双优先编码器_掌握双原生 ISO,提升动态范围
其實對于設備規格的爭議,始終沒有一定的答案或對錯,不少人執著于更高的畫素,但對于務實的影像工作者來說,更在意的會是色彩科學或是編碼器、純凈度、幀頻…等等。而不久的將來,可能將多出一個讓人考慮的主要因素,那就是「雙原生 ISO」。
以往的光線控制,都優先以快門與光圈決定,ISO 能低就低,免得影響到影像的純凈度。一般人認為:ISO 是感光組件對于光線的靈敏度。其實更確切的來說,它是感光單位感受到光線撞擊后的增益值(Gain)。
單一與雙原生 ISO 的訊號處理方式
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單原生 ISO
傳統攝影機的感光組件都是單原生 ISO。
當感光元件接收到光線后,會先經過一個模擬放大器(這決定了原生的 ISO)進行放大與降噪處理,再將其送至 ADC (Analog to Digital Converter,模擬轉換器)轉換為數字訊號后,再經過數字訊號放大器,依相機當時設定的 ISO 進行數字增減益(Gain)。
因模擬訊號的增益值是固定的,若曝光不足,就得完全仰賴數字訊號的增益,效果當然沒有前面模擬轉換器的效果好,而且同時也會放大處理過程中因為電流而產生的噪訊。這也是為什么當我們拉高攝影機的ISO時,畫面的純凈度會受到影響的原因。
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雙原生 ISO
在具備雙原生 ISO 能力的條件下,當你切換至高 ISO 的模式,光的訊號會經過「第二組」較強的模擬轉換器(也就是第二原生 ISO)進行放大與降噪,接著才送到 ADC 進行數字訊號生成,最后才進行數字訊號的 ISO 增減益。
因此在光線不足的狀態下,有了第二個較高的原生 ISO 可選擇,對于數字訊號再增益時的噪訊壓力,可說是減少許多。
所以具備雙原生 ISO 的攝影機,相較于傳統攝影機,多了高原生 ISO 的加持,對于低光環境拍攝下的高 ISO 噪訊抑制,將會比平??繑底衷鲆嫣嵘?ISO 的攝影機表現更好。
雙 ISO 如何影響動態范圍
例如:BMPCC 4K 具備了雙 ISO 的設計,當機身的 ISO 調高時,就會自動采用較強的模擬訊號增益器,也就是從原生的 ISO 400 切換至原生的 ISO 3200。而此切換,除了影響到噪訊程度,也會影響到動態范圍。
在下面的圖表中,可以看到 BMPCC 4K 在各 ISO 值時的動態范圍。中間的分線就是所謂的中間灰(middle gray),線以上的米白區塊以及線以下的橘色區塊,分別代表了亮部與暗部的動態范圍。從圖表可見在不同的 ISO 值中,動態范圍的表現也不盡相同。
舉例來說,在 ISO 100 的設定時,中間灰以上的亮部動態范圍區域只有2文件(stops)、低于中間灰的暗部動態范圍則有 11.1 檔。當 ISO 由 1000 提升至 1250 時,BMPCC 4K 變更為采用 ISO 3200 的原生訊號進行減益,這時可以看到中間灰以上的亮部動態范圍驟減、暗部的動態范圍則相反呈現增加的現象。
也許你覺得奇怪,當機身設定切換到 ISO 1250 時,為什么是采用原生 ISO 3200而不是ISO 400 ? 其實這表示廠商在設計測試感光元件時,比起「原生 ISO 400,數位增益至 ISO 1250」,「原生 ISO 3200,數字減益至 ISO 1250」表現得會比前者更理想。所以就 BMPCC 4K 來說,原生 ISO 的切換界線就在 1000 與 1250 之間。
BMPCC 4K 雙 ISO 實測
以往的認知或許是停留在「ISO 影響的畫面亮度」,而對于雙原生 ISO 的認知則停留在「在需要高感光的環境下得到更佳的純凈度」。經過以下說明,從此該了解 ISO 同時也影響到整體曝光的動態范圍。
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低光噪訊測試
攝影師 Hess使用了 BMPCC 4K,采用3種不同的 ISO 值進行 Log 低光源拍攝,測試在中灰色以下的噪訊程度。
在 ISO 400 時可見暗部的高純凈度
切換至 ISO 1000 時,暗部噪訊明顯提升,
但只要再往上提升至 ISO 1250(采原生 ISO 3200),暗部純凈度又再次回到了理想的狀態,且動態范圍達10文件。
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高光動態范圍測試
接下來這個例子,Hess 測試了高亮度的拍攝,以測試?BMPCC 4K在亮部的動態范圍表現。通常我們為了保留最理想曝光的影像,都會盡可能的去降低 ISO 值。但以下的例子可能會顛覆你的認知:
以ISO 125拍攝
以ISO 1000拍攝
即使中間灰的設定都相同,但ISO 250 的畫面,已經丟失不少亮部的細節,回過頭去看上面的圖表可得知:在 ISO 250 的狀態下,中間灰以上的動態范圍只有 2.3 檔。反倒是將 ISO 設定在 1000 時,中間灰以上的動態范圍達 5.3 檔,可以有效保留較充足的亮部細節。
以?BMPCC 4K來說,當拍攝高光占多數的畫面、想保留最廣闊的亮部動態范圍時,最佳選擇為 ISO 1000 ;?若想保留最廣闊的陰影動態范圍,最佳選擇為 ISO 100,但前提是光源足夠,如果光源不足,則建議使用 ISO 1250。(以上建議不包含噪訊考慮)
結論
之后遇到有高光背景居多的場景,還要一味降 ISO 嗎? 恐怕使用較高的 ISO、搭配其他方式削減曝光量,動態范圍的表現會更理想。
當然,每一臺機器的曝光結果都有所落差,熟悉你手中的設備在各級 ISO 的表現,并仔細去體驗,肯定會比死記這些評測實際許多。
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總結
以上是生活随笔為你收集整理的双优先编码器_掌握双原生 ISO,提升动态范围的全部內容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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