О синем цвете и зеленых каналах: Panasonic G3

Я уже про это писал, но во-первых чисто умозрительно (на пальцах), а во-вторых не полностью верно, пришло время вернуться.

Чтобы не троллить больше владельцев Sony A77, возьмем для примера Panasonic G3. А именно, возьмем с imaging resource снимки мишени CoolorChecker и постараемся разобраться, что же камера с них выдает.

Вот прямо наложим на фото масочку-сеточку и посмотрим, что для каждого из патчей мы увидим в гистограмме.

Для краткости я буду называть патчи прямо по их именам (см. первую картинку в посте), а все приведенные ниже гистограммы - это гистограммы по RAW-данным, единственное сделанное преобразование - это вычтен уровень черного.

Для начала, сформулируем тезисы, которые ниже я пытаюсь проиллюстрировать.

Суть проблемы (профилирования)

Проблему я формулирую так:

  • Все поля мишени с точки зрения программы профилирования - равнозначны. В лучшем случае профилировщик учтет дисперсию сигнала в данном поле, да и то, скорее интегральную, а не поканальную.
  • С точки же зрения камеры, величина ошибки по полям и по каналам - очень разная. Тут и шум и разная чувствительность каналов и ступенчатость восприятия, особенно на высоких ISO.
Естественно, проблема касается не только профилирования, но и вообще захвата слабых каналов. Посмотрим с этой точки зрения на изучаемый панасоник.

ISO 200

Возьмем, к примеру, патч A3, темно-синенький:
Гистограмма линейная по шкале EV (стопов), EV0 проведен на уровне 512 (на 3 стопа от насыщения), на гистограмме мы видим:
  • Красный канал на 3 стопа слабее синего, на 2.5 зеленого (и на 3.5 - уровня серого)
  • Ширина гистограммы (дисперсия) красного канала - примено один стоп, тогда как синий и зеленый имеют (в фотографических координатах) разброс в разы меньше.
  • Всего разных значений в том стопе, куда попал красный канал - 32. То есть точность его определения в одном пикселе - процента 2-3, небогато.
Что случится дальше? А дальше балансом белого красный канал подвинут на 1.6 стопа (отношение коэффициентов баланса белого для дневного света для зеленого/красного каналов у этой камеры 3.04), но дисперсия то никуда не денется, как был разброс значений в один стоп, так и останется.

При этом, это не шум в том смысле, который обычно в это значение вкладывают. В случае "1 единица АЦП на один электрон сенсора" мы ожидаем фотонный шум с "дисперсией равной сигналу", а в данном случае дисперсия (σ2) даже чуть меньше среднего сигнала (42 против 46), т.е. либо сигнал как-то ослабляется перед АЦП (не после АЦП, были бы дырки), либо имеется какой-то шумодав.

Повторюсь на всякий случай: такой разброс сигнала - в большой степени есть его естественное свойство. По прикидке на пальцах, из 6.5 сигмы на ISO200 примерно 4 определяется фотонным шумом, а камера не особо и шумит.

Результатом (такого ослабления красного канала) будут, конечно же, не только плохие профили, но и плохое разделение оттенков синих цветов (которые разделяются именно за счет слабого канала), особенно в тенях, где сигнал наименьший, а "шум" и дискретность - наибольшая.

ISO 1600

Тот же патч, но на ISO 1600:
Все стало, очевидным образом, хуже: разброс в синем и зеленом каналах вырос приблизительно до стопа, а в красном - стопов эдак до трех.

Напомню, что снимаем мы ровную плашку, которая исходно имеет один узкий пик в этом патче.

ISO 6400

ISO6400 просто прекрасно:
Если в синем-зеленом канале остался сигнал (пусть пики имеют ширину два стопа), то в красном этот сигнал простирается с EV-10 по EV-1.5. Высоченный пик в нулевом значении в этих координатах не показан (варез надо дорабатывать), а в линейных координатах виден отлично:

Снимаете на высоких ISO? Не снимайте ничего синего!

Зеленые каналы?

Ну и на закуску, про зеленые каналы в этой камере. ISO200, cерое поле, линейная шкала:
Мне одному кажется, что пики расположены немножко в разных местах? Или зеленые каналы все-таки немножко разные?

Построил отношение двух зеленых для всех 24 патчей ColorChecker: отличается. Не сильно, но разница плавает от 1.5% до 3%.

Посмотрел в LibRaw (dcraw), нет, камера считается 3-канальной т.е. зеленый одинаковый.

Тогда посмотрел, какую Color Matrix делает Adobe DNG Converter. Тоже 3x3, то есть камера считается трехцветной. А два зеленых - разные.

Владельцы, а вы не замечали с вашей камерой странного? Ну там maze artefacts на ровных полях (привет от AHD) и всякого прочего, которое бывает, когда два канала примут за один?

Заключение

В заключение хочу отметить, что описанные тут проблемы - универсальны и свойственны любой цифровой камере с линейным сенсором (Aptina и тому подобные - другая история).

Панасоник же я взял в качестве примера по той причине, что у этой камеры одновременно сочетаются:

  • Очень низкая чувствительность красного канала относительно зеленого (баланс белого на 1.6 стопа)
  • Низкая электронная емкость пиксела (Full Well) т.к. 16-мегапиксельная камера на micro-4/3, это как 64-mpix Full Frame.
  • 12-битный АЦП
На камерах, лишенных части (или всех) этих недостатков ситуация будет много лучше. Вот как оно, к примеру, на 5D Mark II, ISO200, тот же патч А3 (линейная шкала):
Дисперсия вдвое меньше сигнала (потому что 1e/ADU у этой камеры на ISO400), да и вообще она полстора, а не стоп; в стопе в который попали - не 32 значения, а 128; вообще жить можно. Потому что 14 бит, большая емкость пиксела, красный загнан не в такую задницу.

Comments

1) - оборван абзац "Повторюсь на всякий случай: такой разброс сигнала есть его естественное свойство, а не следствие шума камеры, улучшать"

2) я кажется после сна после обеда туплю, но не уловил, почему проблема с синим, если слабый красный канал?

1) Ага. А пока я по городу мотался - я нашел в сети full well capacity для G3 и сумел оценить, сколько там от фотонного шума, а сколько от камеры. Спасибо все равно, внимательности при перечитывании собственных текстов мне всегда не хватает.

2) Потому что оттенки - определяются именно слабым каналом. Если он плох, то оттенки будут грубы.

2) да, оттенки, но почему именно синего?

Прошу прощения, что вмешиваюсь, но предполагаю, что здесь подойдет любой цвет в котором мало "синего".

Ну да. Но "мало красного и много остального" - остальное же как раз G и B....

С листвой в тени будут проблемы тоже, да.

Я только не понял - а как это всё учитывать?

Ну, разная поканальная дисперсия получается, да, для серого например. И - что?

Ну и много что. Ну так, навскидку
1) Профилировать по RAW-данным, причем учитывая поканальную дисперсию отдельно.
2) Использовать magenta-фильтр (там где хватает света), чтобы вытащить красный из теней.
3) Не снимать темно-синие платья в полумраке, пусть зеленое надевают!
4) Учитывать все вышеописанное при выборе камеры.

Я про пункт 1, то есть - про софтвер.

А как? Условно, есть цвет (r,g,b) с сенсоров, мы его переводим в (X,Y,Z), допустим. У каналов - разная дисперсия. И - что?

Ну из общих соображений - мы минимизируем некую сумму (квадратов?) dE по всем 24-плашкам. Или среднее dE по ним же.

Значит если эту сумму/среднее dE расписать целиком, от исходных значений r,g,b(g2) и те члены, куда входит подозрительный r взять с весом поменьше, то вроде оно самое и получится?

Хорошо, совсем уже к конкретике. Вот есть серая плашка. До баланса белого там были три разных уровня при одной дисперсии, после баланса белого там будет один и тот же уровень, и три разных дисперсии.

Как это может помочь, если мы хотим серый переводить в серый?

Кстати, дисперсия в формате TI3 есть, argyll её читает, но не знаю, использует ли.

1) вот кстати интересный вопрос сразу - а как ведёт себя создатель профилей от X-Rite Color Checker Passport и, как следствие, имеет ли оно вообще смысл, или лучше от него становится лишь в хороших условиях?

1. линеаризация по серому клину
2. установка точек черного и белого
3. определение красной, зеленой и синей точек по красной, зеленой и синей плашкам
4. компенсация воспроизведения плашек с промежуточными цветами с помощью hue twisting.

Смысл имеет почти всегда, но не лучший из возможных способов.

> Владельцы, а вы не замечали с вашей камерой странного? Ну там maze artefacts на ровных полях (привет от AHD) и всякого прочего, которое бывает, когда два канала примут за один?

так ведь это общеизвестно что Olympus и Panasonic имеют разные каналы зеленого - много раз было замечено и разработчики конвертеров правят соответственно... вот например про GH2 = http://forums.adobe.com/message/3423166#3423166

А Adobe? Adobe выше этого?

> А Adobe? Adobe выше этого?

в смысле "выше этого" ? поправили в очередной версии ACR

Ну вот я сегодня смотрел DNG Converter-ом 6.5 (последним) на файл от G3. Там ColorMatrix 3x3, т.е. два зеленых воспринимаются как одинаковые.

Кстати, интересную фразу можно найти в документации на старый кодаковский сенсор KAF-8300 (тот самый который стоял еще в первых 8-ми мегапиксельных олимпусах). Пишут там вот чего:
"Green pixels in a red row (GR) are considered a different color plane than the green pixels in a blue row (GB)." А если уж посмотреть там же график называемый Typical Quantum Efficiency
(QE от Wavelength). То становиться понятно, что все же каналы эти действительно разные. Хотя порой свой вклад вносит и последующее преобразование, т.е. разная калибровка каналов АЦП.
Интересно, как родной софт от Olympus это дело обрабатывает...

> Там ColorMatrix 3x3, т.е. два зеленых воспринимаются как одинаковые.

так ведь правят же в алгоритме (в коде наверно какую-нибудь заплатку ставят) чтобы сам maze не возникал про демозаике вне зависимости от ColorMatrix...

Всегда читаю твои посты, блин, но что-то вынести для себя полезное очень сложно! Нужно какие-то объяснения для простых пацанов.

Читаю, и понимаю, как мне повезло, что меня моя E-PL1 практически не смущает. :) На ISO выше 200 вообще крайне редко снимаю, для макро один черт нужен неслабый свет, единственная ситуация, где не очень все чудесно - птички зимой или вертолеты.
Maze никогда не видел.

У меня E-P2 и в качестве апгрейда купил к ней E-PL3. Матрица та же (на первый взгляд), управление чуднОе, но насколько быстрее стал автофокус - это что-то.

И, блин, продать старую не удается, никто не берет.....

Автофокус у третьей серии - это да, гибридный оказался удачным решением. Правда, от 4/3 хочется все же того, что обещали давно: корпуса с хотя бы начальным уровнем защиты от полевых условий (панасоник, наверное) и с внешним питанием (ручка или кабель), чтобы спокойно кормить ее литиевыми батарейками на холоде. А то сплошное хипстерство какое-то пока.
В Шаранте на Атлантике было тяжело и-за песка, в Финляндии и Норвегии - от дождя на уровне моря и холода с ветром - в горах.

Ну я вот панасоник взял для издевательств не просто так.

И как-то мне не показалось, чтобы красный поднять в приемлемое место - нужен же CC40 magenta, если не гуше. А такие у меня - только 100x100, что на мелкой камере будет смотреться удивительно. Ну Cokin 75-мм еще есть, но тоже крупноват.

Ну у меня в таких случаях разговор короткий - малый отрезной диск, оправка от любого копеечного фильтра или даже jolos'овское переходное кольцо, пара кусков прозрачного скотча, и вперед. :)

Я использую пленочные 100х100 (и часто их выкидываю), их отрезным кругом не спасешь.

Британские пластиковые (HiTech, кажется) как-то не порадовали, но может неудачный просто попался.

Ну то есть можно пленку клеить на переходное кольцо, но вообще оно все неудобно.

Там обычный контрастный АФ (это я о "гибридном" АФ в e-p/pl3), но с вдвое большей частотой считывания с матрицы, за что похоже заплатили чуть более высоким уровнем шума, относительно "второй" серии :-/

Хм, а патент US 2010/0245657 A1 тогда о чем?

О том как Олимпус придумал ускорять контрастный АФ за счет IR канала и встроенного в камеру источника IR излучения. Но в e-p3 никакого встроеннго источника ir вроде нет.

Я патентов не читал, но хочу заметить, что EPL3 и на бесконечность наводится стремительно.

Бесконечность, как я понимаю, обычно освещена дневным светом, в котором доля ИК и так нефиговая.
Как уже сказал выше - у третьего поколения некая дырочка на морде таки появилась, которой у первого и второго не было. Так что не вижу препятствий, чтобы быстрый автофокус таки работал на описанном в патенте принципе контрастного автофокуса по разным длинам волн.

Я патентов, повторяю, не читал. Но по идее, хороший объектив, с малыми хроматическими аберрациями, все длины волн сведет примерно в одно место т.е. в чем выигрыш от ИК a priori непонятно. Прочесть патент что-ли.

А дырочка - подсветка AF. Должна рисовать решетку (или полоски) на ровных поверхностях, по которым иначе хрен наведешься. В зеркалках такие же есть.

Я о том и говорил, что дырочка - AF Assist, которого раньше не было. Правда, оно просто оранжевым (что видно глазу) светит, а не сетку/полосы дает. Весь вопрос в том, только ли там оранжевый светодиод. Упоминания инфракрасной подсветки много где есть, но вот снимков ее работы через режектор и без него я не нашел, так что да, есть определенный шанс, что всплывший патент и выпуск камер с ускоренным автофокусом просто совпали по времени. Но есть и обратный шанс.
Что касается объективов - на многих с ручным фокусом есть метка R или красная риска на шкале фокуса, как раз длz съемки в ИК, и риска эта довольно далеко от обычной. Не думаю, что они все-все плохие.

Наверное, решетка нужна (нужнее) для фазового АФ, а для контрастного все едино нужно по более мелким деталям наводиться.

Исходя из аберрации "для R" идея становится понятнее - если ИК-версия более резкая (или менее), то понятно куда крутить.

скорость фокусировки у камер олимпуса при наличии соотв. обьективов просто определяется наличием сенсора от панасоника с режим 120fps чтения данных для CDAF... фокусируются они точно так же как старичок GH2 (где собственно первый раз панасоник использовал сенсор с 120fps)... а радость владельцев олимпуса в 9 из 10 случаев вызвана тем что они камеру типа GH2 в руках не держали и сравнивают с тем что было.

Остается один невыясненый вопрос - почему с панасониковской оптикой новые Олимпусы фокусируются медленнее, чем с родной.

> Остается один невыясненый вопрос - почему с панасониковской оптикой новые Олимпусы фокусируются медленнее, чем с родной.

ну так дизайн (вес, механика, итд) линзоблока имеет значение... вы возьмите лучше один и тот же олимпусовский объектив и сравните как им фокусируется EP3 vs GH2/G3... в сумраке желательно или при очень тусклом свете ламп накаливание...

А для полной корректности - сначала один и тот же старый объектив, а потом один и тот же из новых (14-42, 12, 45). Так как-то точнее будет.

Да нету у меня панасоников (камер), вот в чем беда.

Все заношу руку, благо дешевые оне, и отдергиваю. Цвет не нравится.

А вот с оптикой "из новых" - что 12/2, что 45/1.8 на EPL3 фокусируются "по ощущениям" заметно быстрее, чем 25/1.4, которая тоже из новых. Мерять - не мерял, чисто органолептически.

Угу, а что в таком случае за окошко, которое находится на передней поверхности (той, где объектив), в нескольких миллиметрах от верхнего края напротив колесика выбора режима? И чего нет у первой и второй модели?
Кроме того, эта штука обязательна только в темном помещении, где имеющийся свет - газоразрядный или светодиодный. Лампы накаливания ИК и так дофига дают, любого сорта.

Эта штука - лампа подсветки АФ с оранжевым цветом свечения. Да и о каком ИК автофокусе может идти речь, если одна из задач стеклянного бутерброда перед матрицей старательная фильтрация этого самого ИК. Да в общем-то неважно каким способом достигнуто повышение скорости АФ, главное что скорость повысилась и это заметно даже без инструментальных измерений. Повысить скорость считывания и процессинга в два раза это тоже не шутки.

Про бутерброд я в курсе, сам такие выковыривал. :)
Вот собственно, заинтригован и готов был бы поучаствовать в эксперименте по выяснению истины, только ли там оранжевый. Только вот как раз выковырнутый ИК-режектор нужен, а ни одного не осталось.

А кстати, с EPL1/EP1/EP2 не пробовали цветные фильтры с сенсора смывать?

Я вот думаю, может мне EP2 на ч-б переделать?

У этих олимпусов есть проблема - я не имею понятия, как неповреждающим образом снимать штуку для стряхивания пыли. Если ее оторвать совсем, то фиг знает, что по этому поводу скажет камера. Если не жалко денег, можно отправить в Лайфпиксель, они вроде делают. И думаю, для "панхроматических" дел это действительно осмысленно (т.е. замена режектора на стекло) - контрастный автофокус не сломается, объективы можно ставить какие угодно. Так что идея годная, только самостоятельно сложно провернуть.

lifepixel, судя по их сайту, только стекла меняет, а светофильтры не смывает.

Попробую все-таки продать EP2, гемороиться с пересылкой туда-сюда, камера золотая станет.

Кто-то где-то когда-то говорил, что смывал фильтры.
Я за свой склероз не ручаюсь, но, кажется, это был Илья Борг в фидошной ru.photo. Может, у него спросить?
У меня подобный сервис найти не получилось, как смыть самому - тоже пока не придумал...
Кто чЁ знает - делитесь. Валяется 350D совершенно без дела!

Ну вот мой 450D валяется уже смытый у Ильи уже скоро год.

Но EP2 в этом смысле еще прикольнее, совсем маленькая ч-б камера - это же вещь!

O!!! Как с ним связаться?
EP2, конечно, прикольнее, но у меня его нет :) ( пока? :) )
350D/450D с contax'овским tessar'ом - тоже ничего...

В ЖЖ ему в каменты нагадить, например :)

> как смыть самому - тоже пока не придумал...

старый пост борга про самосмыв :

http://www.nikoncafe.com/vforums/showthread.php?p=915398&highlight=overn...

Спасибо!
Прочитал, про "хром"/фильтр запомнил.
Расстроился - боюсь, у меня не получится.
Нет ни опыта с "сильной" химией ни соответствующего оборудования ( тут, хотя бы, мощная вытяжка нужна с выхлопом, желательно, не к соседям в окно... )

EP2 можно продать на сайте http://olympus.ourlife.ru/forum/
В разделе барахолка.

Уже неактуально.

Add new comment