ДХО
В дополнение к некоторым превосходным ответам, которые уже были предоставлены, я хотел бы добавить небольшое предостережение о числах динамического диапазона DXO. Во-первых, динамический диапазон, определенный DXO, официально представляет собой соотношение между точкой насыщения и среднеквадратичным значением шума чтения. Это немного отличается от соотношения между самыми яркими пикселями и самыми темными пикселями, которые содержат данные изображения ... фактически возможно чередование полезных данных изображения и шума считывания, особенно с помощью датчика Canon (который не обрезает отрицательный сигнал информация, как Nikon делает.)
Динамический диапазон для фотографов
Динамический диапазон, с точки зрения фотографа, связан с двумя вещами:
- Количество шума на изображении (особенно шум чтения в тени).
- Широта редактирования экспозиции после обработки.
Оба эти фактора важны, однако оба не обязательно означают одно и то же, что и то, что вы получите в итоге. Вот почему DXO предлагает ДВА измерения динамического диапазона. Оба должны быть прочитаны в правильном контексте, чтобы полностью понять, что они означают, и как они могут повлиять на ваш рабочий процесс и / или результаты.
Динамический диапазон - это еще не все!
Во-первых, прежде чем я начну, я должен дать свой самый ценный совет, который я могу: Динамический диапазон - это не вся история! Динамический диапазон - это ОДИН аспект качества изображения. В целом, качество изображения определяется несколькими факторами. Датчик изображения является одним из этих факторов, а динамический диапазон - это только один фактор датчика изображения ... разрешение, квантовая эффективность, отношение сигнал / шум и т. Д. Являются другими важными факторами датчиков изображения. В дополнение к датчикам изображения у камер также есть системы автофокусировки (а в системах автофокусировки у вас есть общие точки автофокусировки, расположение точек, разброс точек, режимы выбора точек и т. Д.), Датчики экспозамера, частоты кадров и глубины буфера, эргономика корпуса и т. Д. ,
Фотографы покупают КАМЕРЫ. Мы не покупаем датчики. ;) Если вы хотите купить камеру на рынке, убедитесь, что вы покупаете камеру, которая наилучшим образом соответствует вашим потребностям. Не основывайте свое решение на одном-единственном факторе из множества факторов. В зависимости от того, что вы фотографируете, вам может потребоваться высокопроизводительная система автофокусировки и быстрая частота кадров, чем вам нужно что-либо еще, включая DR!
Исследуйте камеры, не исследуйте датчики.
Динамический диапазон: шум
Первый фактор, который мы можем извлечь из динамического диапазона, - это уровень шума в сигнале изображения на нормализованной основе. Последний срок здесь важен: нормализовано. Когда вы сравниваете камеры, это помогает иметь ровное игровое поле. Чтобы достичь ровного игрового поля при получении оценок камеры из информации POST-камеры (то есть изображения RAW), необходимо масштабировать измеряемое изображение до стандартного «выходного размера». Это позволяет сравнивать разные камеры с различными техническими характеристиками «нормально» или, другими словами, напрямую. Без нормализации обычно можно сравнить яблоки с апельсинами.
Нормализация размера изображения имеет интересный эффект. Это уменьшает ВСЕ шум в изображении. Не только шум чтения, но и собственный шум, присутствующий в самом сигнале изображения (вы, возможно, слышали это как «шум фотонного выстрела»). Шум чтения существует только в тенях, и без какой-либо дополнительной обработки обычно невидим. По большей части, для прямых сравнений камеры, количество шума чтения является меньшим фактором (хотя все еще важным). Более важным фактором является шум фотонного выстрела или шум, свойственный сигналу.
В контексте измерений DXO Print DR является мерой нормализованных результатов . Когда дело доходит до нормализованных результатов, количество пикселей и квантовая эффективность преобладают. Если мы возьмем классическое сравнение 5D III и D800 для DXO, у вас будет ~ 11,7 ступеней ISO 100 Print DR против ~ 14,4 ступеней ISO 100 Print DR. Это похоже на огромную разницу. Что касается Print DR, то это так. Частично 5D III страдает из-за высокого шума при чтении при ISO 100, но другим и, возможно, более значительным фактором является тот факт, что D800 имеет значительно больше пикселей и значительно более высокое QE на пиксель.
Меньшие пиксели D800 уже более чувствительны к свету, поэтому общая эффективность светосбора датчика , которая имеет те же физические размеры, выше, чем у 5D III. Важно отметить, что, хотя каждый из 5D III-пикселей сам по себе имеет более высокую FWC (полную емкость лунки) каждый, в целом они менее эффективны (49% против 56%) при преобразовании фотонов в полезный заряд. Когда вы учитываете общую площадь сенсора, 5D III имеет эффективность 49% по сравнению с 864 мм ^ 2, тогда как у D800 эффективность 56% по той же точной площади. Также важно отметить, что если сравнивать 5D III пиксели с D800 пикселямина самом деле вам нужно сравнить 1 5D III пиксель с 1,63 D800 пикселей, поскольку только тогда вы будете сравнивать одну и ту же абсолютную площадь каждого датчика. Из-за более высокого QE в D800, на основе нормальной площади, «максимальное насыщение» выше, чем для 5D III: «Насыщение на площадь» для D800 при ISO 100 (значение насыщенности заряда 1,62 пикселя) составляет ~ 73200e-, где что касается 5D III, то «насыщенность на площадь» при ISO 100 (значение насыщения заряда 1,0 пикселя) составляет 67531e-. У D800 явно более сильный сигнал.
Изображение для изображения, общая мощность сигнала всегда будет выше с D800, поэтому собственный шум всегда будет меньше. Шум при чтении, который обычно является причиной, по которой DR беспокоит большинство фотографов, на самом деле является меньшим фактором ... однако он еще больше поглощает меньший общий сигнал 5D III на небольшую величину, еще больше причиняя вред его отношение сигнал / шум, когда вы действительно измеряете его.
Теперь приходит в части нормализации. Чтобы сравнить D800 напрямую с 5D III, вам нужно нормализовать. Это означает масштабирование обоих изображений до одинаковых размеров. В случае DXO их нормализованная цель сравнения составляет 3600x2400, что соответствует стандартному соотношению 3: 2 современных датчиков DSLR. D800 начал с преимуществом в общей мощности сигнала. Это также имеет преимущество в количестве пикселей. Когда вы уменьшаете частоту дискретизации изображения D800, вы уменьшаете частоту чуть лучшего изображения (на ~ 8% лучше, с точки зрения уровня сигнала) и на 63% больше пикселей, чем в 5D III.
Все эти дополнительные пиксели, которые есть у D800, обеспечивают большую степень усреднения (смешивание нескольких исходных пикселей для получения одного целевого пикселя с помощью некоторого среднего / среднего / медианного значения) во время понижающей дискретизации, что приводит к значительно меньшему общему шуму. Не только в глубоких черных тенях, где существует шум чтения, но и на всех тональных уровнях. У вас меньше шума в черном, тенях, полутонах, бликах и белых. 5D III имеет меньше пикселей, чтобы внести свой вклад в этот процесс усреднения, поэтому он имеет немного больше шума во всем тональном диапазоне. Кроме того, 5D III начинался с этого более высокого шума считывания, который, хотя и снижается за счет понижающей дискретизации, уменьшается меньше, чем у D800, потому что было задействовано меньшее усреднение, и это было больше, чем шум чтения D800 для запуска.
Таким образом, когда Print DR фактически измеряется по этим двум "нормализованным" изображениям сравнения 3200x2400 пикселей, D800 имеет существенное преимущество. Следовательно, причина, по которой он получает на « 2,7 ступени» больше Print DR, чем 5D III, 14,4 против 11,7.
Надеюсь, все это имело смысл. Когда дело доходит до Print DR, шум чтения играет роль, но максимальная сила сигнала всего датчика (не только каждого отдельного пикселя) играет более важную роль. Однако Print DR, поскольку он основан на модифицированных изображениях, НЕ является прямым представлением возможностей аппаратного обеспечения камеры . Это полезно в первую очередь и, возможно, только в качестве сравнительного инструмента ... для сопоставления статистики камеры и использования различий, чтобы определить, какая камера "лучше" (статистически лучше только на передней панели датчика изображения ... но это не обязательно скажу, действительно ли одна камера действительно лучше другой).
Динамический диапазон: Широта редактирования экспозиции
Итак, теперь, когда объяснение Print DR не в порядке, пришло время отточить Screen DR . Как я упоминал ранее, Print DR - это мера модифицированных изображений, чтобы использовать нормализованный вывод камеры для сравнения, которое полезно при непосредственном сравнении . Поскольку изображения, генерируемые каждой камерой, обычно имеют разные размеры, нормализация приводит к различной степени обработки для каждой камеры для получения сопоставимых результатов. Для изображений 5D III требуется меньшая дискретизация, чем для изображений D800. Существует большая степень изменений с изображением D800.
Таким образом, Print DR не обязательно сообщает вам подробные сведения об оборудовании камеры . Он сообщает вам относительную информацию об изображениях с камеры и об эффективности компьютерного алгоритма при обработке изображений одной марки камеры против другой. Однако в действительности он не говорит вам ничего конкретного о реальных реальных характеристиках датчика камеры.
DXO также предлагает измерения Screen DR. Экран DR - больше аппаратная мера. Экран DR берется непосредственно из файлов изображений RAW каждой камеры, без какой-либо временной обработки. Когда дело доходит до Screen DR, поскольку нет усреднения, которое смягчает воздействие шума чтения, шум чтения играет более важную роль. Квантовая эффективность и особенно количество пикселей играют меньшую роль. Экран DR - это отношение между истинным максимальным насыщением и среднеквадратичным значением шума чтения, измеренным непосредственно из значений пикселей RAW в фактических файлах RAW камеры. Таким образом, Screen DR имеет непосредственное отношение к производительности аппаратного обеспечения в реальном мире, насколько это возможно.
В случае D800 против 5D III у D800 13,2 ступени Screen DR, а у 5D III 10,97 ступеней Screen DR. С точки зрения преимущества D800, он упал с 2,7 стопа до 2,2 стопа, почти на 2/3 стопа меньше. Это указывает на реальное преимущество D800 над 5D III для редактирования RAW, особенно для широты редактирования экспозиции ... количество дополнительного диапазона восстановления, который вы имеете при работе с RAW в посте с помощью инструмента, такого как Adobe Lightroom. Мы вернемся к этому через минуту.
Однако D800 все еще сохраняет преимущество. Почему? В этом случае количество пикселей не играет большой роли. Единственная реальная роль, которую играет здесь количество пикселей, заключается в том, что для упаковки большего количества пикселей в одно и то же пространство необходимо уменьшить размер пикселя. Квантовая эффективность здесь играет меньшую роль, поскольку, хотя пиксели D800 меньше, они все же более эффективны, чем пиксели 5D III, обеспечивая более сильный сигнал, чем если бы их QE были одинаковыми (~ 45ke- @ 56% QE по сравнению с ~ 41ke- @ 49% QE, разница мощности сигнала почти 9%). Ключевым фактором, который играет здесь самую большую роль, является шум чтения ... а в случае с D800 он имеет исключительно низкий уровень шума при ISO 100, ~ 3e-. 5D III, с другой стороны, имеет очень высокий шум считывания ISO 100 - более 33e-! Это в 10 раз больше, чем у D800. Несмотря на то, что D800 имеет более низкую точку насыщения, его значительно более низкий уровень шума при чтении по-прежнему дает преимущество в Screen DR. Очень сильный шум чтения 5D III убивает его, несмотря на более высокую точку насыщения ~ 68ke-.
Итак, что это значит? Как Screen DR сравнивается с Print DR? Ну, проще говоря: D800 не имеет 14,4 ступеней динамического диапазона в каком-либо значимом смысле, поскольку фотографы должны быть обеспокоены. Когда большинство фотографов думают о «динамическом диапазоне», они думают о способности поднимать тени. Подъем тени почти синонимичен с динамическим диапазоном, потому что это динамический диапазон, который позволяет поднимать тени.
Но подождите, почему вы не можете поднять тени изображения с разрешением 3200x2400 пикселей? Ну, нет причины, по которой вы не можете ... однако перемещение экспозиции вокруг изображения с пониженной дискретизацией - это не то же самое, что экспозиция вокруг изображения RAW. Есть несколько причин, по которым вы не можете посчитать изображение D800 с уменьшенной дискретизацией 3200x2400 как имеющее 14,4 ступени DR. Во-первых, если изображение в формате JPEG, у вас есть максимум 8 остановок DR, потому что изображения JPEG являются 8-битными. Если вы используете изображение в формате TIFF, у вас есть 16-разрядное числовое пространство для хранения до 16 ступеней динамического диапазона, однако, независимо от формата изображения, путем понижающей дискретизации вы все равно уничтожили значительное количество деталей в изображении. Кроме того, все, кроме изображения RAW, будет сохранено как некое RGB-изображение (или, может быть, HSL, но, как правило, с той же разницей). Изображения RGB не предлагают такой же низкоуровневый неразрушающий режим редактирования, как изображение RAW. У вас есть некоторая широта редактирования, но в некоторой степени пять основных тональных диапазонов ... черные, тени, средние тона, блики и белые, в основном, фиксированы. Вы можете попытаться поднять тени, но вы можете поднять их только до того, как начнут появляться экспонаты редактирования. То же самое касается перемещения средних тонов или бликов вокруг ... вы можете выдвинуть их до определенной степени, однако отодвинуть их слишком далеко, и артефакты редактирования начнут появляться.
Истинная широта редактирования может быть достигнута только с помощью редактирования изображений RAW. Теперь вот кикер: мы все редактируем изображения в формате RAW в NATIVE SIZE. При редактировании RAW нет масштабирования. Это RAW! Это точная копия цифрового сигнала, представленного камерой, когда была сделана экспозиция. Масштабирование не входит в картину. Когда вы увеличиваете и уменьшаете масштаб в Lightroom, вы на самом деле не меняете RAW ... вы просто меняете то, что отображается в окне просмотра. Каждый раз, когда вы меняете настройку, перемещаете экспозицию вверх или вниз, восстанавливаете светлые участки или поднимаете тени, настраиваете баланс белого и т. Д., Вы перерабатываете данные ORIGINAL RAW и повторно отображаете их в окне просмотра. RAW это RAW, это всегда полный размер.
Для этого D800 имеет 13,2 ступеней динамического диапазона. 5D III имеет 10,97 ступеней динамического диапазона. Относительная разница между ними составляет ~ 2,2 ступени, а не 2,7. Таким образом, D800 не способен запечатлеть 100% тональности заката с 14,4 стопами за один снимок ... для этого вам все равно нужен HDR. Вы вряд ли сможете запечатлеть 13.2 захода за один заход ... но это будет максимальный предел реального мира с D800. Вы не сможете сделать более 11 остановок с 5D III за один выстрел.
Комплектация DR
Когда дело доходит до измерений динамического диапазона, особенно при сравнении камер для покупки, вам действительно нужно решить, каким будет ваш основной рабочий процесс. Вы - наркоман в формате JPEG, производящий тысячи снимков в час на этом спортивном событии, которое в конечном итоге будет значительно сокращено и опубликовано в Интернете, или, возможно, уменьшено до определенной степени и напечатано небольшим количеством? Или вы RAW Fiend, и вам нужна максимальная широта редактирования, которую вы можете получить, потому что вам нужно уметь захватывать как можно больше деталей на солнце в центре этого заката, насколько это возможно, не теряя при этом глубоких теней ?
Если вы просто собираетесь снизить частоту дискретизации и публиковать крошечные 900-пиксельные изображения в Интернете, тогда подойдет ЛЮБАЯ камера на рынке сегодня. Если вы по-прежнему хотите лучшее, то 5D III или D800 отлично справятся с этой задачей. С технической точки зрения, у D800 было бы больше DR, однако, поскольку вы неуклюжий JPEG, вы не сможете извлечь из этого выгоду, поскольку JPEG-изображения 8-битные, в любом случае у вас будет только 8 остановок пригодного DR.
Если вы RAW Fiend, особенно если вы все равно регулярно фотографируете сцены с большим динамическим диапазоном, то дополнительная широта редактирования экспозиции, обеспечиваемая камерами с большей квантовой эффективностью и меньшим шумом при чтении, будет ценной. В этих случаях вы должны полностью игнорировать Print DR. Это бесполезная мера даже для сравнения камер. Вы должны смотреть на номер Screen DR на DXO, чтобы найти реальный аппаратный динамический диапазон, сохраняемый вашими изображениями RAW.
D800 и D600 по-прежнему предлагают больший динамический диапазон, чем 5D III, в этом нет сомнений. Разница не столь велика, как это показывают «оценки» DXO Print DR ... D800 и D600 примерно на 2/3 ступени менее способны к DR, чем DXO, как они говорят, на самом деле, но все же более двух остановок более способный к DR, чем 5D III. Чтобы выразить разницу более практичным образом ... если вы случайно недодержали изображение на шесть ступеней и хотели восстановить его с помощью Lightroom. Если бы у вас был 5D III, вы могли бы восстановить четыре остановки ... другие две остановки были бы потеряны, чтобы прочитать шум. С D800 или D600 вы можете восстановить все шесть остановок.
Еще один бит, и я наконец закончу. Лидеры D800 и D600 в динамическом диапазоне важны только при «низких значениях ISO». Динамический диапазон в конечном итоге ограничивается отношением сигнал / шум, и с каждым увеличением ISO максимальный динамический диапазон уменьшается на одну ступень. По ISO 800 разница в DR между 5D III и D800 минимальна, по ISO 1600 различия незначительны, и SNR становится наиболее важным фактором. SNR, или отношение сигнал / шум, становится значительно более значимым фактором при высоких значениях ISO. Чем больше ваше SNR, тем меньше собственный шум сигнала (шум фотонных импульсов) при высоких значениях ISO. Когда дело доходит до высокой производительности ISO, камеры Canon имеют преимущество и обычно работают немного лучше, чем камеры Nikon. Если учесть недавние улучшения, предлагаемые Magic Lantern, В этом случае камеры Canon имеют довольно значительное преимущество при высоких значениях ISO по сравнению с практически любыми другими камерами ... предлагая от 1/2 до 2/3 ступеней в большем динамическом диапазоне при любых настройках высокого значения ISO, чем у любых других камер того же класса. Magic Lantern настолько повышает производительность ISO на камерах Canon, что 5D III и 6D имеют такой же или больший динамический диапазон, чем 1D X и D4 при ISO более 400, что на тысячи долларов дороже.
Динамический диапазон - это еще не все!
Наконец, прежде чем закончить этот смехотворно длинный ответ, я должен повторить самый ценный совет, который я могу: Динамический диапазон - это еще не все! Динамический диапазон - это ОДИН аспект качества изображения. В целом, качество изображения определяется несколькими факторами. Датчик изображения является одним из этих факторов, а динамический диапазон - это только один фактор датчика изображения ... разрешение, квантовая эффективность, отношение сигнал / шум и т. Д. Являются другими важными факторами датчиков изображения. В дополнение к датчикам изображения у камер также есть системы автофокусировки (а в системах автофокусировки у вас есть общие точки автофокусировки, расположение точек, разброс точек, режимы выбора точек и т. Д.), Датчики экспозамера, частоты кадров и глубины буфера, эргономика корпуса и т. Д. ,
Фотографы покупают КАМЕРЫ. Мы не покупаем датчики. ;) Если вы хотите купить камеру на рынке, убедитесь, что вы покупаете камеру, которая наилучшим образом соответствует вашим потребностям. Не основывайте свое решение на одном-единственном факторе из множества факторов. В зависимости от того, что вы фотографируете, вам может потребоваться высокопроизводительная система автофокусировки и быстрая частота кадров, чем вам нужно что-либо еще, включая DR!
Исследуйте камеры, не исследуйте датчики.
