相機的動態範圍與寬容度,究竟區別在哪裡?

這個話題其實挺有意思,很多人可能都看到過這倆定義,也有很多人把這倆當成了一回事,但事實上它們的差別還挺明顯的,今天小胖就來跟大家簡單解讀一下這哥倆到底有啥不一樣。

首先,動態範圍其實一開始是音頻術語,玩過音頻的胖友們應該都知道耳機音響之類的都有動態範圍的標稱數值,動態範圍代表的意義是最大不失真輸出與系統底噪的比值,這個涵義也隨之帶入到相機系統當中,而相機的最大不失真輸出就是CMOS剛剛達到最大滿阱容量,用人話說就是不過曝的最大亮度,不失真=不過曝

系統底噪也很好理解,就是在沒有亮度輸入時CMOS自帶的雜訊,蓋著鏡頭蓋拍下的照片就是最簡單的零亮度輸入,有興趣的朋友可以自己試試ISO 100,隨意一個快門速度拍一張蓋著蓋子的RAW照片,然後再到PS Camera RAW里強行加5檔曝光,佳能用戶就很有可能看到大量的系統底噪,比如下圖的6D2,相對的,基於索尼CMOS的尼康/索尼機身大多就沒有這個毛病,再比如下下圖的RX10 M4,哪怕它只有1英寸CMOS。

就動態範圍來看,各家的RAW幾乎都是滿阱平場輸出16384的14bit ADC,在「最大不失真輸出」這一項上大家基本都是同一水平,所以決定CMOS動態範圍的就只有系統底噪而已,但剛剛小胖也已經提到了,在系統底噪這方面,佳能雖然已經於1DX2、5D4甚至80D上有所改進,不過比起2008年就開始在CMOS內置ADC的索尼而言,這個差距也不可能是一拍腦袋就能趕上的。

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說完動態範圍,再來說寬容度,其實寬容度不像動態範圍,它沒有嚴格的數學定義,大家能夠理解的意思就是:成像可接受的最亮最暗比。但它有一些客觀限制,首先就是你的顯示器,可能你在iMac上看曝光完全沒問題的一張照片,到客戶的渣顯示器上就過曝或者欠曝了,這種事情相信設計師朋友們一定遇到過,此前也有人在評論區「指導」小胖測試寬容度應該拍灰度標板,這就是為什麼我不會這麼做的原因(其實這是測顯示器寬容度的簡易方法)。

其次是難以對比,動態範圍只需對比系統底噪即可,但現實生活拍攝的照片,高低亮度部分就有非常大的不確定性,你不能在網上找個類似的照片就說A相機拍的日出就比B相機拍的日出寬容度高,因為客觀環境是完全不同的,即便是同一時間同一地點甚至是同規格鏡頭採用相同參數,T值、電子快門還是機械快門、不同的真實ISO甚至一些轉瞬即逝的光影差異也都會對最終成像造成影響。即便排開這些客觀因素,每個人的眼睛對亮度敏感度不同,即便是同款相機拍的同一張照片,能看出的最大/最小亮度區間也會有所不同,因此寬容度帶有比較強的主觀性。

那麼,既然動態範圍定義更簡單,是不是直接看動態範圍就能代表寬容度了呢?畢竟像DPreview這些大站測試的都是動態範圍(Dynamic Range)。實際上沒那麼簡單,機身寬容度客觀來講是由CMOS尺寸、動態範圍和光電轉換率來共同決定的,大底CMOS,比如佳能5DSR在動態範圍上可能還不如索尼1英寸的RX100 IV,但因為全畫幅先天的信噪比優勢,在欠曝5檔強行提拉後,5DSR的暗部噪點明顯比RX100 IV控制得更好。

但既然是成比率關係,就也會有意外發生,6D2在欠曝5檔強制提拉後,噪點表現就明顯不如RX100 IV,甚至還出現了偏紫的現象,與5D3如出一轍,可以說這才是大家調侃的「祖傳CMOS」,下圖可以對比看出真正採用新CMOS設計的1DX2、80D和5D4進步還是很明顯的。

除此之外,像尼康D810/D850這種能原生ISO64輸出的機身,因為速度可以放得更慢,或者說光圈可以開得更大,使通光量贏在了起跑線上,所以無論是信噪比還是動態範圍,都可以領先其他全畫幅機身一個檔次,小胖即將入手的索尼A7R3在這方面的表現我也是很期待的。

所以,這兩個概念的區別,大家get到了么?


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