Re: [問題] 片幅與光圈的關係??

[Epsilon (我是EPS)]

考古一下。
看到最近DPreview上的5DS/R測試讓我想到這篇舊文。

DPR的測試：
http://www.dpreview.com/previews/canon-eos-5ds-sr/7
其中，在下半部ISO Invariance的部份，
該頁的預設顯示是在“同樣曝光量下”以不同ISO來拍，
然後事後在軟體裡拉高raw檔亮度後，
比較不同的ISO得到的影像品質。
結果是，ISO越低，雜訊越高。
這就是我在舊文中說的，相機的“真”雜訊(讀出雜訊)是高ISO時較低。

這也是為什麼DSLR一直以來都是設計成在光量不足時，
會迫使使用者往高ISO移動而不是用低ISO然後事後進軟體推高亮度。
因為相機是真的在高ISO時會有較低的雜訊(進光量不變的前題之下)。

在各相機網站中，DPR很多觀念是較先進的。
DPR除了認知到相機在高ISO時雜訊其實較低，
也在一陣子前開始提倡(例如)APSC上的F2.8只等同於FF上的F4。
這也是以下這篇舊文裡提到的。


※ 引述《Epsilon (我是EPS)》之銘言：
: 標題: Re: [問題] 片幅與光圈的關係??
: 時間: Mon May 19 09:39:00 2014
:
: ※ 引述《nogard ()》之銘言：
: : 唯一能夠合理化這個等效光圈論點的解釋大概就只有總受光量吧 XD
: : --
: : ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 111.250.189.134
: : → waterspinach:用crop. factor去算等效景深就是個速算法啊,跟用景深  05/19 08:15
: : → waterspinach:計算器算出來的當然不一樣,但誤差也不大就是          05/19 08:15
: : → waterspinach:只要想成ff上的70mm f/5.6和4/3上的35mm f/2.8兩者景  05/19 08:17
: : → waterspinach:深"約略"相等即可~                                  05/19 08:18
:
: 如nogard說的，F值與焦距都有固定的物理意義，跟片幅無關。
: 所以問題只在使用鏡頭的人要如何理解與解讀。
:
: 譬如，當你真正要去解讀的並不是焦距，而是視角，那就跟片幅有關了。
: 4/3上35mm的視角約相當於FF上的70mm視角。
:
: 當你企圖理解的其實不是F值，而是景深，
: 如上面waterspinach所言，4/3上35mm/F2.8的景深約相當於FF上的70mm/F5.6景深。
:
: 當你企圖理解的是進入畫面的入光量時，
: 也一樣，4/3上35mm/F2.8的入光量約相當於FF上的70mm/F5.6入光量。
: 同樣都是20M畫素的4/3與FF，各自裝上上面兩支鏡頭，
: 每個畫素收到的光量是一樣的，
: 如果每個畫素量子效率與讀出雜訊也都一樣，
: 這兩支鏡頭在光圈全開時，在弱光下的表現也就會一樣。
: 這是為什麼我們常有FF的弱光表現比APS-C或4/3好的感覺，
: 其實這是鏡頭在作怪。
: FF跟4/3你都配支F2.8（同視角）的鏡頭給它們，那FF基本上是樂勝，
: 但這單純是因為FF的F2.8鏡頭會餵給它更多光子而已。
:
: 綜合以上兩點，我們也可以發現，就景深與入光量來說，
: 決定的關鍵其實都是有效口徑的大小，不是光圈值。
: 這其實也只是很基本的物理而已。
: 景深取決於鏡頭口徑與畫面縱深之間的相對比例，
: 而在鏡頭完美的情況下，同一視角下的入光量也就只取決於鏡頭口徑而已，
: 沒別的了。
:
: 上兩行提到的"鏡頭完美"，主要指的是鏡片透光率，
: 前面文章提到有些鏡頭測試會測入光量，測的就是這個，
: 這個本來就不在F值的定義裡，
: 考慮到這個效應的是T值，只是一般攝影不太注重這個，所以鏡頭上也沒標。
: 但拍電影的很看重這個，所以電影用鏡標的不是F值而是T值。
: 兩個F2.8的鏡頭，因為鏡片透光率不同，可能一個是T4.0，一個是T3.6，
: 所以實際落在畫面上的光量會不一樣。
: 但兩支T4.0的鏡頭，它們的進光量應該是極為接近才行。
:
: ISO是相機上玩的另一個把戲，有在玩raw檔的應該知道，
: 畫面的亮度是可以調的，
: 差只差在你是讓相機幫你在拍照時就調好，還是你自己事後進軟體調。
: 你在玩raw檔時在那邊加減曝光值，
: 做的運算本質上跟相機在調ISO值(然後改變曝光量)是沒兩樣的。
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: ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 140.109.177.127
: ※ 文章網址: http://www.ptt.cc/bbs/DSLR/M.1400463543.A.4CD.html
: 推 atropos:拍完後再用RAW拉EV跟拍攝前就調好是不一樣的               05/19 09:56
:
: 差異很小
:
: 這裡我說的是，譬如其它我沒說到的條件都完全不變，
: 相機裡所有能抹東西的功能都全關掉，
: ISO 2000 曝光 1/100 sec
: 跟
: ISO 1000 曝光 1/100 sec
: 後者進PS拉RAW往上拉一級，
: 結果二者長得會非常像。
: 如果看得很仔細，會發現，ISO 2000那張還會好一點，
: 因為對大部份DSLR來說，大約在進入ISO 3200以上前，
: ISO值設越高，讀出雜訊反而會越低。
:
: 推 atropos:另外不同片幅間的ISO表現不單單是鏡頭影響                 05/19 10:28
: → bennylie:FF弱光比APSC，M43好跟鏡頭關係應該不大，畫素密度影響    05/19 10:41
: → bennylie:比較大，同樣FF的A7,A7R,A7S就是例子。把APSC 做到跟FF    05/19 10:41
: → bennylie:ㄧ樣的像素密度，弱光應該也會差不多。                   05/19 10:41
:
: 你說的其實就是我說的，只是你沒發覺而已。
: 注意到我原文裡有設定總畫素數一樣的前題嗎？
: ※ 編輯: Epsilon (140.109.177.127), 05/19/2014 11:34:50
: → pshuang:加減EV 光圈或快門都會自動跳 差很多喔~                   05/19 11:36
: → Epsilon:t樓上，我說其它條件都要固定。                           05/19 11:40
: 推 atropos:ISO越高或曝光越不足，拉EV出來的雜訊越明顯               05/19 11:46
: → atropos:我不認為差異很小，更不是你原文所說的沒兩樣              05/19 11:47
: → Epsilon:請看清處我說的，曝光時間是一樣的。                      05/19 11:53
: → Epsilon:對了，atropos兄用的是D800？D800是異類，可能不適用。     05/19 11:54
: → Epsilon:http://www.sensorgen.info/NikonD800.html                05/19 11:55
: → Epsilon:D800完全沒有我說的讀出雜訊隨ISO增加而下降的現象。       05/19 11:55
: → Epsilon:http://www.sensorgen.info 但這裡點進去看，絕大多數的    05/19 11:55
: → Epsilon:相機都是ISO越高讀出雜訊反而越低。也就是，在等進光量的   05/19 11:56
: → Epsilon:前提下，ISO越高，拍出的品質是越好的。不然相機也不會設   05/19 11:56
: → Epsilon:定成讓我們用高ISO來面對低入光的場景了。                 05/19 11:56
: 推 atropos:沒錯啊，拍攝時就用正確的曝光雜訊會比較低                05/19 11:57
: → Epsilon:不是的。如果您手上有非D800的相機，可以試試這個實驗。    05/19 13:08
: → Epsilon:譬如說可以比一下ISO400跟ISO1600，所有其它條件都一模一   05/19 13:08
: → Epsilon:樣，光圈快門也一模一樣，然後ISO1600那張控制不要過曝。   05/19 13:08
: 推 IloveBlack2:= = 雜訊是因為你拉回來 這樣比較就不對等了           05/19 13:16
: 推 ruemann:我也覺得要在相同的曝光下去測量比較妥當                  05/19 13:25
: → ruemann:如果ISO100用1/100秒 那ISO200就用1/50種  讓曝光相等      05/19 13:25
: → ruemann:秒                                                      05/19 13:25
:
: 這是很基本的實驗方法論。
:
: 回到我最上面寫的，
: 我要跟大家說的觀念就是，（排除極端狀況的話）
: 拉高ISO讓相機幫你把影像變亮，跟自己進PS拉RAW檔把影像變亮，效用是極接近的。
: （如果細看其差異，反而會看到高ISO的結果（訊噪比）比較好。
: 這是下面我回附windboy的內容）
:
: 你要怎麼驗證或反證這個？
: 做實驗最基本的基本就是，
: 除你要測試的變因以外，所有其它條件不變。
: 你一引入別的條件（光圈可以變，曝光也可以不一樣，乾脆現場光也讓它變好了），
: 你就不知道實驗的結果到底是哪個變因造成的。
:
: → Zwindboy:Ep的說法我想應該不是ISO越高雜訊越低(3200以下)~         05/19 13:50
: → Zwindboy:而是因為ISO↑曝光↑亮部↑雜訊就較為看不出來~           05/19 13:50
: → Zwindboy:但暗部雜訊應該會隨著ISO提高 (以上為不專業猜測) 0.0/    05/19 13:51
:
: 不是，上面我在回覆atropos時有引述兩個聯結，都是來自sensorgen.info，
: 各相機的資料可以點進去看，
: 你會看到，幾乎對所有相機來說，read noise都是在ISO越高時越低。
: 這個read noise是當相機把sensor上累積的光電子讀出成數位影像時引入的雜訊，
: 這個雜訊基本上就是我們在弱光條件下拍攝時影像中的雜訊。
: ISO開越高，這個雜訊（以電子單位表示的話）越低，
: 所以給定同樣訊號強度（也就是光電子數目）的話，ISO開越高，影像訊噪比越好。
:
: ※ 編輯: Epsilon (140.109.177.127), 05/19/2014 14:23:36
: ※ 編輯: Epsilon (140.109.177.127), 05/19/2014 14:25:44
: 推 Lightbearer:一張iso100曝光正常的raw可以+ev讓他過曝              05/19 14:28
: → Lightbearer:但是一張ios3200過曝的raw無法-ev讓他曝光正常         05/19 14:28
: → Lightbearer:如果兩者運算本質相同 那麼這兩項調整應該會是可逆的   05/19 14:28
: → Lightbearer:就算拉高iso畫質沒有減損 也不代表調整iso=調整ev      05/19 14:29
: 推 ginnietulip:簡單舉例就是用800 1/60 拍-1回去拉，還是1600 1/60    05/19 15:21
: → ginnietulip:直出，照說是直出較好                                05/19 15:21
: → ginnietulip:也就是拍活動快門不夠時別吝嗇開iso上去               05/19 15:22
: 噓 ad47:紅的明顯，說到進光量正比於口徑，這又有點似是而非囉.....    05/19 15:32
: → ad47:應該用實際有效孔徑entrance pupil來代替鏡頭口徑會更正確     05/19 15:40
: → bennylie:同樣20MP的像素，在FF跟43像素密度不ㄧ樣啊，所以M43弱    05/19 15:48
: → bennylie:光差很多啊。N43面積大約是FF的1/4,所以43如果降到5MP,    05/19 15:48
: → bennylie:理論上可以得到跟FF-20MP差不多的ISO純淨度。跟鏡頭關係   05/19 15:48
: → bennylie:較小。                                                 05/19 15:48
: 推 ad47:樓上這位，你如果要把像素密度拿進來比也OK，不過就多一個變   05/19 15:53
: → ad47:因捏，這樣好嗎?討論一步一步來吧....                        05/19 15:54
: → pure2249:進光量的部分不是很懂，自己一直以來是用EV值在做為進光   05/19 16:16
: → pure2249:量的標準，想問依原PO的意思，M43 35mm F2.8 VS FF 70mm   05/19 16:16
: → pure2249: F5.6在同樣快門、ISO會得到一樣的EV值(意即拍攝結果的亮  05/19 16:16
: → pure2249:度)嗎？                                                05/19 16:16
:
: 這要看你說的EV值是怎麼定義的，我不知道EV值怎麼定義，所以我無法回答。
: 倒是數位相機上的ISO值定義可以找ISO文件，或者DxOMark上也有說明。
: 某種程度上來說，數位相機的ISO定義不全然取決於照度這些基本物理量，
: 相機讀出迴路的A/D轉換放大率也被埋在裡頭，
: 這是為什麼沒辦法直接用影像亮度來做判別準則，
: 更何況raw檔影像亮度是可以在軟體裡輕易改便的。
:
: 如果你只看最基礎的物理量，4/3片幅的元件跟FF元件，
: 單位時間內有多少光子被灑進去，
: 4/3上的35/F2.8跟FF上的70/F5.6，約略是一樣的。
: 同樣的曝光時間下，二者都是拿到那麼多光子(訊號)。
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: → aal:不會                                                        05/19 16:24
: → tyf99:不用考慮進光量，光圈跟照度比較像，已經除去成像面積的因素  05/19 16:59
: → tyf99:同一顆50mm/f1.8，不論裝在何種片幅上，照度、散景全都相同   05/19 17:01
: → tyf99:差別只在於不同片幅會有不同取景範圍                        05/19 17:01
:
: 如果你只看焦平面上的照度，那當然一樣。
: 但影響影像品質的其實並不是焦平面上的照度，
: 而是每個pixel收到的光子數，
: 不然我們也不會說同片幅之下，pixel越大的弱光表現會越好。
:
: 因此，就算焦平面上照度相同，pixel小的在弱光下表現就越不佳。
: 而在目前市場的作用下，主流機種的畫素數多半相近，
: 現在就差不多在20M上下30%的區間。
: 在畫素數約略相等的情況下，片幅越大，pixel就越大，弱光表現就越好。
: 但這個可以用光圈來換，越是小片幅機，就越需要大光圈來瀰補。
: 光圈跟pixel大小可以互易這件事，
: 就造就了F1.8在FF上的表現，到4/3上要F0.9才能跟它打平，
: 除非你能接受遠低於目前市面上主流機種的畫素數。
:
: 這裡的觀念我知道不容易，這種時候需要的是很多思考與沉澱，
: 也需要涉獵影像訊噪比的相關背景知識。
: 所以我並不期望這一篇就可以說服很多人，那根本不可能。
:
: ※ 編輯: Epsilon (140.109.177.127), 05/19/2014 17:19:15
: → bennylie:AD47大，我是回原PO哦！他回我之前的推文，但我還是覺得   05/19 18:55
: → bennylie:怪怪的所以回應原Po                                     05/19 18:55
: → PlayStation3:FF弱光表現好跟感光元件性能有莫大關係吧             05/19 19:03
: → PlayStation3:怎麼會是鏡頭在作怪呢?                              05/19 19:03
: 推 wasitora:同樣視角、F值的鏡頭 片幅越大 口徑就越大 訊噪比自然高   05/19 20:45
: 推 atropos:大多數人說鏡頭口徑是說第一片鏡片甚至是濾鏡口徑          05/19 21:27
: → atropos:那不見得代表什麼光學意義啊 :Q                           05/19 21:27
: → Epsilon:那我得修正一下，我這邊說的口徑，指的是定義F值的那個口   05/19 22:10
: → Epsilon:徑，對短焦鏡頭來說，這口徑可以跟第一片鏡片直徑差很多。  05/19 22:11
: ※ 編輯: Epsilon (140.109.189.210), 05/19/2014 22:20:44
: → tyf99:問題是，m43何必跟FF比高iso畫質呢。難道FF也跟m43比體積嗎?  05/19 22:39
: → tyf99:43片幅要達到跟ff相同的景深，鏡頭體積也一樣大了..          05/19 22:41
: → tyf99:ff鏡頭想縮到跟m43一樣大，光圈就會小了兩級                 05/19 22:51
: → tyf99:這本來就是trade-off，硬要戰哪個強都是假議題.              05/19 22:52
: → Epsilon:這是客觀的分析，不是要戰。要體積的人就去選體積，要弱    05/19 23:10
: → Epsilon:光表現的就選弱光表現，要動態範圍的就去選動態範圍，這根  05/19 23:11
: → Epsilon:本就不是在戰，而是選擇自己真正想要的。怕就怕在，有些人  05/19 23:11
: → Epsilon:以為自己選的是這個，但卻是基於錯誤的理由，這是為什麼需  05/19 23:12
: → Epsilon:要分析。如果你對分析沒興趣，當然還是可以拍照，只是這篇  05/19 23:12
: → Epsilon:顯然不是針對你寫的。                                    05/19 23:12
: → PlayStation3:43針對的並不是體積阿，那是M43的事情                05/20 03:39
: → PlayStation3:實際上好的43鏡製造工藝要求也是不亞於大三元，       05/20 03:40
: → PlayStation3:成本的事情好像也沒有低到哪裡XD                     05/20 03:41
: 推 Aldebaran:推這篇和討論                                          05/24 01:19

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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 72.130.154.79
※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/DSLR/M.1431417638.A.CB9.html
※ 編輯: Epsilon (72.130.154.79), 05/12/2015 16:02:37
推 doglegbow: 就是Expose to the Right(向右曝光理論)阿
→ Epsilon: 不一樣。exposure to right指的應該是不論在什麼ISO下，
→ Epsilon: 充份的曝光都會帶來最好的結果。這裡指的是，當你的曝光
→ Epsilon: 能力嚴重受限，用高ISO會有最好的結果，這不太一樣。
推 linpo1206: 跟ETTR不一樣
推 wcontainer: 推一個
推 d78965: 我以為ETTR是因為高光跟暗部細節保留程度不同的緣故耶？
→ d78965: (現在看起來是我觀念也有問題XD
推 Issye: 謝謝討論，長見識