Comment la plage dynamique peut-elle être plus grande que la profondeur du capteur?

Cambridge en couleur a un très bon article sur cette. Si le capteur dispose d'un convertisseur A/N linéaire, la profondeur de bits plafonnerait la plage dynamique à 14 EVs comme limite théorique. Cependant, si elle est non linéaire, la profondeur de bits n'est pas nécessairement corrélée. À partir de là, je pense que nous pouvons déterminer que le capteur du K-5 n'a pas de convertisseur A/N linéaire.

Je peux dire, d'après mon expérience personnelle, que ce capteur a certainement une plage dynamique énorme. J'ai réussi à récupérer une image qui était proche de 8 arrêts sous-exposés sur le K-5.

Comment la plage dynamique peut-elle être plus grande que la profondeur du capteur?

La plage dynamique est le logarithme du rapport entre les plus brillants et les plus sombres intensité sur la partie linéaire de la courbe de sensibilité. Il peut y avoir d'autres définitions, mais en général, il est dérivé du rapport de deux intensités, propriétés physiques objectives de la scène. C'est un nombre réel.

Bit-depth est le nombre de bits par canal utilisé pour quantifier la variable continue. Plus de profondeur donne des nuances de gris plus distinctes entre les deux. Il s'agit purement de savoir comment une image est représentée dans la mémoire de l'ordinateur.

La plage dynamique reflète le contraste que le capteur peut enregistrer. La profondeur de bits reflète le nombre de couleurs distinctes auxquelles la caméra peut “donner des noms”. Ou en combien de pièces la caméra peut diviser la gamme. Si une caméra ont été d'une règle, puis la plage dynamique serait le (logarithme du) longueur de la règle, et la profondeur de bits serait le (logarithme du) nombre de points le long de son bord. Vous pouvez diviser la longueur en autant de morceaux que vous le souhaitez. De même, la profondeur de bits ne doit pas être la même que la gamme dynamique.

Si la plage dynamique est S EV, et la profondeur de bit est et, alors cela signifie que la caméra peut enregistrer des scènes avec un contraste au moins aussi grand que

(En fait un peu plus si vous utilisez également la partie non linéaire de la courbe de réponse du capteur). Et vous pouvez théoriquement distinguer

des nuances de gris.

Je possède un appareil photo compact qui peut écrire 12 bits RAW. Malgré la profondeur de bits élevée, sa plage dynamique est très modeste. Vous pouvez imaginer une situation opposée, lorsque le capteur peut enregistrer une scène à contraste élevé, sans surexposition ni sous - exposition, mais si la profondeur de bits est faible, cette scène sera représentée avec peu de couleurs intermédiaires.

Tout d'abord, pour être clair, la plage dynamique a une relation inverse au bruit - un faible bruit (toutes choses égales par ailleurs) conduit à une plus grande plage dynamique. Le bruit provient principalement de l'électronique du capteur (bruit de lecture, bruit de courant sombre), de la nature discrète de la lumière (bruit de photon/tir) et de la conversion de l'analogique au numérique (bruit de quantification).

Les scores de plage dynamique DxO mark sont basés sur la différence entre l'intensité lumineuse requise pour saturer le capteur et l'intensité lumineuse à laquelle le SNR atteint 1: 1 (c'est-à-dire le point auquel le signal est égal au bruit)

On s'attendrait à ce qu'en l'absence de bruit de tir et de bruit de lecture, le DR d'un capteur à réponse linéaire soit égal à la profondeur de bits. Étant donné que le score du K-5 en présence de ces sources de bruit m'indique que le pipeline d'images a un degré modéré de non-linéarité (tous les capteurs ont une non-linéarité inhérente), probablement conçu de cette façon pour augmenter la plage dynamique.

La non-linéarité aide à échapper à la limite de profondeur de bit, bit ce que vous gagnez en gradations dans les ombres que vous perdez ailleurs dans la tonecurve (bien que probablement quelque part moins important). Il n'y a pas une telle chose comme un repas gratuit!

En ce qui concerne le K-5, il est leader de classe à faible sensibilité ISO, qui est déterminée principalement par le bruit de lecture. C'est vraiment génial de voir les fabricants se tourner vers ce domaine et cela mérite amplement l'attention, cependant la plage dynamique à des sensibilités ISO plus élevées est dominée par le bruit des photons qui n'est contré qu'en capturant plus de lumière, de sorte que les grands capteurs auront toujours un avantage ici. Comme certaines personnes tirent principalement ISO400 et au-dessus, il vaut donc la peine de garder cela à l'esprit!

La "plage dynamique" (DR) n'est pas une caractéristique absolue.

La définition la plus grossière de DR est "rapport entre les intensités de gris les plus brillants et les plus sombres que le capteur peut enregistrer très bien".

Le DR d'un capteur numérique est dérivé de deux mesures:

1. intensité d'écrêtage [pour le canal le plus sensible] à une température de couleur donnée (DxO utilise très probablement D65);
2. intensité qui produit une quantité limite de bruit (c'est-à-dire que s'il est plus sombre, le bruit est inacceptable).

Ensuite, vous avez deux façons de calculer DR de l'image numérique.

• Dumb way utilise des données de pixels pour calculer le bruit (mesures" écran " sur le site DxO). Si vous calculez le DR du capteur linéaire avec X bit ADC de cette façon, il ne peut en aucun cas être plus grand que X EV.
• Smart way (qui est le seul moyen possible de comparer des photos d'appareils photo avec une résolution différente) prend en compte la résolution lors du calcul du bruit (mesures"imprimer" sur DxO). Le DR n'est pas limité par L'ADC de cette façon, on peut potentiellement faire une caméra avec un capteur plus grand et le même ADC et il aura une plus grande plage dynamique perçue.

Ainsi, vous ne trouverez aucune caméra dont le DR "écran" exprimé en EVs dépasse la résolution ADC exprimée en bits.

Commentaires sur autres réponses:

À partir de là, je pense que nous pouvons déterminer que le capteur du K-5 n'a pas de convertisseur A/N linéaire.

Il n'y a pas un seul capteur numérique avec conversion A/N non linéaire développé. Chaque conversion tonale effectuée par la caméra (y compris les modes de sortie spéciaux des caméras de cinéma et de la série Sony A7 en particulier) est effectuée à l'aide des données discrètes.

Le Kodak DCS Pro 14N dispose d'un mode de fonctionnement ADC à double pente dans lequel la sortie est linéaire par morceaux.

Étant donné le score de K-5 en présence de ces sources de bruit m'indique que le pipeline d'images a un degré modéré de non-linéarité

K-5 a une réponse parfaitement plate (comme tout autre appareil photo avec probablement la seule exclusion étant Kodak DCS Pro). J'ai mesuré moi-même.

Remarque: DxO Labs ne redimensionne pas ou n'imprime rien pour les mesures "d'impression", ils utilisent plutôt le coefficient de resollution dans les formules. Sidenote: dans ce post " linéaire "n'est pas"logarithmique".