关于DC中采样位数与曝光宽容度关系的研究

buddha

[这个贴子最后由buddha在 2004/10/20 06:12pm 第 1 次编辑]

一般的DC均采用 12bit ,甚至 16bit的CCD采样, 而实际上,保存为计算机色彩时(特别是Jpeg格式),只能保存 8 bit .
也就是说,CCD 每色彩采样一般是 12bit x 3= 36bit
而RGB 的真彩图象是只能表现 8 x3 = 24bit
那多余的 4 bit 是否有意义呢? 下面专门对此进行专项研究.
显然此项研究内容只和DC机器的软件处理相关,和硬件并没有任何关系, 除非有DC采样时就扔掉了多余的4位.

buddha

[这个贴子最后由buddha在 2004/10/20 02:00pm 第 1 次编辑]

下面还是以 KODAK DCS3C 为例.
从对其硬件的研究表明, DCS3C 的CCD输出为 12bit , 采样也确实为 12.bit 而且,
其保存的文件(kodak tif 未处理的原始信息)而确实是 12bit .
下面我们看看, 12bit 到底带来了啥好处.
用kodak 自身的处理软件,分别用 8bit 和 12 bit 输出,看看图象是否有影响.
为判断其和曝光宽容度的影响,这里分别用 曝光 -2, 0 , +2 各一张做比较.
为便于比较,亮度范围同步扩展到适当值,但未做其他任何调节, 真实的亮度和范围每个有
说明.

buddha

曝光不足 2 级, 平均亮度: 44 , 标准偏差 14

buddha

曝光正确, 平均亮度: 103 , 标准偏差 33

buddha

曝光过度 2 级, 平均亮度: 202 , 标准偏差 45

buddha

[这个贴子最后由buddha在 2004/10/20 02:10pm 第 2 次编辑]

看到这里,大家就发现, 8bit 和 12bit 没有一丁丁点的区别啊 ???
注意: 前面的测试下面标的亮度数据和偏差数据只有一组,是因为 8 bit , 和 12bit 完全一样,所以只标了一组数据.

但真实结果是否确实如此呢? 未必,请继续看下面的测试.
如果,我们不用kodak 的处理程序,而直接读取其TIF源文件(RAW)信息的话,结果会如何呢?

buddha

[这个贴子最后由buddha在 2004/10/20 04:49pm 第 6 次编辑]

看下表:
-2 exp :   亮度:  7    标准偏差: 3
  0 exp :   亮度: 26    标准偏差: 12
+2 exp :   亮度: 116   标准偏差: 52

前面的对比数据:
-2 exp :   亮度:  45    标准偏差: 14
  0 exp :   亮度: 103    标准偏差: 33
+2 exp :   亮度: 202    标准偏差: 45
大家注意: 在 曝光不足或正确时,KODAK的处理程序提升了动态范围,但在曝光过度情况下,KODAK的处理程序反而缩小了动态范围 !
这种情况有两种可能:
1. 该机器的CCD感光曲线所致, 在曝光过度区域的曲线平缓趋于饱和,亮度提高,动态下降.
2. KODAK 的处理程序算法有错误.
倒底是那种情况呢? 晚上再继续发布研究数据.

gzl

。。。呵呵！真正的大师级文章！
---坐下来慢慢听讲。。。。：）

buddha

继续说,在曝光过度情况下,KODAK的处理程序反而缩小了动态范围的事情
看图,原来色阶左边有大量无效空白!
众所周知,FUJI DC在数据处理上,总是尽量处理出令人满意的图象.
而看来KODAK在处理上比较追求真实,并不刻意去矫正曝光过度问题.
结果图象象隔了层纱,亮度动态范围也就大大下降了!
本来这无可非议,对科研等领域来说,保留真实性往往更重要,再者顶多后期PS下,
做个自动对比度也就可以了......
但对目前正在研究的宽容度问题来说,这是个BUG!

buddha

从色阶图看,左边空大约是 64 , 也就是说,有效位只有 7 位 , ,前面数据中平均动态为 45 是很正常的.
实际上,调节色阶(不会导致信息损失)后动态提高到 60 .
一个RGB标准图象能显示 256x256x256 = 1677 万种色彩,
而现在这图象只能显示 128x128x128 = 210 万种色彩了.
当然对人眼来说,分辨不出有任何区别,但毕竟图象损失了数据.
是否必须损失呢?并不是.因为原来图象是 36bit 的,支持的色彩远远超过 1677万,
如果使用12bit处理的话,本次色阶调节将不会产生任何影响.
那要怎样才会产生人眼可觉察的色彩损失呢?