Как фильтр сглаживания влияет на качество изображения, кроме уменьшения муара?

Question

Общепризнанным компромиссом для использования сглаживающего фильтра является то, что он снижает риск появления муара и одновременно снижает потенциальную резкость. Это то, что я видел сам и во многих онлайн-демонстрациях.

Теперь меня удивило то, что DxOMark, который измеряет производительность датчика RAW, теперь разделен на половину между улучшениями и неудачами, протестировав 4 пары камер с фильтром сглаживания и без него:

Nikon D800 против D800E :

95 против 96 баллов на основе 25,3 против 25,6 битов глубины цвета, 14,4 EV против 14,3 EV DR и при слабом освещении 2853 с 2979. Хотя я ожидал, что D800E будет лучше в битовой глубине, я также ожидается это будет лучше в ДР.

Olympus OM-D E-M5 против PEN E-PL5 :

71 против 72 баллов, основанных только на разнице в слабом освещении: 889 против 826.

Pentax K-5 II против Pentax K-5 IIs :

Оба 82 балла с битовой глубиной 23,8 против 23,9, идентичным DR и слабым освещением 1235 против 1208. Опять же, я ожидал отсутствия фильтра сглаживания, чтобы помочь с DR, а также битовой глубиной.

Nikon D5200 против D7100 не используют тот же датчик, но результаты все еще удивляют, учитывая, что D7100 - более новая модель:

Оценка 83 против 84 с идентичной битовой глубиной, 13,7 против 13,9 EV DR и слабой освещенностью 1256 против 1284.

Думая об эффектах фильтра сглаживания, я бы ожидал, что битовая глубина и DR будут лучше без фильтра при низких значениях ISO, когда шум практически отсутствует.

Слабое освещение должно быть обратным, потому что фильтр сглаживания , вероятно, размывает шум выстрела, в то время как шум чтения остается тем же .

Это моя интуиция, однако результаты не коррелируют. Так что на самом деле здесь происходит?

Как наличие или отсутствие фильтра сглаживания может объяснить эти измерения?

Answer 1

То, что вы видите, скорее всего, является результатом изменчивости в условиях эксперимента.

Почти все оценки DXO в некоторой степени относятся к шуму. Динамический диапазон измеряется путем нахождения разницы в освещенности между насыщенностью и точкой, в которой отношение сигнал / шум уменьшается до 1. Показатель чувствительности цвета представляет собой логарифм числа цветов, которые можно различить, два цвета «считаются различимыми, если их разница больше, чем шум ». Показатель слабого освещения - это коэффициент усиления, который может быть применен при сохранении определенного отношения сигнал / шум, поэтому все три упомянутых вами показателя определяются тем, сколько шума производит датчик при определенных обстоятельствах .

На шум влияет температура датчика, которая зависит от того, как долго датчик был активен, и температуры окружающей среды. Все и все могло повлиять на результаты теста, , включая погоду .

Существует также меньшая вероятность изменения образца в датчиках. Или, что более вероятно, от партии к партии - Nikon, вероятно, произведет тысячу единиц D800, затем поменяет фильтры и изготовит сто единиц D800E, а затем вернется обратно. Поэтому, даже если вы сравнили два D800 и два D800E, вы можете найти один и тот же результат.

Вы также можете видеть переменные эффекты калибровки датчика, на производственной линии будут выполнены некоторые шаги для установки соответствующего уровня черного, мощности усилителя и т. Д.

---

Я не вижу оснований ожидать, что динамический диапазон или цветовая чувствительность будут другими на уровне изображения при использовании камеры с отключенным фильтром АА. Фильтр AA не удаляется в этих камерах, вместо этого две части фильтра выровнены по-разному, поэтому они не имеют общего эффекта. Поэтому свет проходит через одинаковое количество одинаковых материалов в любом случае. Единственное различие между камерами с фильтром АА и камерами «без» происходит на уровне пикселей.

Оптика не может уменьшить шум (кроме как за счет увеличения количества света), ни фильтр AA, ни дифракция, ни мягкая линза не уменьшают шум выстрела на уровне изображения . При использовании фильтра АА каждый фотон будет случайным образом попадать на любой из четырех пикселей.

Я говорю на уровне изображения, потому что одна точка света, проникающая через невероятно острый объектив, приведет к четырем шумным пикселям на изображении с камеры АА, но на один менее шумный, более яркий пиксель на изображении без фильтра АА (из-за собирать в 4 раза больше фотонов). Однако со временем вы добавляете эффекты для всех точек света на изображении, результаты отменяются, и вы получаете общий уровень шума.

Answer 2

Динамический диапазон не должен быть затронут вообще. В отличие, скажем, от размытия, вызванного положением объектива, оптический фильтр нижних частот расположен непосредственно над датчиком. Индуцированное размытие происходит на уровне пикселей, и, по существу, вспышка отсутствует (за пределами однопиксельного или дробного пиксельного разброса). При тестировании динамического диапазона обычно используют ступенчатый клин со значительно более низким разрешением на датчике, чем один или два пикселя (больше порядка 5-6% от размера датчика), так что области черные (или, скорее, критические "минимально отличающиеся от черных") не будут затронуты более светлыми тонами , кроме как прямо на границе между этим клином и следующим . По той же причине вы не должны ожидать разницы в битовой глубине между двумя камерами с одним и тем же датчиком по модулю OLPF; Размеры лунок по-прежнему одинаковы, улавливание фотонов имеет ту же эффективность, и используются те же аналого-цифровые преобразователи.

Эффекты только , которые должны быть измеримыми (кроме обычных вариаций от камеры к камере), - это увеличенная частотная характеристика (что переводится в повышенную резкость с учетом эффекта мозаика Байера) и, в зависимости от того, как устроена камера, небольшое увеличение чувствительности (дробный T-стоп).