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严肃的数码摄影:深入点说说ccd

 江海雪原 2010-04-15

严肃的数码摄影:深入点说说ccd

废话不说了,ccd成象解密那个里面说了不少。直接捞干的。

什么在影响着ccd的画质? 一是ccd的噪声,二是系统差,三是ccd的分辨率。

                                 ****先说噪声*****

ccd的噪声比较复杂,以前我们用ccd拍照之前一定要做两种图象,一种是本底,一种是暗场。

***什么是本底?**** 简单说,ccd两端一加电压,还没积分时间,也没露光,但势阱中就已经有电荷了。如果这时候把这些电荷AD转换后读出,就发现图象存在一个“固有的”底层图象,这个需要先拍,然后扣除。如果有些点一直有大量的残余电荷,无法清空的话,就是我们常见的亮点啦!
本底受ccd工艺以及环境温度的影响,现在ccd的本底已经比较小了,但对画质一样有影响。

***什么是暗场?**** 又叫暗流,简单说,就是不开快门,但给ccd一直加压,产生的热电子。每个象素的热电子都在累积,如果这个象素点比较异常,热电子累积得非常快,那就成了我们见到的噪点。暗场随着曝光时间的增加而增加,在开始是线性的,到一定时期后变成非线性。因此拍照片后需要关闭快门,积分和前一次曝光一样时间的“暗场”,然后再扣除。dc真有这么干的??当然有,这里一些老手肯定记得暗场降噪这个功能。老minonta,老nikon长曝光的,都用的是这个技术。

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以上两个都是可以扣除的仪器噪声。但也有一些是难以扣除的。举个例子,读出噪声,还有随机噪声。

所谓读出噪声,这个比较神奇,核心意思是,噪声和ccd读出速度有关,也和增益(dc中的iso)有关。

1  先说读出速度,读出越快,噪声越大。别老抱怨dc的读出慢,dc当然可以快读出,但会增加噪声,这里有意思了:dc的连拍模式和单张模式,出来照片的噪声一样么?理论上说是不一样的。

2  再说增益(iso)的影响。在固定曝光时间,固定场景,固定光圈的情况下,ccd受到的光照强度不会改变,因此提高增益(iso)就是单纯地放大信号,在放大信号的同时也放大了噪声,这就是高iso噪声大的原因。但每一档增益
为何有不同的噪声水平?而且变化规律并不严格按照增益的变化?因为这种放大不是数字放大,而用的是放大电路,因此噪声水平一般比数字放大要低一点。
   这就涉及到一个我们熟悉的事情:在夜里,用iso100,拍1/4秒,然后后期调亮度;或者用iso400,拍1/16秒,不调整亮度,哪个好?理论上是后者稍好。

所谓随机噪声,这个是采样的问题,通过多次采样压低噪声是非常常用的手法。我以前写过一个:DC拍出单反的画质(之一),说的就是这个事情。

顺便说下,之二,之三怎么没有了?因为之一出来之后发现虽然有效,但使用的条件限制有些多,之二之三是一些细化,比如如何做本底和暗场来压低噪声?比较麻烦,而且效果没有“之一”显著,我就不写了。玩dc的很少有苛求画质的,对吧。

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                            ***说说系统差***

ccd都不是均匀的,ccd每个象素的感光能力都不一样,谁的ccd没有尘埃?谁的滤镜能保证完全均匀?
有人问,你别扯这个,这么点区别谁看得见?
告诉你怎么看ccd上面的不均匀:拍平场!

何谓平场?平场是ccd系统差最主要的一种,当我们对一个均匀的光源正常曝光之后,得到的就是平场。注意,这里的正常曝光和我们日常拍照片说的充足曝光不是一回事。正常曝光是指在ccd线性范围内的曝光,经验来说,是ccd满阱电荷的1/5到1/2这个区间所对应的曝光时间。日常拍摄时可以用减曝光-3档或-2档就可以拍出。

常用拍摄办法有两种,一种是在天气晴朗的傍晚,把焦距拉到最长,对焦到最近,减2档拍天空
                    另一种是用一张白纸,靠近约10cm,焦距拉到最长,对焦到无穷远,减2档拍白纸。

拍完了以后拿到电脑上看,哇.......选相机的时候,除了拍全黑图,还应该拍一张这个.....

在拍摄照片后除平场会让那些讨厌的尘埃、亮点消失,科研上都这么用,但民间都用ps。(科研可不让ps...)

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                       ***说说分辨率**

这个不多说,大家都知道,象素稀疏,画质好,细节少;象素密,画质差,细节多。

不过大家千万别一直盯着ccd的面积和象素,即使是等面积等象素的ccd,pixl的大小也会不同。

一般来说,ccd的单个象素大小有好几种规格,比如4纳米,7纳米,12纳米,15纳米,25纳米等,而且像素点之间还有空隙,不信可以算算看:)
因此决定画质的好坏应该是单个象素的大小,以及象素间距离。但这个数据是工业数据,一般不会公布的。

l啰嗦了半天,只说了ccd中的一点点东西...冰山一角,剩下的以后慢慢说吧。

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