再谈像素数与色彩层次的矛盾关系
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[1 楼] 迷魂汤
[资深泡菜]
10-1-17 00:57
很多人一提到低像素数,就联想到高ISO。这是有失偏颇的。
低像素数设计的主要目的并非高ISO,而是色彩层次! 目前数码单反色彩层次最高能够做到每基色14bit。但并非每台相机都能达到。 一幅照片的信息量取决于两个因素,一是像素数,二是色彩层次。 像素数由采样精度决定,一台DLSR的像素数是确定的,也是数码化的,因而不需要再采样,是固定的。 CMOS产生的色彩信息是模拟的,经过A/D转换时进行量化,量化精度决定了色彩层次的多少,也即信息量的大小,目前应该是14bit。 现在问题出来了,小像素和大像素产生的信号,都通过14比特的A/D,输出的数字信号一样吗? 答案显然是否定的。 小像素产生的电信号,根本达不到14bit的层次,因此量化的结果“阶梯”比较大。具体表现在图像上会出现灰度或色彩阶梯,看起来灰度不连续。 大像素产生的图像看起来灰度更连续,也可以说细节更丰富。 不相信的朋友可以裁剪一小块反差小的区域(RAW),用灰度拉伸到0-255,差别就出来了。 高ISO只是一种极端情况,在这种情况下,光线仅能让CMOS输出微弱的信号(远远达不到饱和),然后通过提高放大器增益让信号达到A/D要求的幅度,所以噪声也被放大了许多。 动态范围和像素大小无关。动态范围与CMOS的设计有关。CMOS的灵敏度高(光电转换效率高),信噪比就高,细节更丰富,动态范围就小。反之,动态范围大,量化级数不变,必然局部细节减少。这是一对矛盾。这取决于设计者的目标,是追求高灵敏度还是大动态范围。需要说明的是,动态范围并非越大越好,动态范围大,CMOS效率低,平常光线反差不大的环境不能充分利用CMOS的有效响应范围。最好的解决办法是开发一种可变增益的感光器件。 总之,灵敏度、信噪比、色彩层次、像素数、动态范围等,这些指标是相辅相成的,有的是相互矛盾的,要让每个参数都做到最好是不可能的。各厂商有自己的考量和偏好,最好不要简单地横向比较。 再举一个简单例子,一个大水桶和一个小水桶,均用1毫升去量化,谁的层次更丰富? |