為什麼佳能寬容度不如尼康?
技術上佳能CMOS 比尼康用的索尼CMOS 到底差距有多巨大？
佳能5d4是不是完全沒有希望在寬容度上追上來？
另外佳能，尼康和索尼比，寬容度排序是怎樣的？
謝謝回答
最近正愁找不到轉那工藝謠言文的，找到一個舉報一個。
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然後我決定仔細作答了。
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自從佳能感測器動態範圍差這個「秘密」被很多人知道之後，一篇文章也隨著慢慢的浮出了水面——
現在網上搜索「佳能工藝之殤」就能夠很容易的找到這篇文字：
這篇文最早的出處已不可考，其幾點核心觀點如下：
1、佳能感測器採用500nm工藝製造，而索尼/三星/COMSIS已經進步到180nm甚至110nm；
2、佳能感測器暗部雜訊大的原因是微透鏡加工時精度不夠；
3、佳能高感性能可以逼平或者超越索尼的原因是處理器降噪。
初看這篇文章確實有點唬人的感覺，而且跟很多玩過CPU/顯卡的同學，都能在一次一次的工藝換代當中感受到性能的巨大提升，這也符合大家的直覺。
但把CPU/顯卡的例子直接拿過來類比圖像感測器，其實是不太妥當的。
CPU/GPU的本質是功能複雜的高頻數字電路，改進的工藝能夠有效減小晶體管面積和功耗（寄生電容），從而能夠達到更高的工作頻率。
而對於數字電路來說，時鐘就是生命。同樣架構，同樣核心數緩存容量的兩塊CPU，基本是每提升1%頻率就能提升1%理論性能的節奏。
而圖像感測器呢？
以圖像感測器OV0517為例，其時鐘周期是50納秒，換算成工作頻率，就是2MHz。
跟現在隨便飆上1GHz的GPU核心和隨便飆上4GHz的CPU核心相比，實在是微不足道。
至於微透鏡就更扯了。但凡對圖像感測器工藝有所了解的人或許都知道，折射式微透鏡的製作工藝主要是氣相沉積技術，和半導體工藝毛線關係都沒有。
光刻法確實也能生產微透鏡，不過呢：
參考文獻：李學民，《微光學元件及製作工藝研究》
反正打死我我也不信佳能會放著工業級別的CVD或者PVD技術不用，去用這種費力不討好的光刻法去生產微透鏡。
對於原文觀點1、2的反駁說明到此結束。至於觀點三，一會再講。
雖然大家說佳能感測器的動態範圍低，但也並不是全範圍都低的。據dxomark測試，結果大概是這樣的：
D810的動態範圍確實在低感下大幅度甩離佳能1DX，但奇怪的是隨著ISO的提升，優勢迅速縮小，直到ISO超過800之後1DX完成反殺，領先幅度在1EV左右。
如果工藝論成立的話，這個現象相當的令人不好理解。如果把原因歸結於處理器降噪，那麼為什麼低感動態範圍那麼差呢？
曾經老夫也是對這個問題百思不得其解，直到前幾日重讀圖像感測器技術，才恍然大悟。
人丑就要多讀書果然是沒錯的。
好，下面進入正式的解析。
根據動態範圍的定義，Dynamic Range=滿阱容量/本底雜訊，而現今各感測器滿阱容量差別並不大，所以問題就集中在了本底雜訊上。本底雜訊越低的感測器，便能夠具有更高的動態範圍。
那麼本底雜訊是由什麼決定的呢？嚴格分析起來，圖像感測器的雜訊，其實包括三部分：
一：非均勻響應 Pixel Non-Uniformity Response
即CMOS製造過程中的物理誤差，導致各個像素存在不一樣的零輸入響應。這個因素決定的是理想感測器的信噪比上限。
PNUR在CMOS總雜訊中的含量一般小於1%，可以忽略不計。
二：散粒雜訊 Shot Noise
是CMOS器件最主要的雜訊，主要是由光的量子特性產生的——無論CMOS工藝再精進，也無法避免這一塊雜訊。
懂一點量子力學的同學可能都知道薛定諤方程的解|ψ|對應的是一種概率波，也就是說，你知道時間t內大概會接收到1000個光子，但你無法確定一定會接收到1000個，可能是998，也可能1002。自然界的本性如此。
海森堡不確定性原理（△x△p≥h/2π）的存在，更加加深了這種情況。因為你測准了光子落入哪個像素（位置x），光子的能量（也即動量p）就開始變得不確定。上帝不讓你看清，你還真是沒轍。什麼大法也沒用。
從統計物理上講，散粒雜訊的強度是信號強度的平方根，信號越大則雜訊越大，但是信噪比也在提高，對成像而言雜訊的絕對強度並不重要，重要的是信噪比。
值得強調的是，對散粒雜訊而言，重要的是整塊CMOS接收到的光量，而不是單個像素接收到的光量。因為高像素機型通過縮圖，理論上可以獲得和低像素機型完全一致的信噪比。一個簡單的例子：假設相機A只有一個像素，其信號S=40000，N=200，其單個像素信噪比為SNR=200=46dB。假設相機B有四個像素，則在相同的條件下其信號S=40000/4=10000，N=100，其單個像素信噪比為SNR=100=40dB。現在我們對相機B的四個像素縮圖到一個像素：
SNR=ST/NT=200，兩者完全一致。
所以別迷信A7s好么親。
當然這裡也存在一個問題，就是像素的受光率不是100%，像素和像素之間會有被浪費的面積。但隨著現在無縫微棱透鏡技術的鋪開普及，這個問題實際上已經沒那麼重要了。
最後，對於散粒雜訊，我們不加證明的給出以下結論：
散粒雜訊的表現和相機的原始解析度無關，只和出圖的解析度有關。出圖解析度每上升一倍，信噪比損失3dB。
（所以這個宇宙中就不可能存在又極高信噪比又極高解析度的相機，不是錢的問題，也不是地球科技的問題。上帝不給你，哪怕你是V爺也沒有用）
三：讀取雜訊 Read Noise
電路雜訊中除了第一條的PNUR（SN主要是光的內稟特性），剩下的基本就是讀取雜訊，或者叫讀出雜訊了。
一般感測器的成像流程是感測器捕捉到光子——轉化為電信號——放大（提高ISO）——數模轉換（ADC）——後端數據處理。在這裡我們假設放大器的放大倍數（增益比）為A，以放大器為界把系統分開，前端的所有雜訊設為Nf，後端的所有雜訊設為Nb，那麼整個系統滿足以下關係：
於是到了這裡，我們得到了一個十分詭，但又確實符合模擬電路原理的結論：
ISO越高（增益A越大）的情況下，後端雜訊Nb對於SNR的影響越小。
所以其實佳能的病根兒就在這裡了：
ADC（模數轉換器）沒有內置在片上，需要經過一段距離的傳輸，導致後端混入雜訊，影響信噪比。
而ISO提高的時候，根據上面的公式後端讀取雜訊由於放大器倍數的提高而迅速被壓制，只剩下了前端讀取雜訊+散粒雜訊（放大器之前的部分）。而感測器的前端，其實佳能做的比索尼還優秀一點。1DX的單像素高感信噪比便是一個明晃晃的例證。
分界點在哪裡呢？大概就是（前端+散粒）：後端雜訊是1:1的時候。換算過來正好，對應的就是ISO 800。
四：總雜訊分析
吐槽結束，我們繼續分析。
首先我們來回顧一下三種感測器雜訊的特性：
PNUR：和亮度成正比——信噪比恆定
散粒雜訊：和亮度的平方根成正比——信號每提高十倍，信噪比提高10dB
讀取雜訊：和亮度無關——信號每提高十倍，信噪比提高20dB
也就是說，我們通過觀察某感測器的信噪比曲線，可以得出該相機的感測器主要被哪種雜訊所影響。
這個是索尼A7s的亮度/SNR對數幅值響應曲線，decade的意思是每十倍。虛線是固定斜率的直線，用來方便說明（圖片轉自知乎）。
這條曲線拿來說明感測器性能的話，其實再合適不過了。
（1）在暗部讀取雜訊大於PNUR和散粒雜訊，曲線以接近20dB/decade的速度增長
（2）隨著ISO或者亮度提高，散粒雜訊成為主要雜訊源，曲線斜率過渡到10dB/decade
（3）信噪比再高也高不過PNUR給設置的坎。
索尼A7s的ISO25600下曲線幾乎和10dB/decade直線完全重合，說明讀取雜訊被壓制的非常好，光內稟特性造成的散粒雜訊幾乎決定了A7s的信噪比，這一個特性說起來——
讓人歡喜：索尼大法確實好。
讓人憂：或許人類所製造的相機其靈敏度已經接近上帝給我們劃的極限了。
我們換一台小畫幅相機，依然是索尼感測器，佳能的G7X：
圖片截取自DxOMark SNR Logarithmic。可以看到對於小畫幅高密度感測器來說，高感下的雜訊依然有很多取決於讀出雜訊。
渣動態的代表佳能EOS 5D MarkIII，可以看到受讀出雜訊影響嚴重的Sensor表現情況。只有亮度達到大概5%以後，才不會顯著受讀出雜訊的影響。
但一旦暗部掉落到5%以下，讀出雜訊就會越來越顯著，人家索尼感測器，亮度降低到以前的1/10，信噪比只削減10dB（3.3EV）
而佳能感測器亮度降低到以前1/10的話，信噪比衰減理論值是20dB（6.6EVs）
能打得過才見鬼了。
以及一個二級結論：在高ISO時，散粒雜訊是影響成像質量的最主要的雜訊源，CMOS本身的控噪水平對結果並沒有太大影響。所以A7s的單像素高感水平，很遺憾的來講，有可能已經是這個宇宙能達到的極限，已經再難提升了。不過我們可以在保持這種極低讀出雜訊的前提下儘可能的提升像素，來保證更好的圖片觀感。
三級結論：全幅CMOS高感好的物理實質就是在相同的拍攝參數下其通光量更大。
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5.14補充：
在DPReview新鮮出爐的EOS 5Ds R測評當中有這樣一句話：
「That said, the 5DS cameras cannot compete with the massive base ISO dynamic range we see from on-chip ADC architectures from Sony sensors in cameras from competitors like Nikon, Pentax, and Sony itself.」
也就是說DPReview也認為On-Chip ADC是索尼感測器低感寬容度領先的原因。
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5.15補充：
你真覺得佳能寬容度沒救了？
謝邀
看那個翔宇俊的回答吧，那個比較嚴謹，我這個回答純屬個人經驗，
具體多大差距我說不清楚，感覺就是兩代的差距
LR裡面曝光拉三檔，1DX和D810沒有明顯差距
拉四檔 1DX就出現彩噪了
拉五檔，1DX的基本不能看
拉三檔，然後增加一點對比度清晰度飽和度 1DX和D810也有比較明顯的差距
看了下5DS的RAW，感覺佳能還是有進步的，不過和D4 A7之流依然有比較大的差距
5D4？不知道，反正不看好
寬容度
尼康&>索尼&>佳能
挺不想打軒轅阿布醬的臉的
但有些事情不得不打
佳能渣相機提亮前
佳能渣相機提亮後
實際上的情況應該和翔宇情說得類似。
極限寬容度低兩檔左右，ISO800開始反超。不過暗部條紋的問題上，大法是完爆canon的。
喏，諸位公認的DXO。
你問我茲瓷不茲瓷索尼大法，我無可奉告。
但是
雖然領先了很多，但也沒拿出全力在靜態影像sensor上嘛。
軒轅君最喜歡拿模擬圖，我比較喜歡自己擼raw
索尼最叼FF A7R ISO400拉5檔+陰影100
好像也沒好得驚天動地嘛。。。。
RX1 iso 100 拉五檔曝光，高光100 陰影100 也是車禍現場嘛。（這張是我所有測試圖裡RX1寬容度表現最差的一張）
這樣看看是不是1DX強拉5檔的車禍現場還能接受？
不過你以為D800E能默秒全？
現階段的感測器性能怎麼都能壓榨乾凈的
各家都有後手，你看那個做眼鏡的R記做的感測器就知道了。
現階段是低感寬容度nikon＞sony＞canon
壯哉我大V爺全幅旗艦速度機的決鬥：1DX vs D4 業餘評測
樓上竟然是劉慶大神，膜。
在搜集有關資料的時候發現了無忌上的一篇文章，其中提到了索尼對暗部的特殊降噪演算法，感覺至少是因素之一。
文章比較長就不粘原文了
通過一篇SONY論文分析SONY感測器DXO暗部信噪比很高的原因
要知道，CMOS感測器在每個像素的下面都是有A/D轉換器的。
雖然微透鏡的製造是用了沉積工藝，不太可能跟電子的製程有關，但是A/D電路可是實打實的電子電路。
也就是說，同樣大小的一個像素，感動用500nm技術可以在這個像素下面做一個8位的逐次比較A/D，但是180nm技術卻可以在同樣大小的區域做出更複雜的電路，精度可以達到12位。PS:上述精度數據均為舉栗子，不是確切數據。
那麼問題來了，是8bit還是12bit的數字信號記錄的信息更多呢？不言而喻。
暗部彩噪，寬容度不足之類的原因，就是因為數據記錄的細節不夠，導致部分細節部分的數據出現偏差，因此有了和本來對應位置顏色不一致的噪點。
自從玩了尼康的蕩婦(DF)後，我都想變嫖客了。
因為採用的外置ADC，傳輸距離長，底噪就大了。好處是採樣精度高，適合高速傳輸，並且高感下熱燥聲小。
拍風光片，後期很重要，在後期處理時，所謂的那麼點寬容度優勢基本可以忽略不計。
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