Re: [問題]誰是動態範圍最棒的單眼?
最近板上討論動態範圍相當熱烈，但市面上的書籍貧脊或是不完全正確，常常需要國外的
資料來輔助，板上有很多潛水高手，請給予指教！
幾個讓人頭疼卻有趣的議題：
1. 8bit JPEG的動態範圍是8EV？同理14bit RAW的動態範圍也是14EV？
->不對
8 bit或是14 bit僅能表示影像灰階或色彩的細膩程度。為簡單清楚說明，我們捨棄
較複雜的彩色影像*，而使用灰階影像為例子，灰階影像是黑與白構成，為什麼這麼說呢
，8bit的灰階影像，代表有256種分別，電腦上表示為0~255，0代表全黑，255代表全白，
從0開始到255就是從黑到白的灰階變化。同樣地，14bit灰階RAW從0~16384是灰階變化。
簡單來說，bit數越多能表示更細膩的灰階變化，與動態範圍無關。
題外話，人眼的極限大概能區別12bit左右的灰階變化，但為了後製需要，拍攝上請
選擇機身所支援的的最大bit數。當bit數不足就會發生色帶(banding)的情況，現實生活
中的例子，就像我們看彩虹相當順暢、自然，也許可以分出2^48種色彩，而色帶就像是
http://goo.gl/ztxnkT，相當分明囉。
*無論是12bit、14bit、16bit這些都只是每個pixel中單一Channel的取樣數，如果
是RGB三種channel所組成的12bit彩色影像，那麼每個pixel會有12*3個bit表示各種色彩。
2. 釐清影像檔案的表示細膩度(即bit數)後，再談談感光元件動態範圍與影像的關係。
擷取影像是色彩重現中的第一步，現實生活中的光場分布變化莫測，其中在一固定的
視角、範圍下，所接收到的最大與最小能量的比值，稱之動態範圍，這詞很通用實在太容
易搞混，所以我更喜歡稱為場景動態範圍。
當光線與人眼視網膜上的錐狀細胞產生反應，是人類對亮暗的第一步刺激。光線一樣
打在感光元件產生光電效應，但兩者的Response Curve(反應曲線)、動態範圍完全不同。
當場景動態範圍超過感光元件動態範圍時，您必須做取捨，選擇讓亮部或暗部留下較多資
訊。當機身接收ADU轉換的14bit的電子訊號後，可以直接存為RAW檔。或是依照反應曲線
mapping到JPEG，但JPEG只有8bit，如果RAW值經過反應曲線mapping後在JPEG無法表示，
那麼在mapping的過程中，將過亮、過暗的資訊截去變成255或0，捨棄資訊。
3. 該如何測出相機動態範圍呢？
測出相機的反應曲線可得知。使用三腳架並面對白牆，固定光圈、固定ISO*，選定影
像中單一pixel做為測試點。接著變動快門時間拍攝，例如基準曝光值拍攝下，即+0EV該
點為117，+1EV該點為136，+2EV為162，-1EV為95，由暗到亮把該pixel在JPEG的值紀錄下
來即可繪出反應曲線。此反應曲線的長度即為JPEG上的動態範圍
*不同ISO動態範圍亦不同，通常是原生ISO的動態範圍最廣，隨著ISO提升1倍、DR被
截掉而少1EV。
4. Color Space(色域空間)與動態範圍
動態範圍指的是亮與暗的比值。可能是對於場景、可能是對於感光元件。
通常有個馬蹄形的CIE色度圖，框幾個角，然後告訴你這是sRGB或是adobeRGB，整個
馬蹄形即為人眼可分辨出的色度範圍，而色域空間在各種考量下僅框起大部分的區域；
一個是表示灰階亮暗差距、一個表示色彩的變化，應不能混為一談。
5. 可用動態範圍的觀念
不曉得各位有沒有遇過，在DxO、dpreview上，您發現不同片幅的機身有接近的動態
範圍，但實際用起來卻不如預期，到了後期拉個曲線一下就見雜訊了。他們沒有騙你，動
態範圍都很廣，一切原因來自暗部訊雜比過低。感光元件的雜訊貢獻者很多，而暗部雜訊
主要兇手是shot noise亦稱photon noise，這類雜訊隨著曝光時間而增加，但增加速度不
如光子增加的速度，所以在光線充足的區域影像品質相當良好，但在暗部就不是如此了，
由於進光少，雜訊所佔的比例相對高，品質自然不好了，這點在夜拍由於燈光與地景動態
範圍甚廣時透過高ISO放大更加清楚可見。
可用動態範圍是在良好影像品質之基礎上所評價，以下為三個不同相機感光元件的反
應函數，來源自Imaging Resource，怕引起種族戰爭只收錄筆者用過的三台相機，其可用
動態範圍差異與雙機同步實拍結果一致。相較於全域的動態範圍值，可用動態範圍值顯得
更具參考性質。
Nikon D600: http://ppt.cc/053s
Nikon D5100: http://ppt.cc/eH7N
Fujifilm X-E1: http://ppt.cc/4JLx
但計較些微數字差異沒有太大的意義，非one shot的情況下，仍許多手法能讓場景動態
範圍減低，如黑卡、漸層減光鏡；或是抓取所有場景動態範圍，如HDR多張包圍曝光。
歡迎討論，謝謝大家
--
※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc)
◆ From: 220.132.20.82
※ 編輯: s155083 來自: 220.132.20.82 (08/31 18:08)
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先找到一台camera的review, 裡面有exposure的tab點下去就有了，有的需要再進到image
quality的tab，有分JPEG跟RAW。
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在固定進光量時，當ISO往上提升一倍也意味著將原本的電子訊號放大一倍，但ADC能接受
的範圍也有限(ADC也有DR，ADC把電子轉換成ADU)，因此原本就落在Highlight的訊號經過
放大後，會超過ADC能轉換的範圍(超過headroom)，而發生clipping捨棄掉高光訊號。
至於為什麼DR可能不是降1EV，原因在於readout noise會跟著ISO提升而跟著放大，放大
比率不是線性關係，會多一些些。算出DR即saturation e-/readout noise e-。
以上適用於大部分的感光元件，但是有些的放大電路又不太一樣了，針對不同ISO級距有不
同的電路來負責而有三種readout noise，如C家的部分機種。
感謝板友們的認同與討論，有錯誤請糾正一下，這真的不是好搞懂的東西呀~~
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※ 編輯: s155083 來自: 220.132.20.83 (01/03 21:43)
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