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技术应用 // 测试技术
探究DXOMARK测试必备的PHOTO模块
  • DXOMARK
    • 2021-02-10
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模块介绍:

说到 DXOMARK 模块,就不得不提及最重要且最基本的模块—— PHOTO 模块。这个模块能够测试相机最重要的指标如 ISO 灵敏度、色调曲线、动态范围、噪点、色彩、纹理等。模块可由使用者自由选择设备,可以按照需求及条件选择较经济实惠的手动实验室,或选择更加稳定、效率的自动化实验室

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4色卡:

爱色丽规格的24色卡,用于测试噪点、色彩还原性及色彩灵敏度,这些与颜色相关的指标。色彩测试建议使用爱色丽QC灯箱,光谱更加理想

 

噪声测试图卡:(可选择)

两张带有不同透射率镜片的图卡,可自由选择使用DxO HDR Noise 图卡或是 Noise 图卡,用于测试噪点、ISO 灵敏度、色调曲线。但因 DxO HDR 图卡可以在 HDR模块 中使用,并含有更多的色块参考,推荐使用

 

纹理细节图卡:

用于评估影像纹理保留能力。

 

黑色图片:

拍摄黑幕或盖住镜头拍摄全黑图片,可查找亮点及分析行列噪声。

 

灰卡:

用于测试坏点。

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噪声:


Photo 模块使用 Noise 或 HDR Noise 图卡测试,噪声指标:SNR、颗粒大小、颗粒颜色及自动相互作用。

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主要指标 信噪比SNR 用于表示输出画面(信号)的纯净度,用于评估相机还原信号的能力;用对数公式定义,其单位为dB。SNR指标越小表示画面输出的情况越不理想,可用下方区间定义:

 

其中SNR > 45dB(RGB)或SNR > 38dB (RAW) 影像噪点几乎无法注意到。

SNR 处于 38 dB – 45dB (RGB) 或处于 32dB – 38dB(RAW) 影像几乎不可见。

SNR 处于 26 dB – 38dB (RGB) 或处于 20dB – 32dB(RAW) 影像噪点显现但可以被接受。

SNR < 26dB(RGB) 或 SNR < 20dB表示 影像颗粒化严重。


Standard deviation (dev.) ,噪声标准差用于表示噪点的散布情况使用下列公式表示:

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Grain size 颗粒大小用于描述噪点的特性,使用自相关函数与噪点相邻的像素做对比。指标表示噪点的有效半径,与影像的分辨率有关,其数值使用像素数来表达。24 x 36mm 格式的等效颗粒大小(EGS, equivalent grainsize)表达式为:

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可按照下列区间定义理解:

Grain size < 2 pixels 小的噪点

Grain size 处于 2-4pixels 之间为中噪点

Grain size > 4 pixels 为大噪点

 

Noise coloration index,噪点着色指数用于描述噪点的着色情况,指标用百分表示。0%代表噪点十分纯净,没有产生任何的颜色修改;100%表示一个均匀的着色噪点,此指标仅用于描述噪点颜色变化,与总体噪声的情况不相关。


色调曲线:

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色调曲线是一条非线性的函数,描述亮度与影像灰度等级的关系。传感器所拍摄下来的影像数据几乎是线性的(RAW),但经过转换,数据将不再为线性;这非线性的关系可以简单的通过图表直观地表示。色调曲线 Tone curve 有时也称为转换函数或是 OECF (Opto-ElectronicConversion Function),如欲了解更多内容,ISO 14524 中有更加具体的描述并提及其相应的测量图卡。


动态范围/灰度范围:

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动态范围是指正常显示的情况下,相机所能拍摄最高亮度与最低亮度的比值。(所谓“正常显示”一般定义为“SNR大于1”)。这个比值一般没有单位,但也可以用EV(Exposure value)作为单位表达。参考 DXOMARK 手册对其数值的定义:

 

动态范围 > 10 EV 则非常好

动态范围处于 8-10 EV 则可接受

动态范围 < 7 EV 则动态范围不良


Tonal Range 色调范围用于形容一个系统的灰度有效数值,其公式如下:


Tonal range 是没有单位的,一般需要关注的是log2(TR)的数值,它表示可分辨的灰度范围使用了多少bits编码;数值可参考下列范围:

 

数值 > 7 bits 代表良好,噪点少

数值处于6 -7 bits 之间表示可接受

数值小于6 bits则噪点较多


ISO Sensitivity ISO灵敏度


ISO 灵敏度表达在光照环境下,用于定义灰度值的传感器性能。这个数值定义为数位相机为了输出指定的信号特征,焦平面的曝光值。欲了解请参阅ISO 12232,此标准提出了两个测试 ISO 灵敏度的方法。

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色彩相关指标:


使用24色卡评估色彩相关性能,包括色彩还原性、白平衡、色彩灵敏度,以数值加图标的方式表达。反射式色彩评估作为 DXOMARK 评分测试的主要评估项目之一,是十分基础且重要的项目,目前只有 PHOTO 模块可以测试。

 

Color fidelity 色彩准确性用于描述摄像头表示的色彩是否准确(与现实中的参考目标做对比)。但请注意这些客观的物体或者参考值并不是能够随便就能定义的,在不同的光线下同一个物体可能有不一样的颜色。这些颜色的数值需要使用分光仪来分解反射光线测得,如有兴趣请参考文章,i1 Pro2 还能做什么?

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色彩准确性以 Δab* 的平均值作为参考:

数值 < 8 色差与参考值相差较小

数值介于 8 – 15 虽然有些色差,但可以接受

数值 > 15 色彩差异较大,影响曝光及白平衡

 

白平衡参考指标:

Mean < 5 白平衡精确

Mean 介于5 – 8 则白平衡正确

Mean 介于8 – 11 则可感觉出错误,但能接受

Mean > 11 则白平衡有问题


Color Sensitivity 色彩灵敏度 数值用于表示确实地辨别颜色及噪点的能力,可以概括为色彩相关的“色调范围“。

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Row/column Noise 横列噪点:

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横列噪点指按行、按列说明产生于传感器电子结构的负面影响。


Dark Signal 暗信号:

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暗信号是传感器处于未接收状况时,线路流出的电流信号,图表查看可参考下图:


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纹理细节、纹理保留:

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使用枯叶图分析纹理细节以描述其清晰度,分析枯叶图的锐度并与斜边锐度比较。用于调整细节、噪点与锐度的权衡。

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