Berapa banyak bit data yang biasanya ditangkap oleh sensor kamera digital?

11

Dalam komentar pada pertanyaan ini seseorang menyarankan bahwa sensor kamera biasanya hanya menghasilkan 12-14 bit data. Saya terkejut karena itu berarti bahwa 24 bit warna hanya berguna untuk melakukan manipulasi foto (di mana bit yang ditambahkan mengurangi kebisingan yang diambil dari interpolasi nilai tengah berulang kali melakukan banyak manipulasi).

Adakah yang cukup tahu tentang sensor kamera untuk dapat secara sah menjawab klaim 12-14 bit? Jika demikian, apa pengkodean yang khas?

raw sensor bit-depth John Robertson
sumber
Saya minta maaf kepada Itai dan Guffa, karena saya pikir ketiga jawaban itu sangat menarik, dan terima kasih atas komentar yang mengikuti Guffas, jawab mattdm dan Matt Grum. Saya berharap saya bisa memilih mereka semua.
John Robertson

Jawaban:

12

Photosites dari sensor digital sebenarnya adalah perangkat analog . Mereka tidak memiliki kedalaman sedikitpun. Namun, untuk membentuk gambar digital, konverter analog-ke-digital (konverter A / D) mengambil sampel sinyal analog pada kedalaman bit tertentu. Ini biasanya diiklankan dalam spesifikasi kamera - misalnya, Nikon D300 memiliki konverter A / D 14-bit .

Tetapi perlu diingat bahwa ini adalah per saluran , sedangkan warna 24-bit biasanya berarti 8 bit per saluran. Beberapa format file - dan ruang kerja - menggunakan 16 bit per saluran sebagai gantinya (untuk total 48 bit), dan beberapa menggunakan bahkan lebih dari itu.

Ini sebagian sehingga presisi ekstra dapat mengurangi akumulasi kesalahan pembulatan (seperti yang Anda catat dalam pertanyaan Anda), tetapi itu juga karena penglihatan manusia tidak linier, sehingga ruang warna yang kami gunakan cenderung juga tidak. Beralih dari kurva linier ke "gamma terkompresi" adalah operasi yang merugi (lihat salah satu dari beberapa pertanyaan tentang file mentah ), jadi memiliki lebih banyak bit berarti lebih sedikit kerugian, yang lebih baik jika Anda berubah pikiran tentang pemaparan / kurva dan tidak tidak dapat mengakses file RAW lagi.

Silakan Baca Profil Saya
sumber
7

Kebanyakan chip sensor hanya merekam satu komponen warna per piksel, jadi satu piksel dapat berisi misalnya 14 bit data untuk intensitas hijau.

Pixel diletakkan dalam kotak di mana 50% piksel merekam data hijau, 25% merah dan 25% biru:

RGRGRGRGRGRGRGR
GBGBGBGBGBGBGBG
RGRGRGRGRGRGRGR
GBGBGBGBGBGBGBG
RGRGRGRGRGRGRGR

Ketika data ini dikonversi ke RGB, dua komponen warna per piksel diinterpolasi dari informasi dalam piksel di sekitarnya. Sebuah piksel yang menyimpan informasi hijau misalnya memiliki dua piksel tetangga yang menyimpan data merah dan dua memegang data biru, yang digunakan untuk membuat nilai RGB.

Jadi, 14 bit per piksel data RAW menghasilkan 42 bit per piksel data RGB. Tentu saja, data yang diinterpolasi kurang akurat, tetapi Anda biasanya memprosesnya ke RGB 24 bit.

Guffa
sumber
42 bit atau 56 (2 × G)?
Silakan Baca Profil Saya
1
Setiap piksel RGB dibuat dari rata-rata tertimbang yang berpotensi banyak piksel sehingga Anda tidak bisa hanya mengalikannya dengan 3 (atau 4) untuk menentukan berapa bit data warna yang Anda dapatkan. Jika Anda ingin berbicara tentang bit informasi warna maka secara eksperimental Anda mendapatkan sekitar 22 bit dengan DSLR khas
Matt Grum
1
@ Matt Grum: Ya. Angka sederhana memberi tahu Anda berapa banyak bit data yang Anda miliki, tetapi Anda berakhir dengan informasi yang jauh lebih sedikit .
Silakan Baca Profil Saya
4

Hati-hati untuk tidak membingungkan kedalaman bit per-pixel dan kedalaman bit per-komponen.

Output dari sensor digital hampir selalu antara 10 dan 14-bit per-komponen pada skala linier. Itu akan memberi warna antara 30-bit (1 miliar) dan 42-bit (4 trilyun) per-pixel.

Situs DXOMark mengukur hal ini menggunakan skala yang dinormalisasi (dijelaskan dalam kertas putih mereka) dan menerbitkan bit-depth per-pixel yang menyebabkan noise yang cenderung menghancurkan bit orde rendah. Berdasarkan temuan mereka full-frame, DSLR dapat mencapai 24,7 bit-per-pixel sedangkan kamera format menengah mencapai 26-bit. Untuk kamera yang dipangkas sensor, 23,8 bit adalah maksimum saat ini.

Itai
sumber
0

Kamera DSLR saat ini unggul pada output 14-bit. Beberapa kamera format medium mengklaim output 16-bit, tetapi telah diperdebatkan oleh berbagai orang ( seperti situs dpBestflow ASMP ) bahwa peningkatan kedalaman bit antara 14 bit dan 16 bit sebenarnya menghasilkan gambar yang lebih baik.

ahockley
sumber