... И снова RAW ...

Тедди Беа, я если и поясничаю, то уж - без зла, просто чтоб вы все немного расслабились (повторяю ж все время, что форум для меня - как пивбар, это ж не совещание. Правда (опыт жизни) с теми, с кем пиво пьешь, обычно более серьезные дела решаешь, чем с теми, с кем совещаешься...)
Кстати; Ваши статьи на ф-центр мне очень хорошо помогли в некоторых очень важных вопросах цифровой фотографии разобраться.
Так что вы тут, в этом форуме, чаще появляйтесь ;)

медведь пришел и всех съел.


> Главная ошибка в высказанных выше рассуждениях, на
> мой взгляд, в том, что уровень квантового шума в
> светах максимален, а в глубоких тенях он стремится к
> нулю (как и уровень сигнала),
,...
> А вот в тенях квантовый шум является одним из
> наиболее слабых источников шума, уступая тепловым
> шумам, шумам считывания, предусилителя, АЦП и т.п.


интересные выводы, я думал что основные шумы - это как раз температурные и усиления. и что они от собственно яркости в каждой точке мало зависят... иначе бы при снимке с закрытой крышкой объектива шумов бы не было вообще, а они имеют место быть.

"Неужели все, что написано до меня - понятно, а вот именно мое - никак?"

ТэдиБер, ты не обижайся, но да, никак. Проблема, понимаешь: тут на всем форуме от силы полдюжины человеков могуть тебя понять по полной програме. Не стану тыкать в их пальцем, а то ищо обидяться. А остальным надо подробно объяснять немного подробнее, што такое квантовый шум, и што такое по-пуасону, откелева взялось N, а, заодно уж, и ХК, которое может и должно быть понятно всякому фотографу, однако ж... Я открою одну тайну: вот енто дБ и вся математика, за ним стоящая, оно изучаеться в технических институтах-университетах. Многие фотографы, может быть даже большинство, оно не получило соответствущего образования.

Панимашь, почти кажный может стебаться на том или ином жаргоне, малодоступном масам. Но тады уж не надо на масы пенять, што они ухмыляються. Я енто совершено серьезно говорю, как Баба Яга ТедиБеру.

> минус одины убрать и всё будет тогда правильно.

а зачем его убирать? с ним вроде как правильнее ;) максимальная амплитуда кодируется чиселком из всех единичек.

> И вообще я говорю о _нелинейном_ 8 битном представлении (см.выше)


а оно еще и нелинейно? ужас какой ;)
а впрочем фигня. в конечном счете A (Amax, Anoise etc.) может быть нелинейной (но монтонной, надеюсь?) функцией амплитуды. ситуацию это не сильно меняет вроде бы.

> информативность бита это что такое: это насколько
> различаются множества значений сигнала при условии
> что данный бит равен 0 и при условии что он равен 1.

ага. для простоты скажем так, вероятность того, что значение принадлежит одному множеству, а не другому для этого бита может быть отлична от 50% даже если бит сильно "младше" уровня шума. на практике: если у вас есть фотография шахматной доски и вы к ней добавите шум такой же амплитуды, что и яркость белых клеток, вы все равно увидите фотографию шахматной доски. я даже подозреваю, что вышеупомянутая вероятность отлична от 50% для любого бита и любого уровня шума. хотя могу и ошибаться.

Есть ещё важный момент, о котором здесь, почему-то, никто не вспомнил.
Для мозга весьма важна насыщенность рассматриваемого изображения деталями, пристальное рассматривание инициируется только если картинка "густая". Поэтому даже совершенно бесполезные вещи, пленочное зерно или цифровые шумы, задерживают внимание. Конечно, не доходя до уровня, когда они раздражают. Гладкая, излишне вычищенная фотография кажется пустой, глаз по ней скользит. Соответственно, всегда нужна правильная пропорция между шумами и полезным изображением. У цифры, правда, при большом количестве пикселей матрицы структура шумов не такая, как у пленочного зерна. Кто-то видит в этом плюсы, кто-то минусы. Ну и, конечно, ни один шумодав идеально не различает мелкие детали (особенно построенные без явной логики), а значит, хорошо обработанное, с точки зрения некоторых любителей, изображение потеряет детализацию по любому. Особенно актуально при невысоком контрасте.

2 KaraNagai:

TB>> А вот в тенях квантовый шум является одним из
TB>> наиболее слабых источников шума, уступая тепловым
TB>> шумам, шумам считывания, предусилителя, АЦП и т.п.

KN>интересные выводы, я думал что основные шумы - это как раз
KN>температурные и усиления. и что они от собственно яркости в
KN>каждой точке мало зависят... иначе бы при снимке с закрытой
KN>крышкой объектива шумов бы не было вообще, а они имеют место быть.

Снимая с закрытой крышечкой, Вы измеряете уровень шумов в самых глубоких тенях. Здесь, как я и написал, квантовый шум имеет ничтожный вклад по сравнению с

остальными видами шума.

2 ssj:

ssj>Но ведь при достаточном разрешении станет означать?
Конечно. Так и при просмотре цифрового снимка мы практически никогда не разглядываем отдельные пикселы

ssj>Совсем не так предлагалось обрезать. А обрезать по уровню шума для конкретного значения отсчёта.
ssj>Т.е. если занято 16 бит то отрезаем 8 младших. Если занято 10 бит то отрезаем 5 младших. и т.д.
ssj>То есть это будет гамма-кривая фактически, как раз вида sqrt(x).

А вот здесь получается логическая ошибка. Обрезать мы можем либо все младшие биты (использовав АЦП с
меньшей разрядностью), либо ничего, если хотим передать детали в тенях. Или нужно встроить в схему
некий компаратор, который будет отслеживать значения сигнала, и, анализируя их, отрезать требуемое
количество бит?
На самом деле, это не задача оцифровки, а задача кодирования и передачи сигнала.
Причем давным-давно решенная задача.
Когда-то, лет 20 назад, когда на замену помехонеустойчивым системам передачи с частотным разделением каналов
разрабатывались первые цифровые системы передачи речи с временным разделением каналов, действительно,
встал вопрос об оптимальности передачи речи минимально-необходимыми для обеспечения требуемого качества
11-12-ю битами. Мало того, что вычислительные системы работают с байтами, то есть, словами, кратными 8 битам,
так еще и эффективность использования канала при 12-разрядных отсчетах получается небольшой. Кроме того, при
12-разрядной передаче имела место явная избыточность: слабые сигналы оцифровывались с большим шагом
квантования (по сравнению с сигналом), а для более мощных сигналов этот шаг квантования был слишком маленьким,
для сильного сигнала мы практически попусту тратили младшие биты, получая для такого сигнала огромное,
засоряющее канал передачи лишними отсчетами, отношение сигнал/шум квантования, а для слабых сигналов при
8-разрядной оцифровке шаг квантования превышал бы уровень полезного сигнала.
Для справки: шум квантования = |оцифрованный_сигнал - реальный_сигнал|
Поэтому международный совет электросвязи принял стандартом 8-разрядную передачу с качеством 11-12-разрядной.
Это достигалось за счет использования АЦП с нелинейной (а именно, логарифмической) характеристикой,
что давало в теории _одинаковое и постоянное отношение сигнал/шум_квантования во всем диапазоне возможных
уровней сигналов (динамическом диапазоне). Чтобы не усложнять схемы, логарифмирование на самом деле не
производилось, а амплитуды сигнала были разбиты на секторы, в каждом из которых использовался свой шаг
квантования: маленький для слабых сигналов и большой - для сигналов с большой амплитудой, а старший бит
определял знак. Поскольку между Америкой и Европой всегда существовали прения в деталях реализации, на
самом деле родилось два псевдологарифмических закона, известных сейчас как A-Law и u-Law (буква мю).
Именно таким способом производится кодирование сигнала во всех системах передачи и коммутации речи на
сегодняшний день. На заре компьютеров, еще до появления на сцене Creative Labs, были попытки использовать
логарифмическое квантование сигнала и в компьютерной звукозаписи. Энтузиасты собирали логарифмические
АЦП, подключаемые к параллельному порту (я этим тоже баловался), существовали программы, которые
позволяли записывать и редактировать звук в таком формате (звучание, естественно, было лучше, чем у
8-разрядных звуковых карт). А потом все это стало ненужным. Появились недорогие звуковые карты, сначала 8-
разрядные, потом 16-разрядные, и стоимость обычных, линейных АЦП стала "копеечной" (в том числе и 16-разрядных)
и логарифмическое кодирование полностью потеряло смысл. Однако в телефонии оно осталось, и своих позиций сдавать
не собирается по одной простой причине: гораздо проще поставить 12- или даже 16-разрядный АЦП и пересчитать
полученные значения в 8-разрядные логарифмические, чем расширить в 1.5 раза полосу канала связи.

Почему я так подробно остановился на логарифмических АЦП? Потому, что, если Вы предлагаете "обрезать биты в
зависимости от значения отсчета", то это означает не что иное, как использование логарифмической зависимости
для АЦП, которая, действительно, дает выигрыш в требуемой разрядности кодирования сигнала. Именно кодирования,
так как саму оцифровку гораздо проще и дешевле сделать стандартным, линейным 12-14-разрядным АЦП.
А в чем же выигрыш?
Каналов связи, которые надо (и это будет выгодно) уплотнять (USB и FireWire?) я не вижу. Конечно, можно сэкономить
немного места на флэш-картах при записи RAW файлов. Подобный метод вполне можно рассматривать как алгоритм
сжатия с потерями (но с сохранением постоянной относительной ошибки квантования). Но их и без этого те, кто хотел
сжать RAW - сжимают (причем, без потерь), а кто не хотел - до сих пор пишут 12-разрядные отсчеты в 16-разрядные
слова (хотя затраты на упаковку несравнимо ниже, чем требуются для логарифмического пересчета).

Математики, .ля

< mov eax,table[eax*2]
Это означало бы необходимость хранения в прошивке лишних 64кБайт таблицы преобразования (причем, скорее всего, ее, как и код сначала придется загрузить в ОЗУ, которое тоже должно быть расширено на эти 64кБ). А ведь для многих производителей (Olympus, Fujifilm, Minolta) лень даже два полуторабайтных отсчета в три байта запихивать, что не требует даже организации таблицы. О чем, собственно, я и написал выше.
Кроме того, я лично не вижу смысла в использовании сжатия RAW с потерями, если существует возможность сжатия без потерь, причем не обязательно относительно сложным алгоритмом lossless Jpeg, использующимся в камерах Canon/Nikon, но и простейшей записью двух полуторабайтовых отсчетов 12-разрядного сигнала тремя байтами вместо двух 16-разрядных слов.

Что до разрядности используемых АЦП, так по мне, лучше иметь в камере качественный 12-разрядный АЦП с ошибкой 0.5LSB (с обрезанными АЦП уровнями ниже 16 фотоэлектронов, считающихся шумовыми), чем 12-14-разрядными АЦП от Sony с ошибкой до 2-3 LSB на рабочей частоте (можно почерпнуть из pdf'ов на сайте Sony). В некоторые свои камеры Sony, действительно, ставила 14-разрядные АЦП, вероятно, чтобы избавиться от традиционной схемы регулируемого предусилителя (изменение ISO), реализованного в стандартной обвязке к матрицам, и вносящего дополнительные шумы. Конечно, и в этом случае младшие биты на ISO 800 содержали только шум.
На мой взгляд, качественного 12-разрядного АЦП для современных DSLR вполне достаточно. Имея, к примеру, порог насыщения ячейки 64,000 фотоэлектронов, точность оцифровки сигнала АЦП составит 0.5LSB = 8 фотоэлектронов. Общий шум ячейки, включающий тепловые шумы, шумы переноса и предусилителя, как правило, оказывается не менее 10-16 фотоэлектронов. Смысла повышать разрядность до 14 и получать точность в 2 фотоэлетктрона я не вижу. Кстати, в камере S3 Pro, действительно, установили 14-разрядный АЦП - это цена расширенного вчетверо ДД за счет использования низкочувствительных R-ячеек (и повышенных требований к точности совмещения уровней S- и R- ячеек).

Насчет Минольты А1 можете не сомневаться в линейности используемого в ней АЦП (но я сомневаюсь, что в компакты будут ставить дорогие и качественные АЦП с малой ошибкой квантования - ведь гораздо проще поставить дешевый АЦП бОльшей разрядности, о чем и протрубить в рекламной кампании).

К вопросу о том, почему везде, где только можно используются линейные АЦП - можете просто поискать у производителей, например, Sigmatel, готовые нелинейные АЦП с требуемыми параметрами, а если вдруг таковые найдутся, поинтересоваться ценами. Вероятно, после этого Вы поймете конструкторов, использующих стандартные, выпускаемые массово (оттого и недорогие) детали.
Кроме того, сдается мне, что очень многие поборники наличия RAW формата отвернулись бы от камеры, в которой RAW сжимается до 8 логарифмических разрядов с потерями младших разрядов, несмотря на экономию места на флэш-карте (испортить снимок в редакторе всегда успеется, а вот сохранять все же хочется максимально точную копию сигнала). Кстати, дизеринг здесь также важен: имея бОльшую точность отсчетов, можно гораздо точнее получить среднее значение яркости и/или цветности области, и даже разглядеть некоторые детали на фоне мелкозернистого шума.