डायनामिक-रेंज सेंसर बिट-डेप्थ से बड़ा कैसे हो सकता है?

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कुछ ऐसा मिला जिसने मुझे भ्रमित कर दिया और इसलिए मुझे लगा कि यहाँ की भीड़ शायद इसका जवाब एक ही समय में दे सकती है क्योंकि यह एक ही समय में कैमरा-संबंधित और तकनीकी है।

किसी ने मुझे Pentax K-5 के लिए DXOMark परिणाम भेजा है जो अपने सबसे कम आईएसओ पर डायनेमिक-रेंज के 14.1 EV दिखाता है। हालांकि, यह देखते हुए कि सेंसर 14-बिट्स है, यह मेरे अंतर्ज्ञान के साथ फिट नहीं होता है ... यह अजीब लगता है कि सीएमओएस-सेंसर जैसा एक रैखिक उपकरण बिट्स की तुलना में अधिक डीआर कैप्चर कर सकता है। ईवीएस को बीच में छोड़ते हुए क्या यह एक विरल डायनामिक-रेंज होगा?

sensor dynamic-range bit-depth

— इटाई
स्रोत

प्रिंट टैब के तहत डायनेमिक रेंज के लिए DxO मार्क स्कोर एक इंटरप्रिटेटेड सैद्धांतिक स्कोर है, वास्तविक माप नहीं। कृपया उनकी साइट पर पृष्ठ पढ़ें जहां स्कोर और उन्हें कैसे गणना की जाती है, समझाया गया है। स्क्रीन टैब के नीचे DR 14-बिट सेंसर के लिए एक अधिक वास्तविक संख्या है: 13.44 EV।

— माइकल सी

इस उत्तर और टिप्पणियों को देखें: photo.stackexchange.com/a/47512/15871

— माइकल C

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कैम्ब्रिज इन कलर का एक बहुत अच्छा लेख है। यदि सेंसर में रैखिक ए / डी कनवर्टर है, तो बिट गहराई 14 ईवीएस में एक सैद्धांतिक सीमा के रूप में गतिशील रेंज कैप करेगी। हालांकि, अगर यह गैर-रैखिक है, तो बिट गहराई आवश्यक रूप से सहसंबंधित नहीं है। उस से, मुझे लगता है कि हम यह निर्धारित कर सकते हैं कि K-5 में सेंसर में रैखिक ए / डी कनवर्टर नहीं है।

मैं कह सकता हूं, व्यक्तिगत अनुभव से, कि इस सेंसर में निश्चित रूप से अत्यधिक गतिशील रेंज है। मैं एक छवि को पुनर्प्राप्त करने में कामयाब रहा, जो K-5 पर बिना किसी रोक-टोक के 8 के करीब थी।

— जॉन कैवन
स्रोत

क्या आप सुनिश्चित हैं कि यह ISO1600 नहीं था ISO16000 आप बाकी समय शूटिंग कर रहे थे? यह छवि को केवल 4 से अधिक बंद कर देगा, 8 नहीं, और एसीआर में +4 के एक्सपोज़र मुआवजे का इस्तेमाल किए बिना सहसंबद्ध। यह अभी भी प्रभावशाली है, मैं सिर्फ यह सुनिश्चित करना चाहता हूं कि संख्या सही हो।

— मैट ग्राम

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हां, यह 16000 था, मेरे पास संदर्भ के लिए एक ही एपर्चर और शटर गति के साथ अनुक्रम (और विषयों) से एक और छवि है (मैं इसे पोस्ट करूँगा, लेकिन मैं इसे प्राप्त करने के लिए घर पर नहीं हूं)। ACR केवल एक्सपोज़र पर 4 स्टॉप समायोजन की अनुमति देता है, इसलिए मुझे अधिक विवरण प्राप्त करने के लिए भरण प्रकाश को 100 पर धकेलना पड़ा। हम्म, शायद मुझे कुछ मध्यवर्ती चरणों के साथ लेख को अपडेट करना चाहिए। मैंने एक समान उदाहरण के साथ एक जानबूझकर 10 स्टॉप के तहत देखा है और यही कारण है कि जनवरी के बजाय अब मेरा अपग्रेड शुरू हो गया है। :)

— जॉन कैवन

+1, कि रंग लेख में कैम्ब्रिज उत्कृष्ट है। यह बड़े फोटोशूट (गहरे "कुओं") के मूल्य को समझाने और कैसे वे गतिशील रेंज को प्रभावित करते हैं, का एक बड़ा काम करता है। यह शायद यह भी ध्यान दिया जाना चाहिए कि अधिकांश सेंसर पूरी तरह से रैखिक नहीं हैं, अधिकांश में ए / डी कन्टेन किया गया है। वक्र (S- वक्र) जैसे ही आप छाया और हाइलाइट के चरम पर पहुंचते हैं। RAW में, एक डिजिटल सेंसर बहुत सारे डेटा को कैप्चर कर सकता है जिसे बाद में पुनर्प्राप्त किया जा सकता है, जैसा कि आपके लेख ने प्रदर्शित किया है।

— jrista

@jrista - रंग में कैम्ब्रिज उन पहली फोटोग्राफी साइटों में से एक थी, जिन्हें मैंने कभी भी हिट किया था जब मैंने dSLR शूटिंग शुरू की थी। मैं उनके पास वापस जा रहा हूं, बहुत अच्छी तरह से लिखा गया है और सामान का पालन करना आसान है।

— जॉन कैवन

@ जॉन: सहमत। CinC एक शानदार साइट है, और बहुत अच्छी तरह से एक स्तर पर लिखा गया है जो शुरुआती और अनुभवी फोटोग्राफरों दोनों के लिए उपयोगी है। एक मुश्किल काम करना है।

— jrista

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डायनामिक-रेंज सेंसर बिट-डेप्थ से बड़ा कैसे हो सकता है?

डायनेमिक रेंज सेंसिबिलिटी वक्र के रैखिक भाग पर सबसे चमकीले और सबसे गहरे तीव्रता के बीच के अनुपात का लघुगणक है। अन्य परिभाषाएं हो सकती हैं, लेकिन सामान्य तौर पर यह दो तीव्रता, दृश्य के भौतिक गुणों के अनुपात से ली गई है। यह एक वास्तविक संख्या है।

बिट-डेप्थ प्रति चैनल बिट्स की संख्या है जिसका उपयोग निरंतर चर को परिमाणित करने के लिए किया जाता है। अधिक बिट-गहराई बीच में ग्रे के अधिक विशिष्ट रंगों को देता है। यह विशुद्ध रूप से एक सवाल है कि कंप्यूटर मेमोरी में छवि का प्रतिनिधित्व कैसे किया जाता है।

डायनामिक रेंज दर्शाती है कि सेंसर कितना कंट्रास्ट दर्ज कर सकता है। बिट गहराई यह दर्शाती है कि कैमरा "कितने नाम" दे सकता है। या कितने टुकड़ों में कैमरा रेंज को विभाजित कर सकता है। यदि एक कैमरा एक शासक था, तो डायनेमिक रेंज शासक की लंबाई का (लघुगणक) होगा, और थोड़ी गहराई इसके किनारे के निशान की संख्या का (लघुगणक) होगी। और आप अपनी इच्छानुसार लंबाई को कई टुकड़ों में विभाजित कर सकते हैं। इसी तरह, बिट गहराई को डायनेमिक रेंज के समान नहीं होना चाहिए।

यदि डायनेमिक रेंज S EV है, और बिट डेप्थ n है , तो इसका मतलब है कि कैमरा कम से कम उतने ही बड़े कंट्रास्ट वाले दृश्यों को रजिस्टर कर सकता है

$I_{max}/I_{min} = 2^S$

(वास्तव में थोड़ा और यदि आप सेंसर प्रतिक्रिया वक्र के गैर-रेखीय भाग का भी उपयोग करते हैं)। और आप सैद्धांतिक रूप से भेद कर सकते हैं

$N=2^n$

भूरे रंग।

मेरे पास एक कॉम्पैक्ट कैमरा है जो 12-बिट RAW लिख सकता है। उच्च बिट-गहराई के बावजूद, इसकी गतिशील सीमा बहुत मामूली है। आप एक विपरीत स्थिति की इमेजिंग कर सकते हैं, जब सेंसर एक उच्च विपरीत दृश्य को पंजीकृत कर सकता है, बिना अधिक-और बिना किसी एक्सपोज़र के, लेकिन यदि थोड़ी गहराई कम है, तो उस दृश्य को कुछ मध्यवर्ती रंगों के साथ दर्शाया जाएगा।

— sastanin
स्रोत

+1, बढ़िया जवाब। एक टिप: मेरा मानना है कि "विवेकाधीन" के स्थान पर आपको जिस शब्द की आवश्यकता है वह "क्वांटाइज़" है: क्वांटाइज़ -वार्ब: मैथ, फिजिक्स। मूल्यों के निरंतर सेट के बजाय मूल्यों को असतत करने के लिए (एक चर मात्रा) को प्रतिबंधित करने के लिए ।

— jrista

धन्यवाद। मेरे अंग्रेजी सही से दूर है, लेकिन यह कंप्यूटिंग और गणित की दुनिया में लगता है discretize अधिक उपयुक्त जब निरंतर अंतरिक्ष गणना के प्रयोजन के लिए एक बराबर असतत खाली स्थान बना दिया है en.wiktionary.org/wiki/discretize (जैसे एक असली आईईईई फ्लोटिंग पॉइंट वैल्यू या पूर्णांक के साथ संख्या)। विवेकशीलता एक सॉफ्टवेयर इंजीनियरिंग निर्णय है। मेरे लिए परिमाणित चर, इसके बजाय, एक चर है जिसके लिए कुछ को छोड़कर सभी मूल्य निषिद्ध हैं। तो "मात्रा" मेरे लिए एक शारीरिक प्रतिबंध की तरह लगता है। लेकिन हो सकता है कि आप सही हों।

— sastanin

तकनीकी रूप से, एक संवेदक विशिष्ट, शारीरिक रूप से सीमित "बाल्टियों" में प्रकाश को "यों" करता है। यदि हम 12-बिट RAW छवि ग्रहण करते हैं, तो 4096 असतत "क्वांटा" हैं, जिन्हें आप 'विवेक' कर सकते हैं। जहां विवेक का अर्थ होगा कि आप एक वास्तविक स्थान को एक विचारशील रिक्त स्थान की एक परिवर्तनीय संख्या में संमिलित कर सकते हैं, एक सेंसर के साथ, असतत स्थान तय हो गया है, और केवल 4096 विशिष्ट असतत मान हैं जिन्हें आप एनालॉग स्पेस में बदल सकते हैं। यह एक मुदित बिंदु हो सकता है, लेकिन मुझे लगता है कि यहीं मात्रा अधिक लागू होती है। ;)

— jrista

ठीक है। मैं सहमत हूं।

— सस्तनिन

@jrista जब हम अंग्रेजी पर चर्चा कर रहे हैं, तो जो शब्द आप चाहते हैं वह "असतत" है, न कि "विवेकहीन"।

— कॉन्सलेयर

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सबसे पहले स्पष्ट होने के लिए, डायनामिक रेंज का शोर के विपरीत संबंध होता है - कम शोर (बाकी सब बराबर) एक अधिक गतिशील रेंज की ओर ले जाता है। शोर मुख्य रूप से सेंसर इलेक्ट्रॉनिक्स (प्रकाश शोर, अंधेरे वर्तमान शोर), प्रकाश की असतत प्रकृति (फोटॉन / शॉट शोर) से और एनालॉग से डिजिटल (मात्राकरण शोर) में रूपांतरण से आता है।

DXO मार्क डायनेमिक रेंज स्कोर सेंसर और संतृप्त करने के लिए आवश्यक प्रकाश की तीव्रता के बीच के अंतर पर आधारित है, जिस पर SNR 1: 1 हिट करता है (यानी वह बिंदु जिस पर सिग्नल शोर के बराबर होता है)

आप शॉट शोर और रीडआउट शोर की अनुपस्थिति में यह उम्मीद करेंगे कि रैखिक प्रतिक्रिया के साथ सेंसर का डीआर थोड़ी गहराई के बराबर होगा। शोर के इन स्रोतों की उपस्थिति में K-5 के स्कोर को देखते हुए मुझे संकेत मिलता है कि छवि पाइपलाइन में मध्यम डिग्री की नॉनलाइनियरिटी है (सभी सेंसरों में कुछ अंतर्निहित गैर-समरूपता है), संभवत: गतिशील रेंज को बढ़ाने के लिए उस तरह से इंजीनियर।

Nonlinearity बिट गहराई सीमा से बचने में मदद करता है, बिट जो आप छाया में ग्रेडेशन में हासिल करते हैं, वह टोनचुरवे में कहीं खो जाता है (यद्यपि शायद कहीं कम महत्वपूर्ण है)। मुफ्त दोपहर के भोजन जैसी कोई चीज नहीं है!

K-5 के संबंध में, यह कम आईएसओ संवेदनशीलता पर अग्रणी वर्ग है, जो मुख्य रूप से रीड शोर द्वारा निर्धारित किया जाता है। निर्माताओं को इस क्षेत्र पर अपना ध्यान आकर्षित करते हुए देखना वास्तव में बहुत अच्छा है और यह पूरी तरह से ध्यान देने योग्य है, हालांकि उच्च आईएसओ संवेदनशीलता पर गतिशील रेंज फोटॉन शोर से हावी है जो केवल अधिक प्रकाश पर कब्जा करने से मुकाबला करती है, इसलिए बड़े सेंसर को हमेशा यहां एक फायदा होगा । जैसा कि कुछ लोगों ने मुख्य रूप से ISO400 और इसके बाद के संस्करण को शूट किया है इसलिए यह ध्यान में रखने योग्य है!

— मैट ग्रुम
स्रोत

मैं सहमत हूं, ISO80 में, K-5 तेजस्वी है और कुछ मध्यम प्रारूप और निचले आईएसओ श्रेणियों के लिए पूर्ण फ्रेम के साथ अच्छी तरह से ढेर हो गया है। जैसे ही आईएसओ कूदना शुरू होता है, यह सीसा खोने लगता है। हालांकि, यह अभी भी काफी करीब रहने का प्रबंधन करता है, इसलिए यह सोनी (जो सेंसर बनाता है) और पेंटाक्स (जिसने इसे लागू किया है) के लिए काफी उपलब्धि है। D7000 में बहुत ही समान विशेषताएं दी गई हैं कि यह एक ही सेंसर पर एक प्रकार है और Nikon ने उनके कार्यान्वयन पर बहुत अच्छा काम किया है।

— जॉन कैवन

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"डायनेमिक रेंज" (DR) एक पूर्ण विशेषता नहीं है।

DR की सबसे मोटे परिभाषा "सबसे चमकदार और सबसे गहरी ग्रे तीव्रता के बीच का अनुपात है जो सेंसर बस ठीक रिकॉर्ड कर सकता है"।

एक डिजिटल सेंसर का DR दो मापों से बना है:

क्लिपिंग की तीव्रता [सबसे संवेदनशील चैनल के लिए] एक दिए गए रंग तापमान पर (DxO सबसे संभवतः D65 का उपयोग कर रहा है);
तीव्रता जो शोर की सीमा राशि का उत्पादन करती है (अर्थात यदि यह किसी भी गहरे शोर को अस्वीकार्य है)।

फिर, आपके पास डिजिटल छवि के कंप्यूटिंग डीआर के दो तरीके हैं।

डंब तरीका पिक्सेल डेटा का उपयोग शोर (DxO साइट पर "स्क्रीन" माप) की गणना करने के लिए कर रहा है। यदि आप एक्स बिट एडीसी के साथ रैखिक सेंसर के डीआर की गणना इस तरह से करते हैं तो यह किसी भी तरह से एक्स ईवी से बड़ा नहीं हो सकता है।
स्मार्ट तरीका (जो विभिन्न रिज़ॉल्यूशन वाले कैमरों से फोटो की तुलना करने का एकमात्र संभव तरीका है) शोर की गणना करते समय रिज़ॉल्यूशन को ध्यान में रख रहा है (डीएक्सओ पर "प्रिंट" माप)। डीआर इस तरह से एडीसी द्वारा सीमित नहीं है, एक संभावित रूप से एक बड़े सेंसर और एक ही एडीसी के साथ एक कैमरा बना सकता है और इसमें बड़ी प्रतिदीप्त गतिशील रेंज होगी।

इसलिए, आप किसी भी कैमरे को "स्क्रीन" नहीं देख पाएंगे, जिसका ईवीएस में व्यक्त किया गया बिट्स में व्यक्त एडीसी रिज़ॉल्यूशन से अधिक है।

अन्य उत्तरों पर टिप्पणियाँ:

उस से, मुझे लगता है कि हम यह निर्धारित कर सकते हैं कि K-5 में सेंसर में रैखिक ए / डी कनवर्टर नहीं है।

नॉनलाइनियर ए / डी रूपांतरण के साथ एक भी डिजिटल सेंसर विकसित नहीं है। प्रत्येक टोनल रूपांतरण जो कैमरा करता है (जिसमें विशेष रूप से सिनेमा कैमरों के विशेष आउटपुट मोड और विशेष रूप से सोनी ए 7 श्रृंखला) असतत डेटा का उपयोग करके किया जाता है।

कोडक डीसीएस प्रो 14 एन में दोहरी ढलान एडीसी ऑपरेशन मोड है, जिसमें आउटपुट वाइजवाइड रैखिक है।

शोर के इन स्रोतों की उपस्थिति में K-5 के स्कोर को देखते हुए मुझे संकेत मिलता है कि छवि पाइपलाइन में एक गैरकानूनी डिग्री है

K-5 की पूरी तरह से सपाट प्रतिक्रिया है (किसी भी अन्य कैमरे के रूप में शायद एकमात्र बहिष्कार कोडक डीसीएस प्रो है)। मैंने खुद इसे मापा है।

नोट: DxO लैब्स "प्रिंट" मापों के लिए किसी भी चीज़ का आकार परिवर्तन या मुद्रण नहीं कर रहे हैं, बल्कि वे सूत्रों में रिज़ॉल्यूशन गुणांक का उपयोग करते हैं। सिडेनोट: इस पोस्ट में "रैखिक" "लॉगरिदमिक" नहीं है।

— यूरी पिनहोल
स्रोत