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科普:RAW照片色彩深度越高畫質就越好?

2019/9/25 11:01:41來源:愛活網作者:Napoleon責編:騎士評論:

最近網絡上泄露了疑似尼康Z8說明書截圖,截圖指出新相機支持16bit深度的RAW格式照片,假若成真Z8將會成為首款支持16bit RAW的全幅相機。色彩深度(depth,單位bit/位)是RAW照片一個重要指標,其數值越高,理論上色彩越豐富、動態范圍越寬廣,那色彩深度能否與畫質畫等號?

疑似Z8說明書,新相機支持16bit RAW和60-80%高壓縮率RAW

要了解深度對RAW畫質影響必須從數碼相機成像原理說起,當光線穿越鏡頭后,會被CMOS傳感器上的光電二極管轉換為電信號,接下來電信號會被放大,在ADC(模數轉換器)上進行模數轉換,變成數字信號,經歷第一次“bit”。

采樣精度(單位bit)是ADC的重要參數,其數值越高性能越好,我們常說的傳感器多少bit輸出正是指ADC采樣精度。在CMOS傳感器上采樣精度決定了色彩數量與理論動態范圍,假若采用拜爾陣列,12bit的ADC支持68.68億種顏色以及12檔動態范圍,在精度提高到14bit后,支持4.39萬億種顏色以及14檔動態范圍。以今天顯示設備與打印水平,12bit足以滿足使用,更高的精度是為了擴展動態范圍。要注意的是,決定一塊傳感器動態范圍是光電二極管的信號與噪聲比值,ADC好比一扇門,動態范圍是身高,身高是多少人所決定的,ADC只能起到限高的作用,為了方便同行我們會把門做得比人更高,相機同理。

在今天,中畫幅相機已用上16bit ADC,全幅、APS-C畫幅相機普遍使用14bit ADC,M43、1英寸大多使用12bit ADC。ADC的精度不是恒定的,在輸出視頻時往往會將14bit降低12bit甚至是10bit,以提高輸出速度,因此同一臺相機的視頻動態范圍往往不如照片。在CMOS傳感器輸出數字信號后會進入DSP處理,經歷第二次“bit“,一般來說處理器的處理精度與ADC精度相同,這樣不影響畫質,也有助于控制DSP成本,避免浪費性能。

在經過DSP去拜爾、白平衡調整、去摩爾紋一系列處理后,數字信號會被封裝成RAW或JPG格式照片。JPG格式經過高度壓縮、銳化,深度只有8bit,完全經不起后期處理,高“bit“指的RAW才能展示相機的畫質。相信攝影愛好者都知道RAW是一種未經處理、未經壓縮的照片儲存格式,它有多種封裝格式,比如Adobe的DNG,尼康NEF,佳能CRW。事實是相機RAW照片都經過了處理,比如說去熱噪聲,在經過壓縮后RAW照片的動態不再受到色彩深度限制,最典型的例子莫過于ARRI Alexa系列與松下GH5S。

DNG是Adobe推廣的RAW格式

Alexa使用的是ALEV III CMOS傳感器,在成像時兩組14bit ADC分別以高增益、低增益方式同時輸出信號,兩個信號會被機內精度高達16bit的數字處理器進行HDR合并、猜色,輸出動態范圍超過15檔的圖像,最后儲存在色彩深度只有12bit的ARRIRAW當中。而GH5S的RW2(松下的RAW格式)色彩深度達到了14bit,可限于12bit的傳感器,照片動態范圍只有12檔左右。

Alexa的是ALEV III CMOS傳感器

可見RAW照片的色彩深度與畫質沒有絕對關系,色彩深度數值越高(bit值越高)只代表動態范圍可能越高,但色彩深度過低一定會降低畫質,同樣道理也適用于視頻Log。而且隨著相機連拍速度、像素數量飛速增加,儲存壓力變得空前巨大,近乎無損畫質又能減小照片尺寸的壓縮RAW技術變得極為重要,16bit RAW照片固然是好,可RAW壓縮技術同樣重要。

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關鍵詞:RAW,照片

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