ДД, 14битный RAW, АЦП и другая математика глядя на анонс 450D
 

SVKan не совсем прав, по-поводу АЦП. 14-бит, это не просто уменьшение кванта, это и увеличение линейности, и уменьшение ошибок и уменьшение шума ацп... и т.д. Уменьшение кванта - это другой вид оцифрованного шума - посмотрите семплы.
14-бит это приемущество, шаг вперед.... только вот на сколько... для меня небольшой шажок :)

Кстати, по-поводу "только место на карточке жрать будут". Семплы это не подтверждают. 12мегапиксилей и 14-бит, на объем не сказались. Как же это сделать без математики?

Я конечно дико извиняюсь, но разрядность АЦП и обработка (типа математика) - не совсем одно и то же. ИМХО математика то как раз будет одниаковая. Не думаю что придумано что-либо новое в ЦОС. Как уже неоднократно в этой теме упоминалось, ДД - зависит в основном от матрицы, шумность в основном от мегапикселей, кол-во градаций (и косвенно цветопередача вообще) от разрядности. Естесвенно все это при условии одного поколения , а точнее "мгновенного среза", т к ничто не стоит на месте и совершенствуется. и Более новая матрица будет "на глаз" шуметь меньше, чем более старая, но не потому что там 14 бит, а потому что просто матрица более совершенная.

Я точно не понимаю, что значит более совершенная матрица.
Но вот, например, понимаю, что шум матрицы более точно оцифруется 14-битным АЦП, а не 12-битным, а значит и более точно отфильтруется.

пусть будет более совершенное производство (более точное, более "чистое", с более высокими требованиями, с использованием "усовершенствованной технологии" , )
ИМХО, имеет смысл попробовать понять откуда берется шум и как "физически" он получается. Тогда все встанет на свои места.

По крайней мере в отношении шума, т к разрядность - это другой вопрос

Это деньги...
Значительно дешевле поставить 3-х дюймовый дисплей...

Некие представления у меня об этом есть... и об измерениях... и о необходимости нормальной математики...

- Линейности и так хватало.
- Уменьшение ошибок???? Может поясните что имели в виду?.. Точность преобразования или что-то другое?
- уменьшение шума АЦП??? Ню-ню... Может тоже поясните физику процесса?
Интересно как вы на семплах выделили как сказалась на шуме 14-битность? Матрица пятерки тоже шумит меньше, чем на 300Д при примерно равном размере пикселя и без 14-бит...
В теории 14 бит лучше. На практике, маркетинга в этом больше, чем реальной пользы. 12 бит уже с лихвой перекрывают возможности нашего зрения даже с учетом дальнейшей обработки...
И реальную пользу 14 бит пока никто продемонстрировать не смог. Хотя насколько я помню Никон Д3 позволяет писать 12 или 14 битный РАВ - по выбору. Неужели никто не попробовал увидеть разницу?

Кстати вот, что пишет сам Кэнон про 14-бит в описании 1Д Марк 3
Гм-м-м, говорят про тональные переходы, про все остальное перечисленное вами ни слова. Забыли?

Ну или вот из описания 40Д
И поять все про градации и цвета в тенях и светах... Про пересветы они конечно немного приврали, емкость ячейки от АЦП не зависит (ну или на совсем мизерную величину), но опять ни слова про шум...

Вам тональных градаций не хватало?

Неужели? Это только у вас они на объеме файла не сказались...
Размер РАВа 40Д (10,1МП) - 12,4МБ
Размер РАВа 5Д (12,7МП) - 12.9МБ
Не подскажете откуда пара лишних мегабайт взялись в РАВе 40Д?
(размеры файлов взял у Фила - реально они меняются в зависимости от содержания)

Поясняю:
1. Лучший фактор заполнения (позволяет разместить на той же площади больше сенсоров того же размера)
2. Увеличение размера линзочек за счет сокращения расстояния между ними
3. Улучшение аппаратного шумодава размещенного на матрице
Поищите белые странички на тот же 40Д и другие камеры, там есть.
К примеру на том же 1Д Марк 3 пикселей больше, чем у 1Д Марк 2, но за счет лучшего заполнения размер самих светочуствительных приемников остался тем же...
Это только в теории размер элемента равен площади матрицы деленной на количество пикселей. На практике, пиксель намного меньше.

Вопрос только в том можно ли это увидеть на реальных снимках. Принцип разумной достаточности никто не отменит...

При таком подходе попробуйте ответить на вопрос, почему у 300 шумов больше чем у 400, при том, что МП больше на 400 (это если Вы действительно понимамайте откуда шумы берутся) - при сопостовимой цене и не 3-х дюймовом экранчике



Видимо у нас разные представления :)

Вы что такое АЦП знаете?
И как он работает?
Нет в нем никакой особой математики, все на уровне счетчика...
Вот вам примеры принципов работы АЦП.
http://nuclphys.sinp.msu.ru/electronics/adc.htm

ОК. Давайте остановимся на этом. С этим я полностью согласен.

Кстати подумал еще. Вот в этом я может и погорячился...
Похоже они имели в виду пережженые дырки от сильных точечных источников света. Такие бывают, иногда с пурпурной каемкой.
Это действительно похоже на правду, в определенных случаях у них не будет таких резких границ.
Может единственная реальная польза, которую можно будет увидеть...

:):):)

Про шумы...
 

Некоторое время отсутствовал и поэтому все неточности по постам не комментирую.


Отмечаю только, что площадь пикселя и площадь линзочек не есть одно и тоже. Размер пикселя - шум, площадь линзочек - Д.Д.

У 450 - 12,2 эффективных на кропе 1,6 (4272 x 2848 на 22.2 x 14.8), у 1DsM3 - 21 на полном формате 5616 x 3744... 35 x 24)
По высоте, например:
2848/14,8=192,4
3744/24=156

Так что говорить об каком-то равенстве шумов можно только с учетом взаимосвязи с Д.Д. (относительно Д.Д. - точки насыщения пикселя - ограничения)...
...ну и посыл относительно возможно лучшей отфильтровки шума при увеличенной разрядности, так же с учетом этого надо рассматривать...

Мне так, кажется.:)

А я про что писал?
Никто такого и не утверждал...

Размер пикселя без учета конкретной технологии это сферический конь в вакууме. Данным параметром можно пользоваться, если нет точных данных по размеру линзочек и фотодиодов, если известно, что две матрицы изготовлены примерно в одно время по одной технологии.
А так, надо говорить о размере лизочек и фотодиодов.
В общем случае нельзя четко разделить, оба параметра влияют и на то и на другое.
Но если смотреть по тому на что влияет больше, то получается с точностью до наоборот:
- больший размер линзочки обеспечивает при низкой освещенности поступление на пиксель большего количества света, что ведет к снижению шумов.
- больший размер фотодиода отодвигает границу насыщения ячейки, увеличивает возможное число градаций и тем самым увеличивает ДД и дает более плавные переходы.

У 1Д Марк 2 - 8МП, у 1Д Марк 3 - 10МП. Размер матрицы одинаков.
Размер пикселя у Марк 2 - 8,2нм, у Марк 3 - 7,2нм.
Размер линзочек и фотодиодов, если верить Кэнону примерно одинаков за счет лучшего заполнения.
Полагаю для 400Д и 450Д ситуация скорее всего аналогичная...

Э-э-э, а какая связь между точкой насыщения фотодиода и уровнем шума? Можно иметь и малошумное изображение с вылетающими светами...
Я еще могу понять как может помочь снизить шумы количество градаций и более точное определение значений на фотодиоде, а вот предельное значение насыщения как-то мало связано с шумами (только если косвенно: дабы не было пересветов снижаем экспозицию и растим этим шумы)...

Согласен.
У каждой палки как минимум два конца. Вам надо было остановиться на этом - "и на то и на другое".
http://www.dpreview.com/previews/canoneos1dsmarkiii/

:) http://www.viewfinder.ru/forum/showp...&postcount=522
и постскриптум здесь - http://www.viewfinder.ru/forum/showp...25&postcount=4

А Вот из этой ссылки
заключаю, что физики-ядерщики очень сильно отстали от радиотехники ;) , хотя Вы абсолютно правы и никакой особой математики (кроме прямого дискретного преобразования Фурье, да и небольшой теории и практики цифровой низкочастотной фильтрации) в АЦП действительно нет.

Это говорит только о том, что сейчас специализированные решения уже практически не применяют, запихивают несколько девайсов в одну микросхему...
АЦП - аналого-цифровой преобразователь.
На входе аналог, на выходе цифра. Это все. И принципы их устройства везде примерно одинаковы и очень примитивны. То, что сейчас туда же дополнительно пихают различные фильтры/шумодавы и т.п. сути дела не меняет. Раньше компьтер собирали из кучи отдельных микросхем, каждая из которых выполняла одну или несколько операций, сейчас обходятся процессором, парой мостов и несколькими контроллерами (которые сейчас в большинстве случаев тоже уже пихают в мосты). И что суть операций или принципы их построения от этого изменились?
Если у того же Кэнона сигнал с АЦП идет сразу на шумодав, то он пишет о шумодавящей схеме на матрице, но не в АЦП. Обработка идет уже преобразованного цифрового сигнала. Для самого преобразования эти схемы не нужны. Они нужны для дальнейшей обработки.
Кстати не задумывались почему растут шумы при увеличении скорости считывания сигнала (та же LBCAST матрица Никона, очень быстрая, но очень шумная)? С точки зрения сложной математики не объясняется, а вот с точки зрения принципов работы того же АЦП показанного в приведенной ссылке - легко.
(Ссылка кстати была первая попавшаяся, где были описаны общие принципы без углубления в схемотехнику. Можно поискать получше, но обычному человеку будет сильно тяжело разбираться.)

SVKan, проблема, думаю, не в том, что кто-то более а кто-то менее точно представляет работу АЦП. А в том, что любые разговоры с попытками объяснить или обосновать те или иные изменения предпринятые кэнон - суть фантазии. Нет предмета, на основе которого, можно было бы обосновывать и поддерживать свои фантазии.

Если честно, то мой шутливый пассаж был всего лишь намеком на то, что у К аппаратная реализация весьма существенно отличается от схематического примитивизма по ссылке.

Что такое АЦП - аналогово-цифровой преобразователь. В него (вне зависимости от практической реализации), по определению входит устройство выборки и хранения (УВХ), собственно то, на что Вы дали ссылку (по классификации 2 типа - последовательный или параллельный) и цифровой фильтр нижних частот.
Перед АЦП обычно стоят нормирующие усилители, вместо ЦФНЧ - сейчас уже как правило - алгоритмическая обработка в процессоре.
В К как раз схема построения тракта несколько отличается по причине построения самой матрицы http://ru.wikipedia.org/wiki/CCD
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%...81%D0%BE%D1%80
Т.е можно сказать, что в качестве УВХ выступает сама матрица, а нормирующие усилители стоят уже после УВХ.
И подавление шума (а сейчас, по предположениям на форуме, и не только шума - выравнивание чувствительности пикселей, маскирование горячих и т.д. ) сейчас происходит до преобразования или, на мой взгляд точнее, по результатам анализа процессором преобразования с обратной связью на цепи управления нормирующими усилителями...

В общем смысле, я только хотел подчеркнуть, что подход к АЦП у К нельзя рассматривать как подход к преобразованию установившегося процесса (так как это было бы возможно при наличии N-мегаписксельного количества параллельных АЦП и мы должны, как минимум говорить о стробирующем АЦП) и все расчеты шумов по переходным процессам в УВХ остаются в силе.

А К может, конечно, писать в белых страницах все, что ему угодно, но пока я не увижу принципиальную схему и datesheet на входящие (матрицу, в первую очередь) я ему нисколечко не поверю...:(

В общем *** с ними и их схемотехникой!
Будет камера, будет о чем потрындеть...
;):d

Вотана!!! правильная мысль!
Ждем. :cool:

И как долго участники дискуссии оь АЦП шли к ней :d

Ну да, расширениее ДД до 14-ти стопов, вместо 12-ти это конечно "чистый маркетинг", так мелочи жизни. Теперь приконвертации РАВ-а у нас возможна экспокоррекция не +/-2EV, а +/-3EV... Чистый маркетинг аднака :)

14 бит на цвет - это не 14 стопов ДД. Стопы ДД зависят от матрицы, а 14 бит - это просто другое АЦП стоит. По идее это улучшить переходы, тонов больше будет. Другой вопрос, что на глаз не каждый отличит 12 от 14 :)

Опять двадцать пять... Ну начинаем, 12 бит это значит что на снимке соотношение яркостей будет 1:4096, 14 бит - 1:16384. ДД это и есть отношение яркостей, самой темной точки (значение - 0) и самой яркой точки (значение 4096 для 12ти бит и 16384 для 14 бит). Итак - стопы для матриц размера APS-C и больше зависять в первую очередь от АЦП, ибо все они способны обеспечить точность более 4096 отсчетов для ячейки.

битность влияет на количество градаций яркостей а не на ДД, а самая яркая и тёмная точки могут быть одинаковы и при 12 и при 14 битах

Irsi
Странно, нас учили другому :)
Есть на входе АЦП сигнал, допустим 5 вольт. От того, как мы его оцифруем - сигнал не станет выше напряжением. Мы его можем в 1 бит оцифровать - тогда будет 2 градации сигнала, до 2,5В и после, можем в 8 бит - 256, и так далее.
Так ДД и есть предельные значения этого сигнала, которые идут с матрицы.
Что самое интересно - любой аналоговый сигнал имеет бесконечную точность, и даже 128битное АЦП не покроет эту точность :)

Мммм... В чем "одинаковость" меряем-то? ДД это логарифм отношения самой темной точки к самой яркой. Значение ярокости точки изменяется от нуля до 4096 в первом случает и от нуля до 16384 во втором. Еще раз - на цифромом снимке яркость точки определяется неким целым числом, минимальное значение которого равно нулю - мах. зависит от разрядности.

Угу, предельное значение сигналя с 12 бит АЦП равно 4096, с 14 бит - 16384. ЧТо не так-то? :)

А вот тут все сложнее. У ячейки есть некая погрешность, то есть с одной стороны одно и тоже кол-во света может вызвать разное значения изменения заряда ячеки, обратное тоже верно. И есть шаг квантования, то естьто кол-во изменения заряда, что вызывает увелечения значения получаемого с АЦП на 1. Увеличиваем разрядность - уменьшаем шаг квантования. Но уменьшать шаг квантования меньше значения погрешности просто нет смысла.

ну давайте в свечах например :)
ага не так, это величины безразмерные, а освещённость в каких там единицах меряется?

Приехали... Значение яркости не изменится. Как был сигнал 5 вольт, так и останется. Просто между черной (0 вольт) и светлой (5 вольт) будет 256 точек или 512 и т.д.

Это не значение сигнала. Просто на выходе мы будем знать, что белое это 255 или 4095. Так же как в труколоре - байт на цвет - бело это 255, 255, 255. А если взять не байт, а больше, то и значение белого изменится, но от этого он белее не станет.

Погрешность ячейки и шаг квантования - разные вещи. Отстранитесь от матрицы. Возьмите обычное напряжение в розетке - 220 вольт. Мы его цифруем. От этого напряжение больше не станет. А вот от количества бит в АЦП мы будем получать разную точность представления аналогового сигнала в цифровой форме. Точность равна - половине кванта.

ДД тоже величина безразмерная. :) Это всего лишь отношение самой темной точки к самой яркой. В чем выражены эти значения - безразлично, ибо ДД величина безразмерная.

Почему не изменится? Изменится. Для 12 бит мах яркость будет 4к, для 14 бит - 16к

опять народ понесло... может хватит? :) вы лучше о реальной практической пользе расскажите и лучше с примерчиками, а эта вся теория в скуку вгоняет... :)

Хорошо. Давайте так. У нас есть 100 рублей - по две бумажки. Или 10 бумажек. Или 100 монеток, или 10 000 монеток по копейке. От этого итоговая сумма больше не становится? То же самое и в АЦП происходит

Такс... понятно... Любители считать в абсолютных значениях никогда не задумывались что абсолютное кол-во света, попадающего на матрицу всегда одно и тоже вне зависимости когда сделан снимок - в солнечный полдень или глубокой безлунной ночью? А так же оно не зависит ни от типа приемного элемента к слову - по*** это матрица или пленка.

То есть "в ру****", кол-во света попадающего на матрицу всегда сто рублей, вне зависимости от снимка. :)

А куда Вы дели матрицу? На матрицу может падать разное количество света. А вот сама матрица на выходе выдает сигнал ограниченный. От 0 вольт до 5 вольт. У матрицы свой ДД, дальше АЦП делит этот сигнал на заданное число градаций.

Ок, назовите мене ДД вашей матрицы, та которая выдает от 0 до 5ти вольт. Вот вы сами задали ее характеристики - посчитайте ее ДД.
Подсказка - в вашем случае он бесконечный.:D

Для справки - при нормально экспонированом снимке (и при одной и тойже чуствительности) кол-во падующего света на матрицу всегда одинакого, вне зависимости от освещенности снимаемой сцены.

Количество не падающего света, а попавшего в процессе эспонирования.

Я не скажу ДД своей матрицы. Я знаю, что добавлением 2 бит в АЦП его шире не сделать. Можно позволить не терять лишнюю информацию - как в случае с 8 битным жипегом и 12битным РАВом, а вот скажется ли визуально 14бит - не знаю.

Скажем - 7EV.
Устроит?

То есть, при заданной экспозции моя матрица зафиксирует объекты с яркостью от 0EV до 7EV. Все что освещено ярче будет белым, все что меньше - черным.
От того на сколько градаций я потом это число разобью, снимок не изменится...

Возьмите 16-битный тиф и до посинения переводите его в фотошопе из 16 битов в 8 и обратно. Яркость объектов на нем менятся будет?

А вся теория и практика говорит что делается. Поймите - есть математика процесса, есть формула четко и однозначно увязыващая ДД с разрядностью АЦП. Хотите доказать обратное - приведите соотвествующие формулы.

Нет не устроит. При заданых характеристиках ДД будет 5:0, то есть бесконечный.

А вы пробовали тянуть хотя бы на пару EV?
Часто и 1EV много... если тянуть в плюс, то шумы лезут, если в минус, то пересветы не возвращаются.
Об экспозиции надо думать при съемке, а не при конвертации...

Вы цифры ДД снимаете?
Или объекты с определенной освещенностью?

Если вернуться к розетке, то оттого, что один тестер покажет напряжение 220,3В а другой 220,32В напряжение в розетке не изменится. Изменится только точность его измерения. Если мне надо просто узнать, что в розетке напряжение 220В, то мне по*** чем мерить...

А вот освещенность объекта никак не влияет на то что я получу на выходе с матрицы. Так что про абсолютные значения освещенности забудте - они не важны, важны только относительные знаения, разница мажду самым ярким и самым темным объектом. А насколько хорошо эта разница фиксируется - зависит в первую очередь от разрядности АЦП. Да-да, я уже говорил что порог квантования должен быть больше теплового шума, но в современных матрицах размера APS-C и более он и при 16ти бит будет гарантировано больше.

Ухх, возратимся к примеру от 0 до 5 вольт. Поймите - 0 вольт в нашем случае не бывает, бывает некое минимальное значение, которе благодоря погрешности измерения мы не отличаем от нуля. В общем случае это минимальное значение равно шагу квантования, которое в своем случае зависит от разрядности АЦП. Вот соотношение 5 делить на шаг квантования и будет значением ДД системы :)

Так обсуждали же уже все это здесь:
http://www.viewfinder.ru/forum/showt...t=20068&page=5

ДД - это диапазон, выражаемый степенью удвоения (двоичным логарифмом) отношения максимального сигнала к минимальному.

Даже если максимальный сигнал матрицы 5вольт, то минимальный, который "почувствует" АЦП может быть как 1милливольт, так и 0.1 милливольт (в зависимости от чувствительности используемого АЦП).
Таким образом расширение диапазона происходит в области слабых значений сигнала.

А стоп экспозиции - это тоже же степень удвоение количества принимаемого света за ед. времени.
А каждый разряд АЦП учитывает ту же степень удвоения уровня сигнала.

Т.е. зависимость {кол-во стопов ДД - разрядность АЦП} абсолютно линейна!

И не факт что напряжение макс. сигнал матрицы не поднимают тоже, кто их знает производителей.
Но за счет например повышения с 2 до 4 Вольт можно выиграть целый стоп ДД, что например позволит поднять ISO на ту же ступень не увеличивая уровня шума.

Какие такие формулы связи ДД с АЦП?
АЦП вообще все равно, что стоит до нее. Она работает с сигналом, не со светом, не с экспозицией. На сколько частей АЦП поделит входной сигнал совершенно не скажется на том, что входной сигнал станет больше, шире, лучше.

Вы можете квантовать как угодно мелко, но если все что лежит ниже 0,5В это помехи (в нашем случае шум), то оттого что мы намеряем 0,1В вместо 0,4 ничего не изменится. Этим значением пользоваться будет нельзя...
Если при 5В ячейки матрицы уйдут в перенасыщение, то независимо от того какой у нас стоит АЦП мы будем иметь 5В. Сколько там было на самом деле 5,4 или 5,45 уже не будет иметь никакого значения...

Угу и попутно полностью переделать схемотехнику, техпроцесс и приладить к матрице кулер с жидким азотом для компенсации нагрева...

Формулы то просты и их уже 50 раз приводили:
- для света ДД = lg (макс напр/ мин напряж), выражается в стопах экспозиуии (логарифм по осн 2);
- для звука ДД = 20 Log (макс напр/ мин напряж), выражается в децибелах (логарифм десятичный).

Дело в том что сама АЦП не способна воспринимать увеличение уровня нелинейно, она фиксирует только увеличение на два (не на 3 не на 4,5) минимального выбранного уровня.

А вот насколько линейно соотношение {количество света - напряжение}, выдаваемое матрицей - это действительно неизвестно, и зависит оно от крутизны характеристики чувствительного элемента. Правда элементы КМОП имеют достаточно линейную характеристику,
но "тут я чета очкую, Славик" (с) наша раша :D
(задумался я что-то и сомнения появились)

Вот наконец и матрица все-таки появилась...
От разрядности АЦП амплитуда полезного сигнала матрицы не меняется...
Если 5В (или сколько там) это предел - насыщение, то она способна зафиксировать объекты только определенной яркости, все что выше уже будет одинаковым - 5В и никакой АЦП фактическое значение не восстановит.
Если нижний предел 0,5В, а дальше сплошной шум, то от уровня дискретизации этого шума тоже ничего не изменится, он все равно останется шумом.

Ну тут да, но согласен я с этим частично. Например слух способен различать звуки даже гораздо тише шума, поэтому в ДВД-аудио не поскупились сделав 24 бита, а это на порядок превышает соотношение сигнал\шум.
Думаю для света это тоже актуально. Нельзя тут же при появлении шума останавливать, пусть лучше этот шум вместе с полезным сигналом вперемешку будет...