RAW

Я уточнить хотел к предыдущему вопросу. В MF цифровых камерах согласно всяким там заявленным характеристикам вроде часто стоит 16 битный АЦП. Это якобы заметно повышает ДД камеры (настолько что как обсуждалось некоторыми товарищами в той ссылке оставляет все DSLR с ихними 14 битами далеко позади). Это действительно так? Какй нибудь сильный выигрыш в тенях от этого получается?

Какой вывод мы можем сделать? А такой, что АЦП - 14-битный, а в младших битах 16-битных значений до вычитания черного были такие вот кругленькие нолики.

В нежатом формате - не так, но нежатый формат я видел только на очень старых задниках, а все что видел нового - жатое. И на P45 и на P65+ и на IQ180 - везде в данных 14 реальных бит.

Справедливости ради, в материалах на сайте PhaseOne ничего про 16-битный АЦП не написано. Все гораздо более обтекаемо, "16-bit OptiColor"...

P.S. Написанное выше - конкретно про PhaseOne. Невозможность имения в этом формате 16-битных RAW-данных вытекает просто из процедуры распаковки. Для других форматов все не так прозрачно.

На картинке - кривая, которая применяется к RAW-данным камеры Sony NEX-C3 при их распаковке. NEX-C3 просто первая попалась под руку, в компрессированных RAW A77 или A900 совершенно такая же по смыслу кривая, немножно отличается в деталях.

После наложения этой кривой, RAW-данные становятся линейными. Соответственно, при упаковке используется обратная кривая, линейная в тенях и полутонах и загибающаяся в светах (последних 3 стопах диапазона). По сути, три верхних стопа диапазона сжали в 1 стоп сигнала.

Где именно происходит процесс сжатия светов из формы кривой (и процедуры распаковки) выяснить нельзя, это может быть и цифровой процесс над линейными данными обычного АЦП и сжатие в нелинейном АЦП или нелинейном предусилителе.

Собственно, ничего плохого в такой компрессии светов нет. От того, что в верхнем стопе будет не 2048 градаций (предполагая 12-битный АЦП), а "всего" около 600 - становится только хорошо, потому что поэкономленные 1400 градаций переезжают на второй и третий стопы сверху (полутона и следующий стоп за ними).

Вот, кстати, интересные картинки на тему (якобы) линейности сенсора камеры

www.maxmax.com/nikon_d700_study.htm. Там еще есть, для D200, D300 и 40D

То есть, для меня вопрос, что именно они меряли (не значения ли в JPEG, судя по максимуму, хоть и написано "raw linearity graphs"), но ступенька в красном в любом разе весьма удивительна.

Update: судя по длинам выдержек, это привет от внутрикамерных шумодавов разных систем.

Периодически в разных местах приходится объяснять довольно очевидное, а временами - просто тихо плеваться, а в дискуссию не влезать, чтобы в десятый раз не писать одно и то же. Надоело, напишу этот пост (помельче разжевав), чтобы потом на него ссылаться.

Несколько тезисов

Сенсор цифровой камеры - он цифровой, считает электроны

Прибывающие фотоны превращаются в заряд с какой-то квантовой эффективностью, вот прямо в штуки электронов. Квантовая эффективность современных сенсоров - порядка 0.5, два фотона в один электрон (зависит от длины волны, для самых синих все много хуже), это уже после байеровских светофильтров.

Емкость одного пикселя (сенселя) - конечна

Один пиксель может накопить не очень много электронов, десятки тысяч. Емкость пикселя определяется его площадью в первую очередь. У Роджера Кларка есть красивая табличка с парой десятков камер Canon/Nikon, у него же описана методика самостоятельного определения характеристик камеры.

После считывания с сенсора, сигнал может быть усилен

Усиление используется, чтобы привести слабый сигнал к удобному для АЦП диапазону.
Заметим в скобках, что цифровые камеры получаются "дважды цифровыми": сначала дискретные отсчеты на сенсоре, потом оцифровка их на АЦП

Динамический диапазон определяется отношением сигнала к шуму

Шумы при этом - это и шум квантования на сенсоре (т.к. число электронов всегда целое) и шум усилителя и тепловые шумы (электроны, возникшие сами по себе, без упавших фотонов) и шум квантования на АЦП.

Update: дописал два абзаца про синий канал, высокие ISO и лампы накаливания. Если не хотите огорчаться, лучше не читайте.

На LibRaw появился новый автор: Dan Margulis. Хочется надеяться, что сотрудничество будет не разовым, но гарантировать я это не могу. Пока же представляем вниманию читателей один текст на двух языках:

Dan Margulis on RAW module

The question that needs an answer is, for what purpose is the module designed. I can think of four different approaches to acquisition.

1. I want the module to do nothing more than open the file without damage. I understand that it will probably be flat and colorless if I do this. I intend to fix the problems in Photoshop.
2. Although I will refine the image in Photoshop, I would like to be able to make quick, obvious moves in the acquisition module to make life easier later.
3. ....

Дан Маргулис: Мысли о назначении и некоторых проблемах конверторов RAW

Вопрос, которым следует задаться в первую очередь, - это место RAW конвертора в цепочке обработки изображения. Иными словами, требуется определить те цели, которые должны быть решены на этапе конвертации RAW-данных. Я могу представить себе 4 различных подхода к определению задач этого модуля.

1. От модуля требуется лишь преобразование RAW-данных без потери качества. Мы отдаем себе отчет в том, что результат будет плоским (малоконтрастным) с ненасыщеными цветами. Для того чтобы вернуть изображение к жизни мы будем использовать Photoshop.
2. ...

Говоря о RAW-данных ("необработанные", "данные прямо с матрицы") большинство фотографов (да и не только фотографов) полагают, что сенсор - это очень простая штука: массив светочувствительных элементов, цветные фильтры, сбоку прикручен АЦП (или несколько). Появляется в рекламных буклетах производителей фраза "мы уменьшили зазор между микролинзами" - вспоминают еще и про микролинзы. Документации то разумной почти нет. Про острую нужду в кривых спектральной чувствительности мы уже писали в статье для Компьютерры, но есть острая нужда не только в этих данных.

Вот, например, "черная рамка" или маскированные пикселы. Они считываются с матрицы, но в финальное изображение - не попадают. Значения считанных оттуда пикселов - это источник данных для выставления уровня черного. Если читать исходные тексты dcraw, то видно, что для большого числа камер Dave Coffin (а за ним - и многие последователи) банально вычисляет среднее по некоему участку черной рамки (или же в последних версиях для некоторых камер делает чуть-чуть сложнее, считая отдельное среднее для четных и нечетных столбцов), затем это среднее вычитается из значений, считанных с активных пикселов и все.

Впрочем, некоторые производители завесу немножко приоткрывают. Вот, скажем, Kodak. В Кодаковских datasheets на сенсоры написано много всего интересного. И если почитать, например, документацию на KAF-50100 (картинка справа взята из нее), то становится понятно, что структура неактивных пикселов - сложная, тут и референс для выставления уровня черного и что-то тестовое и какие-то буферные пикселы.

Мы с Ильей Боргом написали в Компьютерру статью, в которой постарались описать наше видение современного состояния дел с RAW-форматами. Прошло три недели с выхода журнала и, согласно первоначальной договоренности, перепечатываем у себя:

Позволю себе процитировать вводный раздел целиком.

Два пути в никуда: в поисках утраченного смысла

За последние 10—15 лет цифровая фотография вытеснила фотопленку практически из всех традиционных областей применения. Конечным потребителям проданы сотни миллионов цифровых фотокамер, не считая камер, проданных в мобильных телефонах. Столь массовая индустрия не может существовать без стандартов — и таковые, казалось бы, имеются: стандартизованы устройства для хранения данных (flash-карточки) и формат изображений JPEG — наиболее массовый и удовлетворяющий потребности подавляющего числа пользователей.

Однако формат JPEG далеко не всегда удовлетворяет требованиям профессионалов — фотографов, дизайнеров, персонал prepress-бюро, а тем более фотобанков и фотоархивов. Зачастую не удовлетворяет он и требованиям "продвинутых" фотолюбителей. Именно поэтому многие модели фотокамер, обычно позиционируемые производителем как профессиональные и полупрофессиональные, поддерживают, кроме JPEG, и запись изображения в так называемом "формате RAW". У стороннего наблюдателя может создаться впечатление, что RAW — это тоже такой стандартный формат, обеспечивающий лучшее качество — "качество для профи".

В нашем маленьком тексте мы хотим показать, что на самом деле жизнь гораздо сложнее, а положение профессионалов на сегодняшнем цифровом фоторынке не просто ужасно, а совершенно ужасно, и к тому же еще и быстро ухудшается (в то время как у менее притязательных любителей — все отлично).

Как мне кажется, обсуждать данный текст лучше рядом с ним, поэтому комментарии тут я закрываю. LibRaw.SU дает комментировать без авторизации, хотя авторизованым пользователям доступно чуть больше пряников.

Я понимаю, что уже опротивел за последние три дня, поэтому буду краток.

• Поддержка Nikon D90 и P6000, Canon 50D, Sony A900, Panasonic FZ28 и LX3. При этом D90 и A900 поддержаны нормально, а для остальных нет таблиц RGBG-XYZ, цвета могут быть кривоваты (и будут еще апдейты).
• Примитивное подавление бэндинга для камер Canon.

По требованиям французских и немецких трудящихся, была добавлена разнообразная функциональность:

• Обработанное изображение можно получить в виде RGB-битмэпа (ранее только в виде квадрупляев R-G-B-unused)
• Добавлены вызовы для индикации стадий обработки (рисования прогресс-баров) и досрочного прекращения обработки.
• Добавлена работа с профилем камеры/выходным профилем через LCMS
• Вспомогательные вызовы: получение списка поддерживаемых камер, получение информации о версии.
• поддержка работы с картой плохих пикселей и вычитанием темнового кадра.
• поддержка OpenMP для AHD-интерполяции и шумопонижения.
• исправлена одна ошибка в adjust_sizes_info_only

Скачать эту версию можно c сайта LibRaw со страницы downloads в разделе бета-версий.

LibRaw имеет шансы появиться в digiKam, куда оно проникает через libkdegraphics.