DxOMark芯片测试分数高于100分的摄影机:RED Epic Dragon

高度可配置性的RED Epic Dragon是原有Epic-M数字照相摄像机(DSMC)的最新版。虽然在DxOMark我们更多地测评照相机,但如今我们有一个难得的机会,可以用常用的业界标准测试并评估一台Dragon原型机输出的RAW。结果是非同凡响的,我想我们得分享这一结果。本文将详述这一高性能芯片的表现。

1、总分:Epic Dragon排名第一(101分)

Epic Dragon芯片的表现在DxOMark测试中得到101分,比我们之前记载的得分最高的Nikon D800E还要高5分,已经是目前最高分数。可见其已成为芯片质量的新典范,并且如果考虑到它的尺寸(APS-H尺寸)以及可以在全分辨率下拍高速,那就更棒了。

RED Epic Dragon详细测评:首部DxOMark芯片测试分数高于100分的摄影机

Epic Dragon的动态范围和色彩得到了最高分,并打破了我们的记录。鉴于照相机和摄影机领域对动态范围和色彩位深的要求越来越高,这是个值得关注的结果。

由于是非商业版,该摄影机不会参与我们的公共排名。本文所有图表和图片也都是模拟的DxOMark排行页。

2、动态范围和色彩位深:两个领域都是第一名(14.8Ev、26.5Bit)

很难相信这款芯片能在动态范围方面超越Sony全画幅CMOS,并且在感色性方面超越中画幅CCD。不仅是超越,Epic Dragon甚至成了第一名。
RED Epic Dragon详细测评:首部DxOMark芯片测试分数高于100分的摄影机

Epic Dragon这种模块化摄影机比起HDSLR来说,在为电影制作进行配置时更方便。另外,这款摄影机可以轻松满足剧照摄影师的要求,色调和色阶都很棒,低噪声、动态范围广。
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作为行业领导者,Epic Dragon原型机在色感度上超越了Phase One P65+和P65+HR原型机,甚至比Phase
One IQ180数码后背的排名还靠前一点。
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3、低照度ISO(第10名)

Dragon芯片的低照度性能非常棒,分别在ISO 2534和ISO 2537时超越Sony全画幅相机DSC-RX1和RX1R。尽管RED对芯片做了很大的增益,但Sony A7R、Canon EOS-1Dx、Nikon D600/610、D4和D800在这一方面还是比Epic Dragon要好,不过差别不是很大。考虑到芯片尺寸更小,且缺乏模拟增益,这一得分还是相当不错了。

RED Epic Dragon详细测评:首部DxOMark芯片测试分数高于100分的摄影机

4、Nikon D800 vs Red Epic Dragon

Epic Dragon在基准ISO下拥有极低的噪声电平,这有益于很宽动态范围和很高的色彩位深,也使其取代了此前3600万像素的Nikon D800、D800E和Sony A7R的地位。

RED Epic Dragon详细测评:首部DxOMark芯片测试分数高于100分的摄影机

RED实现了Nikon此前为D800所使用的技术。Epic Dragon之所以这样杰出,正是得益于与Sony全画幅3600万像素CMOS同样的技术特性,也就是宽动态范围和高感色性。

最终,这台摄影机是那些需要最高色彩位深的棚内拍摄(或可控光照下的实景拍摄)的最理想选择。唯一存在的缺陷在于Epic Dragon缺乏模拟增益,无法在更高的ISO下仍保持这一优越表现,但总体表现仍令人难忘。

5、规格

RED Epic发布于4年前,一年后上市,号称是“DSLR终结者”,它的RAW拍摄功能和高度模块化设计吸引了大量媒体关注。系统的模块化延伸到镜头环,不只是有电影常用的Arri的PL接口。RED同时考虑到新型Canon和Nikon HDSLR,还提供了Nikon F和Canon EF接口版(后者是全电动的,支持数据交换和光圈耦合)。更好的是,接环及其他部件的安装都不需要特殊工具,用六角扳手就能拆装。这不仅有利于使用各种镜头的原始接口,还节约了转接环带来的潜在时间和金钱消耗。除了F和EF接口,RED还为Epic提供了Leica M接口。

进入Dragon内部

四年之后,最新的Epic外形上没有什么变化,但拥有了新的Dragon芯片,取代了2011年的1380万像素Mysterium-X芯片。上一款可在1到300帧率、2K到5K分辨率以内记录RAW格式,支持多种宽高比。但那是当时,如今新的芯片是1900万像素的30.7×15.8mm拜耳模式16bit CMOS芯片,支持高达6K(6114×3160)分辨率的视频拍摄。

正如上一代基于Mysterium-X的机型,Epic Dragon记录REDcode RAW(.r3d),这是一个可变压缩率的RAW格式。其压缩比在3:1到18:1之间,后者适用于超高速低质量画面。帧率从1到300fps,受分辨率影响。然而,6K视频只支持1到85fps。

当然,所有这些能力对应的是高价格。Epic Dragon机身可以花29000美元直接购得,而机身加上侧挂的RedMag SSD和镜头环就需要31200美元以上了。

已拥有Epic-M的用户可以花9500美元升级新的Dragon芯片。

DxOMark芯片测试设置

在测试中,摄影机设置在6K全分辨率,帧率23.98,位深16bit,使用5:1 REDcode压缩。

使用相当于1/50秒曝光时间的快门角度,鉴于摄影机支持EF卡口,我们选用了Canon EF 24-70mm f2.8L USM镜头(测试程序不依赖于所使用的镜头)。同样不影响测试的一点是Dragon基准感光度为ISO 250,实测为ISO 104,其他感光度都由数字增益来获得。

摄影机记录REDcode RAW,必须由REDCINE-X处理,这是个RED提供的免费软件。目前,RED不开放拜耳模式数据的直接读取,因此我们无法把这次测试加入到DxOMark排名中。

Dragon的CMOS芯片技术跟更大尺寸的全画幅型号并没多大差别,然而Epic Dragon的分数却更高。虽然我们尽量使Epic Dragon符合我们的刚性测试体系,并且它也通过了我们的所有测试,但很显然这个分数还是能反应出它跟图像采集芯片的巨大不同。

6、深度分析

如前文所述,Epic Dragon提供各种压缩比和各种帧率,我们决定在5:1低压缩比下测试摄影机,保证支持高帧率的同时保留更高的细节质量。

空间降噪?

如下图所示,我们确实注意到在动态范围中某些区域有非常轻微的空间相关性,但不是很明显,不足以影响得分。这对提升图像画质很重要,因为降噪滤波器会减少空间分辨率,而从降低RAW转换器(比如DxO Optics Pro的Prime降噪)的降噪能力。
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上图的例子展示了拍摄18%灰度图时芯片绿通道动态响应的自相关性。单峰清楚地表明了这一环节没使用空间降噪滤波器。
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第二个例子中,中心像素和4个周围像素的相关性表明动态范围内低百分比处可以非常细微地平滑。这是在空间降噪前评估RAW的噪声。

最高的感色性也经过测量,尤其能在基准ISO下拥有低噪声。

RED Epic Dragon详细测评:首部DxOMark芯片测试分数高于100分的摄影机

Epic Dragon和Nikon D800的信噪比对比,均在基准ISO(在印刷模式下,统一成800像素)下展现信噪比(dB)和动态范围(%)之间的关系。

当然,最重要的结论是Dragon拥有极其出色的低噪声水平。上图的信噪比曲线在整个芯片信号响应范围内都很明显比Nikon D4的要高。响应曲线的形状也很有意思。

接近饱和点时,它展现出一种稳定、平直的状态,表明信噪比受一些非均匀性像素所限,而不是受光子噪声所限。
噪声曲线及良好的色彩响应带来了极高的感色性。在像素级别下,感色性是我们测量过的最好的。我们通常使用8-bit输出sRGB色彩空间来计算感色性。然而此次8-bit sRGB色彩空间已经不够大了,无法精确表示Epic Dragon的感色性。因此,我们不得不转为使用16-bit sRGB色彩空间。

光谱响应:红通道的高敏感性

芯片的色彩响应展现了红色通道超凡的高灵敏度(见下图)。这无疑有助于芯片的整体灵敏度。

RED Epic Dragon详细测评:首部DxOMark芯片测试分数高于100分的摄影机

此外,在日光照明中,红和绿饱和时的曝光度大约是一样的。这使得红通道只需极低的放大,并保持绿通道以用于白平衡(在D50照明下,红的白平衡范围只超出绿的11%)。

RED Epic Dragon芯片色彩响应。3通道都根据测量到的最高灵敏度进行归一化。

芯片尺寸及多采样

Dragon芯片只占35mm全画幅(24×36mm)尺寸的56%,但效果却很令人满意。由于芯片和图像处理器能提供很高的帧率,Epic Dragon自然采用了多采样技术来减少噪声电平(也称为时域降噪)。如果没有这种处理,如此高的信噪比就只会出现在特殊势阱容量的芯片上。对我们来说,这样的性能已经超越了现有的CMOS技术。

作为一个侧面说明,很有趣的一点是猜测Nikon、Canon和Sony这些竞争对手是否已经在拍照或摄像环节采用这些技术。不过,这是我们第一次在静帧RAW上评估这种性能。

数字增益和黑色一致性:稍微差一些

相比更传统的选用模拟增益的照相机,Epic Dragon之类的电影摄影机不需要提供这种功能,因为大多数素材都在不错的光照环境下拍摄。Epic Dragon设计时就采用了这一理念。

同样不需要在意的是Epic Dragon只有一个基准ISO设置(标注为ISO 250,实测为104),其他ISO则由数字增益实现。为了充分实现DxOMark芯片分析,我们需要使用数字增益,然后压低动态范围的暗部区。

然后问题就来了……

首先,非常小的行/列噪声在动态范围暗部区出现,你可以在下图的自相关形状检测线上看得出来。这种非常小的行/列噪声不影响基准ISO下卓越的动态范围,但使用数字增益获得更高的ISO设置时,这就变得很重要了,并影响到噪声电平(以及各自的空间相关程度),从而降低动态范围(正如你所料想的)。

我们还在区域中发现一个暗的非均匀区:均值跨越1到3个灰度级(针对16-bit每像素)。由于这对基准ISO并不重要,我们得考虑它并推算出更高ISO感光度设置时的情况。
RED Epic Dragon详细测评:首部DxOMark芯片测试分数高于100分的摄影机
传统的DSLR受益于模拟增益,也就是放大读出噪声并修复模式噪声,比完全数字增益时噪声要更微小。这就解释了为什么Epic Dragon的低照度表现比顶级DSLR要逊色一点,虽然画质不错。因为对于照相机来说,光线环境是不可控的,模拟增益就更为有用。这对电影摄影机来说不是优先选择,但是Epic Dragon还是可生成很干净的文件,在ISO 3000以下都能获得很可靠的结果,图像质量也很出色。

7、结论

虽然这一特殊配置的Epic Dragon的输出结果和质量都令人惊讶,但更非凡之处在于芯片尺寸和像素间距。很难想象会有人对Dragon的表现失望(除非在极高的ISO下)。

鉴于Epic Dragon的价格,这款摄影机并不适用于所有人,但对于需要最细致色彩和最高动态范围的人来说是必不可少的。

更重要的是,可以从影片序列中截取高质量的静帧,这对时间不充裕的图像专业人员来说是很宝贵的,无论是在摄影棚还是在别的地方。虽然需要一些时间来取代消费级HD-DSLR,这一新技术却将永远改变未来照相和摄像领域的图像水准。

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