тоже на входе сенсора, а не по RAW данным, где 'сигнал' может не быть пропорционален входному. Все, что для этого нужно, - это привести шум ко входу поделив его на дифференциальный коэффициент передачи dOut/dIn. После этого любые трюки с нелинейным преобразованием сигнала перестанут влиять на ответ.
Изменить

 фотография Ulixes 19 Dec 2009

Просмотр сообщенияoleg_v (19.12.2009, 22:11) писал:

Я думаю, основная проблема методики DXO в том, что они смешали в кучу 2 разных домена - входной (свет) и выходной (RAW данные). Правильнее было бы определять сигнал, при котором S/N=1, тоже на входе сенсора, а не по RAW данным, где 'сигнал' может не быть пропорционален входному. Все, что для этого нужно, - это привести шум ко входу поделив его на дифференциальный коэффициент передачи dOut/dIn. После этого любые трюки с нелинейным преобразованием сигнала перестанут влиять на ответ.
Сигнал на выходе сенсора мало кому интересен, потому что вся схемотехника закрыта для конечного пользователя. RAW данные, напротив, являются конечным продуктом для пользователя.
Изменить

 фотография Painmailer 19 Dec 2009

По графикам DxO на k20 не видно "заваленых" теней :)
Изменить

Гость_oleg_v_* 20 Dec 2009

А на каком из графиков вы ожидали их увидеть?

Просмотр сообщенияUlixes_ (19.12.2009, 22:37) писал:

RAW данные, напротив, являются конечным продуктом для пользователя.
Задача тестовой методики - исходя из этих данных получить объективную характеристику сенсора. Речь о том, что пока ни у кого из тестеров это не получилось.
Изменить

 фотография Painmailer 20 Dec 2009

Просмотр сообщенияoleg_v (20.12.2009, 10:58) писал:

А на каком из графиков вы ожидали их увидеть?
Очевидно, что на графике ДД. Т.е. снижение ДД с увеличением ISO должно было перестать быть линейным. А оно не перестаёт.
Изменить

Гость_oleg_v_* 20 Dec 2009

Нет, этот вывод ни откуда не следует
Да и линейных зависимостей там нет ни одной
Сообщение отредактировал oleg_v: 20 December 2009 - 11:35
Изменить

 фотография Painmailer 20 Dec 2009

Просмотр сообщенияoleg_v (20.12.2009, 11:34) писал:

Нет, этот вывод ни откуда не следует
Да и линейных зависимостей там нет ни одной

Не хотите замечать фактов противоречащих вашей гипотезе - научный подход, уважаю.
Изменить

 фотография Painmailer 20 Dec 2009

Кстати, судя по графикам Кэнона, они применяют неотключаемую нелинейную фильтрацию (шумодав) причём на всех ИСО.
Изменить

Гость_oleg_v_* 20 Dec 2009

По каким именно графикам?
Изменить

 фотография Painmailer 20 Dec 2009

Просмотр сообщенияoleg_v (20.12.2009, 12:00) писал:

По каким именно графикам?

График ДД.
Изменить

Гость_oleg_v_* 20 Dec 2009

Просмотр сообщенияPainmailer (20.12.2009, 12:08) писал:

График ДД.
И где там виден шумодав?
Изменить

 фотография Painmailer 20 Dec 2009

Просмотр сообщенияoleg_v (20.12.2009, 12:26) писал:

И где там виден шумодав?

В значительном отличие ДД от того, что должен быть исходя их SNR и в его одинаковости на малых ИСО.
Изменить

 фотография Painmailer 20 Dec 2009

Просмотр сообщенияPainmailer (20.12.2009, 12:30) писал:

В значительном отличие ДД от того, что должен быть исходя их SNR и в его одинаковости на малых ИСО.

Может быть его нет на ИСО100, но скорее всего, есть - усё ради гладкости картинки :).
Сообщение отредактировал Painmailer: 20 December 2009 - 12:43
Изменить