Có bao nhiêu bit dữ liệu thường thực sự được chụp bởi cảm biến máy ảnh kỹ thuật số?

Trong một bình luận về câu hỏi này, có người cho rằng các cảm biến camera thường chỉ xuất ra 12 - 14 bit dữ liệu. Tôi đã rất ngạc nhiên bởi vì điều đó có nghĩa là 24 bit màu chỉ hữu ích khi thực hiện thao tác ảnh (trong đó các bit được thêm vào làm giảm nhiễu mà người ta thu được từ việc nội suy các giá trị trung bình liên tục thực hiện nhiều thao tác).

Có ai biết đủ về cảm biến máy ảnh để có thể trả lời chính thức yêu cầu 12-14 bit không? Nếu vậy, mã hóa điển hình là gì?

Các hình ảnh của một cảm biến kỹ thuật số thực sự là các thiết bị tương tự . Họ không thực sự có một chút chiều sâu. Tuy nhiên, để tạo thành một hình ảnh kỹ thuật số, bộ chuyển đổi tương tự sang số (bộ chuyển đổi A / D) lấy mẫu tín hiệu tương tự ở độ sâu bit nhất định. Điều này thường được quảng cáo trong thông số kỹ thuật của máy ảnh - ví dụ, Nikon D300 có bộ chuyển đổi A / D 14 bit .

Nhưng hãy nhớ rằng đây là trên mỗi kênh , trong khi màu 24 bit thường có nghĩa là 8 bit trên mỗi kênh. Một số định dạng tệp - và không gian làm việc - thay vào đó sử dụng 16 bit (cho tổng số 48 bit) và một số sử dụng thậm chí còn nhiều hơn thế.

Điều này là một phần để độ chính xác thêm có thể giảm các lỗi làm tròn tích lũy (như bạn lưu ý trong câu hỏi của bạn), nhưng đó cũng là do tầm nhìn của con người không tuyến tính, và do đó, không gian màu chúng ta sử dụng có xu hướng không phải là một trong hai. Chuyển từ đường cong tuyến tính sang "nén gamma" là một thao tác mất dữ liệu (xem một trong một số câu hỏi về tệp thô ), do đó, có nhiều bit hơn đơn giản có nghĩa là mất ít hơn, sẽ tốt hơn nếu bạn thay đổi suy nghĩ về phơi sáng / đường cong và don Không còn quyền truy cập vào tệp RAW nữa.

Hầu hết các chip cảm biến chỉ ghi một thành phần màu trên mỗi pixel, vì vậy một pixel có thể chứa ví dụ 14 bit dữ liệu cho cường độ xanh.

Các pixel được đặt trong một lưới trong đó 50% pixel ghi dữ liệu xanh lục, 25% đỏ và 25% xanh lam:

RGRGRGRGRGRGRGR
GBGBGBGBGBGBGBG
RGRGRGRGRGRGRGR
GBGBGBGBGBGBGBG
RGRGRGRGRGRGRGR

Khi dữ liệu này được chuyển đổi thành RGB, hai thành phần màu trên mỗi pixel được nội suy từ thông tin trong các pixel xung quanh. Ví dụ, một pixel chứa thông tin màu xanh lá cây có hai pixel lân cận chứa dữ liệu màu đỏ và hai pixel giữ dữ liệu màu xanh lam, được sử dụng để tạo giá trị RGB.

Vì vậy, 14 bit cho mỗi pixel dữ liệu RAW tạo ra 42 bit cho mỗi pixel dữ liệu RGB. Tất nhiên, dữ liệu được nội suy ít chính xác hơn, nhưng bạn thường xử lý nó xuống còn 24 bit RGB.

Cẩn thận không nhầm lẫn độ sâu bit trên mỗi pixel và độ sâu bit trên mỗi thành phần.

Đầu ra của cảm biến kỹ thuật số hầu như luôn nằm trong khoảng từ 10 đến 14 bit cho mỗi thành phần trên thang đo tuyến tính. Điều đó sẽ cho màu giữa 30 bit (1 tỷ) và 42 bit (4 nghìn tỷ) mỗi pixel.

Trang web DXOMark đo lường điều này bằng cách sử dụng thang đo chuẩn hóa (được giải thích trong sách trắng của họ) và xuất bản độ sâu bit trên mỗi pixel, tính đến nhiễu có xu hướng phá hủy các bit bậc thấp hơn. Dựa trên những phát hiện toàn khung hình của họ, máy ảnh DSLR có thể đạt 24,7 bit mỗi pixel trong khi máy ảnh định dạng trung bình đạt 26 bit. Đối với máy ảnh cảm biến bị cắt, 23,8 bit là mức tối đa hiện tại.

Máy ảnh DSLR hiện tại đứng đầu ở đầu ra 14 bit. Một số máy ảnh định dạng trung bình yêu cầu đầu ra 16 bit, nhưng nhiều người đã tranh luận ( như trang dpBestflow của ASMP ) rằng việc tăng độ sâu bit giữa 14 bit và 16 bit thực sự tạo ra hình ảnh tốt hơn.