Нажмите "Enter" для пропуска содержимого

Динамический диапазон это: Страница не найдена

Содержание

Что такое динамический диапазон? Теория и практика — Сайт профессионального фотографа в Киеве

Многие слышали о таком понятии, как динамический диапазон. В фотографии и видеосъёмке это — возможность камеры одновременно отобразить на одном кадре как светлые, так и темные детали сцены. Ширина спектра оттенков от полностью чёрного до полностью белого и называется динамическим диапазоном.

Наши глаза способны улавливать гораздо больше перепадов освещённости, чем современные камеры. Задача камер же состоит в том, чтобы максимально приблизиться к тому, что мы видим. На фото ниже показано, как выглядит один и тот же кадр с низким динамическим диапазоном (мало информации в тенях и светах) и с высоким (хорошая проработка теневых и светлых зон).

От чего зависит динамический диапазон?

Есть два основных фактора — программный и аппаратный.

Один из главных программных методов заключается в склейке нескольких кадров для получения максимального количества информации в одной итоговой фотографии.

Такой метод называется HDR-фотография. Сейчас он активно применяется в телефонах. Кстати, мы можем посмотреть, как отличается фото с HDR на телефоне и 1 фотография без склеек, обработанная из raw файла с камеры Fujifilm X-T3 + объектив 12mm.

Если клеить несколько фото в ручном режиме, то это делается за счёт брекетинга по экспозиции. То есть, вы делаете серию кадров с различной степенью освещённости, чтобы запечатлеть как тёмные участки снимаемой сцены, так и светлые. Подробно об этом я рассказал в этом видео:

Но это мы говорили о программном расширении динамического диапазона. С аппаратной точки зрения важен размер и тип матрицы вашей камеры. Если у современных телефонов отнять программные улучшения, то вы получите очень грустную картинку. Фотоаппараты с большими матрицами же способны выдавать широкий динамический диапазон и без склейки кадров.

Ширина динамического диапазона в фотоаппаратах зависит от следующих факторов:

  • года выпуска
  • размера матрицы
  • типа матрицы.

Да, на первое место я поставил год выпуска. Старые полнокадровые фотоаппараты выдают худший динамический диапазон, чем современные кроп-камеры. За счёт современных технологий получается добиться такого эффекта. Также важен

тип матрицы. Например, кроп-камеры Fujifilm с BSI матрицей (обратная засветка) дают ощутимо больший динамический диапазон по сравнению с камерами той же компании с обычными CMOS сенсорами. Убедиться в этом можно, посмотрев графики на этом сайте. Но если вы будете брать камеры, не сильно отстающие друг от друга по времени (2-3 года между выпуском), и с одним типом матрицы (скажем, только CMOS), то полный кадр будет иметь преимущество перед кропом. А средний формат перед полным кадром.

В худшую сторону по возможностям матрицы выбиваются такие модели, как Canon 6D mark II и Canon RP. И мой личный опыт и графики на сайте

photonstophotos.net показывают, что эти полнокадровые камеры по динамическому диапазону уступают многим современным кропам. Вывод — если производитель продаёт вам недорогой полный кадр, будьте готовыми к тому, что он что-то там порежет. С другой стороны, если не увлекаться растягиванием raw-файлов до предела, то и RP будет отличным спутником начинающего фотографа.

Также имейте в виду, что кадры снятые на высоких ISO, будут иметь значительно более низкий ДД по сравнению с базовыми значениями. По этой причине, серьёзный фотограф должен полагаться только на штатив, а не на разрекламированную сегодня матричную стабилизацию.

Но это в теории…а на практике?

Где реализуются возможности камер в плане динамического диапазона? В первую очередь, это — пейзажная, архитектурная и интерьерная фотография. Также хороший динамический диапазон оказывается очень кстати при съёмки свадебных прогулок. Обычно они проходят при сложном жёстком освещении и задача фотографа их правильно отснять и грамотно обработать, в чём помогают хорошие raw файлы.

Следующий вопрос, насколько важны отличия между камерами в реальных условиях? На практике оказывается, что не стоит гнаться за самой самой технически совершенной камерой. Ведь тот же самый эффект, а то и даже лучший можно получить за счёт прямых рук. То есть, если например, вам нужно снимать интерьер или пейзаж, — пользуйтесь мультиэкспозицией и HDR. Склеенные 3 кадра с «плохой» камеры дадут ощутимо больший эффект, чем 1 кадр с крутой и навороченной.

Ниже приведён практический пример динамического диапазона на Fujifilm X-T3. Сверху исходник, снизу вытянутый raw-файл (без HDR).

Конечно, желательно всё-таки апгрейдить время от времени фото-технику. Совсем старые камеры или устаревшие кропы не дадут оптимального эффекта даже с 3 кадров. В таких случаях вы сможете получить хороший диапазон, если склеите кадров 6. Но это более затратно по времени и может вызвать проблемы при склейке, если в кадре будут движущиеся объекты. Ну, а в случае со съёмкой репортажа, вам вообще не до склейки и некоторый запас по ДД всегда приятен. По практическому опыту, могу сказать, что таких камер как Canon 5D Mark III/IV, Canon R с головой хватает для репортажной работы. То, что Никоны способны на большее, — очень хорошо. И эти камеры также достойны внимания, как и новинки от Panasonic. Но вот Sony я никому не могу рекомендовать, несмотря на преимущества в теоретических параметрах.

Также читайте:

Что такое динамический диапазон, и какие бывают его разновидности

Односигнальный динамический диапазон по блокированию, Динамический
диапазон по перекрёстным помехам, Динамический диапазон по интермоду-

ляции.

В широком понимании радиотехнической мысли динамический диапазон — это характеристика устройства, выполняющего функцию передачи или преобразованию сигнала, представляющая собой отношение максимального и минимального возможных величин входного сигнала и выраженное в децибельной (логарифмической) единице измерения.

Другими словами — динамический диапазон определяет способность устройства: с одной стороны видеть на выходе обработанный слабый (наименьший) входной сигнал, с другой — обрабатывать сигналы большого уровня с заданным уровнем искажений на выходе.

Нижнюю границу входного сигнала, как правило, определяет чувствительность устройства (не путать с чувствительностью усилителя, при которой достигается номинальная мощность), которая указывает на способность объекта реагировать определённым образом на определённое малое воздействие.

Верхнюю — параметр, называемый точкой децибельной компрессии и равный такой мощности сигнала на входе, при котором отличие изменения уровня мощности на выходе от асимптотической линейной характеристики составляет величину — 1 dB.

А поскольку в последнюю фразу без пол-литра не въедешь, приведу рисунок.


Рис.1

На Рис.1 красным цветом изображена идеальная линейная (асимптотическая) кривая.

Синим — реальная выходная характеристика нашего устройства.
В качестве входных и выходных значений — величины мощностей, соответственно, на входе и выходе.

Пока обе линии располагаются в непосредственной близости друг от друга — всё хорошо, устройство находится в линейном режиме. Как только расхождение выходного параметра от идеальной кривой достигает 1дБ (в нашем случае соответствует уровню входного сигнала -10дБ) — всё расчёт окончен, точка децибельной компрессии найдена.

Формула, описывающая односигнальный динамический диапазон устройства, предельно проста:
D = P1дб — Pвх мин (дб)

, где P1дб — точка децибельной компрессии, Pвх мин — чувствительность устройства, выраженная в дБ.
Т.е. в случае, приведённом на графике: D = -10дб — (-120дб) — 110дБ .

Наблюдая показания приборов при нахождении точки компрессии, не всегда удобно оперировать понятиями мощности сигнала, да переводить всё это хозяйство в децибелы — тоже. Поэтому для упрощения задачи напишу — отклонение уровня на 1дБ — это в 1,12 раз по напряжению и в 1,26 раз по мощности.

Ну и, конечно же, формула для определения динамического диапазона при подстановке абсолютных значений сигналов:

И ещё раз:
Uвх макс и Рвх макс — это входные значения, соответствующие точке децибельной компрессии,
Uвх мин и Рвх мин — это напряжение, либо мощность, соответствующие чувствительности агрегата.

А чувствительность агрегата в нашем случае огранена: либо его коэффициентом усиления, либо собственными внутренними шумами, либо и тем и другим одновременно. В целом она равна мощности самого слабого входного сигнала, который, будучи преобразован нашим устройством, выдаёт на-гора выходной уровень, считающийся достаточным для его нормальной фиксации.
А конкретно — этот выходной уровень мы должны распознать на каком-то фиксирующем приборе, либо услышать-увидеть-почувствовать и при этом, он должен быть выше значения собственных шумов нашего девайса.

Насколько выше? Обычно это указывается вместе с показателем чувствительности.
К примеру, чувствительность 10мкВ при соотношении сигнал/шум = 12дБ, означает, что подав на вход сигнал амплитудой 10мкВ, мы на выходе увидим некий отклик, который на 12дБ (т.е. в 3,98 раз по напряжению и 15,85 раз по мощности) будет превышать уровень собственных внутренних шумов нашего устройства.

Описанная динамическая характеристика устройства в первую очередь характеризует его односигнальный динамический диапазон, который определяется методом подачи на вход изучаемого объекта сигнала одной частоты. Иногда этот параметр в радиотехнике именуется динамическим диапазоном по блокированию и обозначается DD1 или DB1.

Теперь давайте подумаем, что случится, если вдруг подать на вход нашего линейного устройства сигналы двух различных частот. А что случится?
При определённом уровне их амплитуд наше устройство выйдет из линейного режима и сигналы начнут взаимодействовать между собой таким образом, что на выходе вместо двух исходных частот появится сложный сигнал с комбинациями частот (гармоник), зависящих от частоты «родительских» сигналов f1 и f2 согласно следующей формуле:
fгарм = n × f1 ± m × f2, где n и m — это целочисленные коэффициенты, принимающие значения от единицы до неких величин, определяемых частотными свойствами применяемых элементов.

В высокочастотной электронике это свойство может быть использовано для преобразования частот в устройствах, называемых «смеситель».

Однако в линейных схемах — это явление крайне нежелательно, потому как является основной причиной возникновения интермодуляционных искажений.
Эти искажения, в свою очередь, приводят: к появлению побочных каналов приёма/передачи в ВЧ радиотехнике, а в усилителях НЧ — появлению посторонних призвуков. Причём, данный тип искажений гораздо неприятнее на слух, чем банальное амплитудное ограничение сигнала. Источник их появления гораздо сложнее обнаружить, а соответственно и устранить.

Ну вот мы медленно, но верно подобрались к определению понятия «динамический диапазон по интермодуляции«.

Динамическим диапазоном по интермодуляции (Dynamic Range) называется характеристика устройства, показывающая его способность противостоять продуктам нелинейного взаимодействия двух или более сигналов. Обозначается — DD3 или DB3.
Другими словами — параметр DB3 характеризует допустимую величину двух сигналов с различными частотами f1 и f2, действующих одновременно на входе устройства, при которой ещё не возникает продукт их взаимодействия (вернее, когда уровень этого продукта не превышает заданного параметра — RFrx). И определяется как отношение, выраженное в дБ, общей мощности этих сигналов к чувствительности устройства.

Измерение динамического диапазона по интермодуляции (DB3) — дело не такое простое, как измерение односигнального DB1. Процесс это сводится к определению суммарной величины, так называемых, продуктов 3-го порядка с частотами 2f1 ± f2, 2f2 ± f1. Приведу формулу для вычисления динамического диапазона:
DB3 = 2/3 × IP3 — Pвх мин (дб), где IP3 — точка пересечения линии уровня интермодуляционных составляющих 3-го порядка на графике передаточной характеристики, а Pвх мин — чувствительность, выраженная в дБ и определяемая собственными шумами устройства.


Рис.2

На Рис.2 красным и синим цветами изображены знакомые нам по Рис.1 динамические характеристики: идеальная и характеристика основных частот входных сигналов (f1 и f2).
Чёрным цветом показана кривая интермодуляционных продуктов 3-го порядка с частотами 2f1 ± f2 и 2f2 ± f1. Данная кривая возрастает в 3 раза быстрее (в децибельном выражении) чем идеальная, поэтому теоретически в некоторой точке эти линии должны сойтись, обозначая точку пересечения по интермодуляции третьего порядка (IP3).
Будучи теоретической — эта точка никогда не может быть достигнута на практике, поскольку смеситель войдёт в режим компрессии сигнала раньше, чем эта точка будет достигнута.

Нахождение данной точки (IP3) — задача не такое простая, как измерение односигнального DB1. Поэтому для облегчения жизни радиолюбителя вводятся некоторые допущения, основанные, исходя из практического опыта. А именно:
В общем случае обычно отмечается, что связь между точкой компрессии 1 дБ и точкой пересечения 3-го порядка, приведённой к входу, имеет вид: IP3 = P1дб + (10…15)дб.
А учитывая, что односигнальный динамический диапазон DB1 описывается формулой:
DB1 = P1дб — Pвх мин (дб), а DB3 = 2/3 × IP3 — Pвх мин (дб), то на основании всех трёх формул можно вывести простую пропорцию: DB3 = 2/3 × (DB1 + (10…15)дб).

Посчитаем. Если односигнальный динамический диапазон по блокированию DB1 равен 110дБ, то:
DB3 ≈ 2/3 × (110дБ + 10дБ) = 80дБ.
Всё — расчёт окончен! Именно на эту величину динамического диапазона по интермодуляции и следует ориентироваться, так как именно она в значительной степени определяет качественные показатели как НЧ, так и ВЧ оборудования!

И напоследок — ещё одна динамическая характеристика, достойная определённого внимания по большей части в радиосвязи — Динамический диапазон по перекрёстным помехам (DD2 или DB2).
Характеристика эта важна в основном для устройств, осуществляющих приём однополосных (SSB) сигналов и определяет степень подавления мощных станций, работающих с АМ модуляцией и расположенных по соседству.
Перекрёстные искажения возникают в УВЧ и преобразователях частоты приёмников при воздействии на эти элементы модулированного мешающего сигнала с частотой, близкой к значению частоты настройки основного канала приёма, например, на частоте соседнего канала.

Процесс измерения этого параметра подобен предыдущему описанию и сводится к определению величины продуктов 2-го порядка с частотами (f1 ± f2) и нахождению точки интермодуляции (IP2) посредством построения такого же графика.
Кривая интермодуляционных продуктов 2-го порядка растёт медленнее, чем 3-го (всего лишь в 2 раза быстрее идеальной передаточной характеристики), а потому и точка пересечения, обозначающая значение IP2, находится дальше от начала координат.

Благодаря «Справочнику радиолюбителя — коротковолновика» под авторством уважаемых С. Бунина и Л. Яйленко, вполне можно довериться компромиссной формуле: DB2 ≈ DB1 — 20 dB, что в нашем случае будет соответствовать 90дБ.

 

Что такое динамический диапазон в фотографии и почему это важно знать – Photo7.ru

В фотографии «динамический диапазон» — это разница между самыми темными и самыми светлыми тонами изображения, обычно чистым черным и чистым белым. Чаще всего говорят о максимальном динамическом диапазоне, на который способна камера.

Зачем нужно понимать динамический диапазон

Все дело в экспозиции, поэтому, если вы хотите получить хорошо экспонированные фотографии, вам нужно знать о динамическом диапазоне. Тогда у вас будет хорошее представление о возможностях вашей камеры и о том, что вы можете сделать, чтобы добиться хорошей экспозиции, если сможете понять:

  • что такое динамический диапазон
  • что на это влияет
  • и как манипулировать этим

Как и во всем в фотографии, когда вы знаете, как что-то работает, вы можете контролировать результат … и создавать изображения так, как вы видите их в уме.

Динамический диапазон вашей камеры

Не все камеры имеют одинаковый динамический диапазон. Динамический диапазон определяется фотосенсором вашей камеры.

Компактные камеры не имеют такого широкого динамического диапазона, как зеркальные, потому что сенсор меньше. Полнокадровые зеркалки имеют гораздо больший динамический диапазон, чем камеры «Кроп».

Полнокадровые камеры высокого класса способны записывать более высокий динамический диапазон, чем камеры начального уровня, но даже среди камер высокого класса некоторые лучше, чем другие. Подробнее об этом чуть ниже.

Как измеряется динамический диапазон в фотографии?

Динамический диапазон измеряется в стопах (stops). Это то же самое, что и при настройке диафрагмы. Каждый f-стоп удваивается (или уменьшается в два раза, в зависимости от того, в какую сторону вы идете) по сравнению с предыдущим. Другими словами, F2.8 вдвое превышает уровень яркости F4.

Итак, возвращаясь к тому, что я говорил минуту назад о том, как динамический диапазон варьируется между камерами …

Динамический диапазон:

  • У моего старого Nikon D700 (полнокадровая камера) 8 стопов
  • Nikon D810 (полнокадровая камера) составляет 15 стопов
  • Человеческий глаз около 20 стопов

Вот почему мы видим лучше, чем наши камеры — мы можем видеть намного больше деталей от самых темных черных до самых ярких белых.

Динамический диапазон сцены

Но есть еще один аспект динамического диапазона — динамический диапазон объекта или сцены.

Здесь динамический диапазон — это разница между интенсивностью света теней и бликов. Для сравнения:

  • Высококонтрастный, безоблачный солнечный день — много яркого солнечного света и темных теней — действительно широкий динамический диапазон
  • Низкий контраст, хмурый пасмурный день — без теней — легче фотографировать, потому что он вписывается в динамический диапазон вашей камеры

Таким образом, чем погода солнечнее, тем ярче будут блики, тем сильнее будут тени и тем больше динамический диапазон сцены.

Что если условия слишком яркие для камеры

Если ваша камера не может полноценно записывать как яркие тона и тени, то вам нужно будет выбрать, что важно для вас, чтобы избежать отсечения (поскольку отсеченные детали не будут записываться и их потом будет невозможно восстановить).

  • Если вы выставите на светлые участки, вы потеряете детали в тенях, так как они будут недодержаны.
  • Если вы сосредоточитесь на тенях, то вы потеряете детали в светлых участках, так как они будут переэкспонированы.

Как управлять динамическим диапазоном

Независимо от возможностей вашей камеры, наступит момент, когда сцена окажется за пределами возможностей динамического диапазона вашей камеры.

Как только вы узнаете свою камеру, а точнее ее ограничения, вы можете начать изучать, как с ней работать. Когда дело доходит до динамического диапазона, есть много вещей, которые вы можете сделать, но их можно объединить в три варианта:

  1. Уменьшить контраст
  2. Избегайте контраста
  3. Искусственно увеличить диапазон

1. Уменьшить динамический диапазон сцены

Когда вы уменьшаете контраст сцены, вы уменьшаете динамический диапазон в фотографии.

Если вы вернетесь к диаграмме в верхней части статьи, вы увидите, что если тени светлее, или блики темнее, или оба, динамический диапазон сцены меньше. В результате вашей камере будет проще точно регистрировать как светлые, так и темные области без переэкспонирования светлых участков или недоэкспонированных теней.

Есть два способа уменьшить динамический диапазон сцены:

а) осветлить тени

Чтобы «поднять» тени, добавьте света, чтобы они были ближе по яркости к более освещенным областям сцены.

Чтобы осветлить тени:

  • Используйте отражатель и отражайте свет обратно в темную часть сцены.
  • Используйте вспышку, чтобы осветить темную часть сцены
  • Снимайте в RAW и настраивайте ползунок тени в пост-продакшн
  • Настройте в пост-продакшине, используя программное обеспечение для обработки, такое как Lightroom

Фотографы-постановщики и портретисты манипулируют светом в студии и на месте с помощью отражателей и стробоскопов, чтобы осветить объект и / или заполнить тени.

б)затемнить светлые тона

В качестве альтернативы, вы можете работать на другом конце динамического диапазона, затемняя светлые тона. Другими словами, сделайте блики темнее.

Чтобы уменьшить блики:

  • Используйте рассеиватель, чтобы заблокировать часть света
  • Используйте градуированный фильтр ND, чтобы затемнить яркое небо
  • Снимайте в формате RAW и отрегулируйте ползунок бликов в пост-продакшн

Проблема с пейзажной фотографией состоит в том, что небо значительно ярче, чем земля. Поэтому пейзажные фотографы используют градуированные фильтры с нейтральной плотностью, чтобы уменьшить динамический диапазон сцены, чтобы они могли захватывать как хорошо освещенное небо, так и землю.

2. Избегайте контрастных сцен

Фотографируя в менее «контрастной» области, и вам не придется иметь дело с крайностями светлых и темных участков.

Вот почему портретные фотографы:

  • Размещают объекты в тени
  • Не фотографируют на полуденном солнце, когда оно самое яркое
  • Фотографируют с солнцем позади объектов так, чтобы их лица были в тени

Если вы когда-либо пытались избежать резких теней на фотографиях, то значит, вы приспосабливались к динамическому диапазону камеры.

На фотографии слева я выставил экспозицию для рамы, а на фотографии справа я выставил для сцены снаружи.

3. Охватите динамический диапазон сцены

Есть еще один способ справиться со сценой, когда она выходит за пределы динамического диапазона вашей камеры. Охватите это с HDR.

С фотографией HDR (фотография с высоким динамическим диапазоном) вы делаете несколько фотографий с разной экспозицией, чтобы объединить их в одно изображение HDR с деталями в:

  • тенях
  • полутонах
  • высоких тонах

Таким образом вы преодолеваете недостатки своей камеры и получаете изображение, которое имитирует то, как наши глаза видят мир.

Фотографы, работающие в сфере недвижимости, используют HDR, чтобы показать, показать интерьер комнаты в темных тонах и шикарный вид снаружи в светлых тонах.

Сложив фотографии с различными экспозициями, охватывающими как интерьер, так и экстерьер, можно показать полный динамический диапазон. Потенциальный покупатель, глядя на такие фотографии, увидит представленный дом так, как он бы увидел бы этот дом, смотря на него своими глазами, а не через фотографию.

Камера не сможет захватить полный динамический диапазон.

Когда новые фотографы впервые сталкиваются с термином динамический диапазон, это обычно происходит потому, что они узнают о HDR-фотографии.

Творческий подход с динамическим диапазоном в фотографии

Как правило, консенсус в отношении воздействия таков: если вам необходимо сделать выбор:

  • Это нормально, не записывать детали в самой темной части изображения
  • Но при этом не стоит переэкспонировать светлые тона до потери деталей

Но фотография — это еще и личный стиль. Вам не нужно записывать полный динамический диапазон сцены, и вам не нужно следить за тем, чтобы основные моменты не были обрезаны.

Если вы знаете, как управлять как светлыми, так и теневыми изображениями, и решаете выставлять одну за счет другой, это творческий выбор.

Понимание динамического диапазона является ключом к принятию этих творческих решений и достижению желаемых результатов.

На этой фотографии темные тона были заблокированы, чтобы создать силуэт. На фотографии ниже, я сделал упор на темных тонах, обрезав светлые тона.

Динамический диапазон и выбор камеры

Когда цифровая фотография началась, акцент был сделан на мегапикселях. Тогда считалось, что чем больше мегапикселей, тем лучше. Но времена изменились и теперь даже на самой дешевой камере пикселей достаточно для большинства фотографов.

Производители работают над динамическим диапазоном, потому что это то, что действительно важно для фотографов. К счастью для нас, динамический диапазон камер неуклонно растет, и я не удивлюсь, если однажды мы будем использовать камеры, способные записывать мир так, как его видят наши глаза.

Я советую при покупке следующей камеры уделять внимание динамическому диапазону камеры, а не мегапикселям.

Заключение

Таким образом, зная про ограничение динамического диапазона, вы сможете получать те фотографии, которые вы хотите, с учетом ограничения вашей камеры. Или, вы можете специально использовать эти ограничения и получать художественные эффект.

Ну а если у вас остались вопросы, то задавайте их в разделе с комментариями.

Что такое динамический диапазон фотографии и как его улучшить? – Сей-Хай

Вы, наверное, уже слышали термин “динамический диапазон” в разном контексте. Но что означает это словосочетание в фотографии? Правильное ли у вас представление о том, что такое динамический диапазон?

Это чрезвычайно популярный термин, который многие люди до конца не понимают. По сути, динамический диапазон — это соотношение между максимальной и минимальной интенсивностью света. Разница между самым темным и самым ярким значением фотографии. Говоря иными словами, динамический диапазон — это различие между самыми яркими и самыми темными значениями изображения.

Другое слово, которое способно объяснить суть динамического диапазона — это контраст. Поскольку наличие высокого динамического диапазона означает огромный уровень контраста между темными и светлыми областями фотографии.

К сожалению для всех нас, камеры не могут обрабатывать такой динамический диапазон, как это делают наши глаза. Ни одна камера в мире не способна видеть насколько богатую картинку, какую видит человеческий глаз. И даже если камера обладает фантастическим динамическим диапазоном, это не дает гарантию, что тональные различия будут все так же видны после печати фото или размещения его в сети.

Как измеряется динамический диапазон?

Динамический диапазон измеряется в так называемыми «ступенях». Чтобы вы понимали, человеческий глаз может воспринимать примерно 20 ступеней динамического диапазона в реальной жизни. Это означает, что самые темные тона, которые мы воспринимаем глазами, примерно в миллион раз сильнее, чем самые яркие тона одной и той же сцены. Вот почему люди могут видеть что-то чрезвычайно яркое и чрезвычайно темное одновременно.

Камеры все еще не такие мощные, как наши глаза. Даже самые современные и высокотехнологичные камеры имеют максимум 15 ступеней динамического диапазона. Это даже близко не сравнится с человеческими способностями.

Большинство средних цифровых камер позволяют захватить около 12 ступеней динамического диапазона. Основная проблема, связанная с этим ограничением, проявляется, когда вы делаете снимок в солнечный день или при ярком освещении. Замечали ли вы, что такие фотографии выглядят блеклыми или слишком яркими? Камера пытается определиться между светом и тенью, и это обычно приводит к тому, что вы получаете белые фотографии с полностью черными тенями. Небо на заднем плане будет очень синим, но даже самые слабые тени могут быть черными как смола.

Существует вот еще одна проблема с динамическим диапазоном. Даже если ваша камера может захватить 15 ступеней, большинство экранов отображает только 10. Точно так же, когда вы распечатаете свои фотографии, они могут выглядеть хуже, чем есть на самом деле.

Как улучшить динамический диапазон фотографий

Есть несколько отличных способов улучшения динамического диапазона фотографий. Благодаря этим действиям они будут выглядеть гораздо лучше. Большая часть корректировок происходит в постобработке, но вы можете изменить настройки камеры, использовать искусственный свет или специальный фильтр.

Градуированный фильтр нейтральной плотности

Градуированный фильтр нейтральной плотности ограничивает количество света, попадающего на сенсор камеры. Фильтр представляет собой специальную насадку из стекла с градиентом плотность которого может варьироваться. Он предназначен для того, чтобы избежать возможной переэкспонировки самой яркой части изображения. Используя один из нейтральных светофильтров, вы получите яркий фон с правильно экспонированным передним планом, без слишком темных теней.

Чтобы правильно использовать фильтр нейтральной плотности, вам необходимо снять показания экспонометра переднего и заднего планов и определить разницу между экспозициями. Затем вы должны установить фильтр с точностью до ступени необходимой разницы в освещении.

После настройки камеры, зафиксируйте фильтр на объективе и убедитесь, что все в вашей сцене правильно экспонировано, а затем сделайте снимок. Если изображение выглядит не совсем так, как хотелось бы, просто внесите небольшие изменения и сделайте снимок еще раз.

Искусственное освещение

Использовать искусственный свет вместо естественного — это один из лучших методов предотвращения появления плохих снимков со слишком большой экспозицией. Вы можете использовать вспышку камеры или дополнительный источник света на снимке, чтобы заполнить более темные области сцены искусственным светом. Это уменьшит диапазон света, который камера пытается уловить. Вместо того чтобы заставлять камеру определять разницу между темным и светлым, вы просто заполняете самую темную часть своим собственным светом.

Однако, искусственный свет не очень поможет в пейзажной съемке или других видах фотографии, которые предполагают большое расстояние. Лучше всего он подойдет для портретных снимков и фотографий крупным планом.

Настройка экспозиции на камере

Чтобы попробовать устранить плохой динамический диапазон, отрегулируйте настройки камеры. Большинство современных камер имеют настройки для уменьшения экспозиции. В некоторых камерах есть режим ночной фотосъемки, яркий дневной режим и тому подобное. Вы также можете попробовать использовать очень низкое значение ISO, чтобы расширить динамический диапазон камеры и лучше запечатлеть высокую контрастность.

Редактирование фотографий

Иногда лучшим решением может оказаться постобработка фотографий. И если вы снимаете фото в RAW режиме, они будут содержать достаточно информации, чтобы потом вы могли правильно их отредактировать. Поскольку в процессе редактирования также можно раскрыть полный динамический диапазон.

Честно говоря, это довольно простой процесс. Все, что вам нужно сделать, это получить доступ к инструменту регулировки света и теней. Отрегулируйте ползунок света так, чтобы восстановить самые яркие области изображения, а затем используйте ползунок теней, чтобы сделать тени чуть менее темными и подчеркнуть контраст.

Если этого будет недостаточно, вы можете использовать инструмент «Кисть», чтобы осветлить или затемнить привередливые участки изображения. В то время как для глобальных корректировок может понадобиться довольно продвинутая программа, вы также можете внести незначительные изменения в приложении на своем смартфоне.

Снимайте при другом освещении

Если вы не хотите возиться с редактированием фотографий или использовать искусственный свет, самый простой способ улучшить динамический диапазон — просто дождаться лучшей погоды. Вы можете подстраивать время съемки так, чтобы не было прямых солнечных лучей и засветов. А если у вас нет выбора, тогда попробуйте переместить себя и объект съемки в тень.

Главная проблема съемок в солнечную погоду заключается в слишком большом контрасте между яркостью солнца и темнотой пейзажа. Поэтому съемка в пасмурный день или во время, когда солнце не светит прямо над головой, значительно выигрывает.

Также старайтесь не направлять камеру прямо на солнце. Иначе оно осветлит изображение и сделает даже малейшую тень слишком темной, чтобы можно было что-то рассмотреть. Расположитесь так, чтобы солнце было у вас за спиной. Таким образом у вас получится правильно осветить сцену и создать привлекательный динамический диапазон, который камера действительно способна запечатлеть.

Фотография с расширенным динамическим диапазоном (фотография HDR)

HDR-фотография или фотография с расширенным динамическим диапазоном — это отличный способ сделать фотографию с огромным динамическим диапазоном. Проблема в том, что это немного затруднительно. Вам нужно сделать от двух до десяти фотографий, чтобы создать правильное HDR изображение. Хитрость заключается в том, чтобы сделать несколько разных снимков одного и того же объекта с разной экспозицией. Затем вы используете программное обеспечение, чтобы слить эти изображения в одно единственное. И в итоге получается значительно более качественное изображение чем то, которое смогла бы сделать камера за один щелчок.

Для этого, конечно же, необходим штатив. Очень важно не допускать дрожания камеры. Используйте различные комбинации выдержки, чтобы получить серию снимков с разной яркостью. Вы можете сделать сначала темные снимки, а потом светлые. В конечном итоге у вас будет цепочка изображений одной и той же сцены, которые охватывают весь спектр света.

После того как вы сделаете все снимки, обязательно убедитесь, что они одинаковы. Нельзя допустить, чтобы перед камерой пролетела птица или что-то движущееся могло изменить окончательное изображение.

Затем используйте профессиональное программное обеспечение для объединения фотографий в одно изображение. К сожалению, программное обеспечение такого рода может быть достаточно дорогим. Но если вы действительно хотите сделать отличные HDR фотографии с потрясающим динамическим диапазоном, такое программное обеспечение необходимо.

Подведем итоги

Итак, что такое динамический диапазон? Это разница между темными и светлыми областями фотографий. Когда дело касается захвата темноты и яркости на одном и том же изображении, динамический диапазон трудно правильно запечатлеть даже самой лучшей камерой из-за определенных ограничений.

В свою очередь, если вы обладаете средней камерой с небольшим динамическим диапазоном, вы можете улучшить контраст фотографий. Попробуйте делать HDR-фотографии, снимать в тени или использовать дополнительный искусственный свет, чтобы осветить темные пятна на снимках. Также вы можете обрабатывать снимки в фоторедакторах, чтобы получить идеальный баланс светотени.

Читайте также:

 

В фотографии нет правильного и неправильного: как выходить за рамки

8 способов улучшить монохромную фотографию

Естественный свет в фотографии: 6 правил, которые помогут делать качественные снимки

Источник

Превью by Joseph Morris on Unsplash

Что такое динамический диапазон, и какое отношение он имеет к фотографии

 

Динамический диапазон — характеристика устройства или системы, предназначенной для преобразования, передачи или хранения некой величины (мощности, силы, напряжения, звукового давления и т. д.), (Википедия, Динамический диапазон).

Применительно к фотографии, чаще всего имеется в виду величина между крайними значениями светлого и темного и вся информация, которая находится между этими двумя крайними значениями. Определяет способность светочувствительного материала, или матрицы в цифровой фотографии, правильно передавать яркость снимаемого объекта. Но это так называемый технический диапазон, на практике фотограф часто не использует весь отрезок, а только какую-то его часть и тогда применяют термин «полезный динамический диапазон».

Динамический диапазон есть у человеческого глаза, у матрицы цифрового фотоаппарата, у дисплея, монитора, и даже файла, в котором вы сохраняете свои фотографии.

 

Разберемся подробнее.

В данной статье мы будем говорить о цифровой фотографии, и соответственно о Динамическом диапазоне применительно к ней.

В пленочной фотографии термин был другим, употребляли словосочетание «Фотографическая широта фотоматериала», а уже в цифровых технологиях стали применять термин «Динамический диапазон».

Как не трудно догадаться у динамического диапазона есть нижняя и верхняя границы. Нижняя граница динамического диапазона задана уровнем собственного шума матрицы.

Данный шум генерирует сам фото сенсор, даже тогда когда на него не попадает ни одного фотона света.

Чтобы на снимке появилось, сколько-нибудь различимые детали нужно, чтобы уровень полезного сигнала превысил уровень шума.

Это значит что нижний порог чувствительности матрицы, и соответственно нижний порог динамического диапазона, можно определить как уровень выходного сигнала, при котором отношение сигнал-шум больше единицы.

Верхняя граница динамического диапазона определяется, максимальной наполненностью  фотодиода.

То есть фотодиод рассматривается как некая емкость определенной вместимости, ее постепенно наполняют фотоны света, как только фотоны наполнять эту емкость до краев, данный фотодиод будет восприниматься как абсолютно белый, и ни какую информацию мы в него уже поместить не сможем, описанное явление, с переполненным фотодиодом, называется «клиппинг».

Соответственно, чем более емким будет фотодиод, тем больший сигнал он может дать на выходе, до полного насыщения.

Надо понимать что клиппинг, это резкая граница, за которой нет деталей, а вот нижняя граница, не так резка, детали тонут в шумах, но какие-то остатки информации еще остаются даже за границей.

Отсюда распространенное мнение многих фотографов, что провалы в тенях не так страшны, как провалы в светах, это мнение сложилось также и из-за некоторых особенностей полиграфического процесса, и напрямую связано с клиппингом. То есть провалы в светах в полиграфии называются полиграфической дыркой, и они просто не печатаются, то есть краска не покрывает данное место, мы видим цвет бумаги, визуально это выглядит не очень эстетично и считается браком. Важно понимать, что чем ближе к нижней границе, тем больше шума, если важно чтобы фото было менее шумным то все-таки старайтесь держать полезный динамический диапазон ближе к верхней границе, не забывая при этом о клиппинге.

Также не надо забывать, что динамический диапазон человеческого глаза значительно шире, чем диапазон самой лучшей камеры. Потому любой фотограф всегда встречается с проблемой как в меньшее поместить большее. Для решения данной задачи человечеством потрачено немало сил, и еще до изобретения фотографии с данным явлением сталкивались художники, и разрабатывали разные способы решения данной проблемы. Именно они открыли правило «Больше света меньше цвета» то есть Клиппинг хотя о фотографии, а тем более цифровой, тогда даже самые смелые умы и мечтать не решались.

Так вот расширение динамического диапазона это, по сути, способ решения данной проблемы, то есть сохранение детализации во всем видимом диапазоне.

Понаблюдайте за своим зрением, и сравните с картинкой, которую дает ваша камера. Часто и, как правило, вы видите снимаемую сцену со всеми деталями и в тенях и в светах даже при слабом и даже очень слабом освещении, а камера даже очень хорошая такой широтой похвастаться не может, приходится прибегать ко всяким хитростям, например, дополнительно освещать, снимаемый объект.

И хотя многие художники, а за ними некоторые фотографы, не парились по данному поводу, и превращали провалы в тенях и цветах в художественный прием. Или придумывали для изображаемого мира свои законы с массой условностей, например, фактуру рисовали только на границе тени и света, в полу тенях, тем самым передавая текстуру объекта без передачи деталей в тенях и цветах. Но все же погоня за детализацией продолжается до сих пор, и надо сказать результаты впечатляют, хороший и очень показательный пример это снимки космоса, сделанные с телескопа Хаббл и ему подобных космических аппаратов, когда из практически, казалось бы, пустого пространства вытаскивается масса очень детальной информации.

Но тут мы встречаемся еще с одной проблемой дело в том, что динамический диапазон средств просмотра фотографий не позволяет нам просматривать фотографии, сделанные в том расширенном диапазоне, которого можно достичь по средствам все возможных технологий и даже сохранить в файле. Но просмотреть его в такой широте мы не можем, потому что наталкиваемся на ограниченные возможности мониторов или фотобумаги, и полиграфические  технологии нас тоже не балуют.

И часто, когда вам говорят о фотографиях с расширенным динамическим диапазоном, на самом деле говорится о его сужении до диапазона средств просмотра, при сохранении детализации, которая присутствовала в файле с действительно расширенным диапазоном.

То есть когда вам говорят о том, что по средствам, например HDR фотографии можно значительно расширить динамический диапазон то надо понимать что речь, по сути, идет о еще одном способе как избежать клиппинга и повысить детализацию в светах и тенях, а динамический диапазон все равно будет ограничен средствами просмотра.

И в данном контексте уместнее говорить не о диапазоне камеры, монитора или фотоматериала, а о диапазоне всего фотографического процесса в целом, который в конечном итоге все равно вынужден, равняется на средства просмотра.

Надо сказать и о том, что технологии на месте не стоят, и все возможные производители постоянно анонсируют разнообразные технологии, с помощью которых можно будет просматривать изображения со значительно более широким динамическим диапазоном.

Часто данным термином называют величину допустимого отклонения экспозиций при съемке в определенных условиях с сохранением детализации в светах и тенях (полезный динамический диапазон). То есть в данном случае речь идет не о расширении диапазона, а об использовании имеющихся возможностей, которые предоставляет фотоматериал или матрица, и в данных пределах добиться максимальной детализации.

И также надо понимать, что в процессе обработки снимка, с файлом, полученным в процессе фотографирования, происходят разнообразные изменения, что в свою очередь тоже влияет на динамический диапазон. Можно расширить, а можно сузить. Формат, в котором сохраняются кадры, тоже влияет на диапазон, RAW файл сохраняет больше информации, чем JPG, и значит, имеет больший диапазон, и при обработке данное качество очень помогает, больше информации больше возможностей при ее обработке. При использовании HDR технологии, когда совмещается в одном файле несколько с разной экспозицией, получаются снимки с очень большим динамическим диапазоном.  Но сохраняется фотография для просмотра, как правило, в JPG формате который не может похвастаться такой широтой, но более удобен как конечный файл. И, следовательно, мы опять упираемся в проблему сохранения большего в меньшем, и ограничения которые накладывают на весь прочес особенности конечного файла.

Вы спросите, а на кой тогда производители стараются расширять диапазон камеры, и фотографы так носятся с идеей повышения данного показателя, если все равно выше конечного файла и средств просмотра не прыгнешь. Да не прыгнешь, но повысить качество фотографии можно и чем больше у вашей камеры, и всех остальных составляющих фотографического прочеса динамический диапазон тем потенциально более качественный продукт они могут выдавать в конечном итоге.

Измеряется динамический диапазон в тех же единицах что и экспозиция, то есть в EV (на фото жаргоне стоп, или шаг), то есть двоичный логарифм, иногда меряют десятичным логарифмом (D), 1EV=0,3D. Реже меряют линейно, например 1:1000, 1:1000 соответствует 3D и почти равно 10EV.

Почему самое распространенная единица это EV во многом по тому, что это двоичный логарифм. Суть в том, что для зрения, как и для некоторых других органов чувств, величина ощущения пропорциональна логарифму воздействия. И когда, например освещенность возрастает или падает на одно деление по логарифмической шкале согласно двоичному логарифму, то есть удваивается, то человечек своим зрением это воспринимает как изменение в одно значение по линейной шкале.

Разрядность или глубина цветности это показатель определяющий количество оттенков цвета, то есть чем больше разрядность, тем больше оттенков цвета, измеряется в «битах». Есть два вида разрядности на канал «бит на канал» и на пиксел, это сумма числа бит по всем трем каналам, которая представляет собой общее кол-во цветов в одном пикселе.

Оба показателя тесно связаны с динамическим диапазоном, но разрядность пикселов это показатель которым описывают, как правило, свойства аппаратуры, то есть матрицы.

А по канальная глубина цветности это показатель, с помощью которого чаше всего описывают свойства файлов определенных форматов.

В формате RAW эти показатели наиболее высоки, потому что данный формат это не обработанная информация, снятая с матрицы. И когда вы фотографируете, то побеспокойтесь, чтобы на вашей камере было установлена максимальная разрядность, если конечно у вас присутствуют такие настройки.

Разрядность современных камер может быть достаточно высокой в среднем 12 и 14 бит, но разрядность JPG файла всего 8 бит, и, как правило, фотографы и ретушеры стараются сохранять изображения в других форматах с большей разрядностью для обработки, а уже полностью обработанное изображение переводить в разрядность 8 бит.

ISO и динамический диапазон, это еще одна дилемма, которая иногда встает перед фотографом, суть в том, что с повышением ISO понижается диапазон, связано это с возрастанием уровня шума. С увеличением ISO вдвое, например со 100 до 200, вдвое сокращается и емкость фотодиода, потому что верхняя граница не куда не делась, она не изменено стоит на своем месте, потому что объем диода не изменен,  а вот нижняя с шумами подтянулась вверх. И фотограф вынужден выбирать, что для него в данном конкретном случае важнее, широкий диапазон, или высокие ISO.

Подведем итог, что может сделать фотограф, чтобы повысить качество фотографии, опираясь на знания о динамическом диапазоне;

  • Снимайте в формате RAW, это позволит иметь в исходнике наибольший динамический диапазон, который можно выжать из данной камеры.
  • Используйте наибольшую разрядность из имеющихся в вашем распоряжении, и только после окончательной обработки, в файле, предназначенном для просмотра переводите в меньшую.
  • Снимайте на меньшие ISO, чтобы избежать сужения динамического диапазона.
  • Думайте, в каких пределах вам держать полезный динамический диапазон, чтобы избежать клиппинга, и не свалится в шумы.
  • Если требуется, используйте HDR технологии, они действительно иногда помогают, улучшит качество снимков.

Надо сказать, что помимо HDR технологий есть масса способов как в процессе обработки фотографий повысить качество и в частности детализацию, об этих способах мы поговорим, когда речь пойдет о практических приемах обработки фотографии.

Что такое динамический диапазон и как он важен в фотографии?

Ладно, это может быть очень не в масштабе, но я думаю, что это простая демонстрация интенсивности света. Кроме того, возможности датчиков могут быть меньше или больше. Но вы получите идею.

Причина, по которой динамический диапазон так важен, заключается в том, что он точно определяет, какая часть сцены может быть фактически представлена ​​в пределах «черного» и «белого» изображения. Изображение выше представляет очень грубую шкалу яркости типичных объектов в сцене, в то время как «квадратные скобки» справа дают грубое указание того, сколько из этих интенсивностей можно детально увидеть при данной экспозиции. Чем короче экспозиция, тем выше будет ваш брекетинг (малая экспозиция для ярких облаков), чем дольше экспозиция, тем ниже (больше для затененных / ночных сцен).

Конечно, в реальной жизни действительно нет черного и белого. Черный — полное отсутствие света, а белый — бесконечно большое количество белого света на всех частотах. Но когда дело доходит до фотографирования и видения, вы не работаете с таким большим динамическим диапазоном.

Различия? Если вы выставите точку и сделаете снимок, чтобы иметь ту же белую точку отсечения в пределах интенсивности освещения сцены, точка, где появляется черный, может быть ярче, чем черные на изображении цифровой зеркальной фотокамеры. Это связано с тем, что гораздо больший датчик способен улавливать большие изменения интенсивности света. Это белая точка ярче, а черная точка темнее, чем точка и стрелять. Звучит так, как будто вы понимаете эту часть.

Почему это важно? Что происходит, когда вы хотите увидеть как яркие облака на сцене, так и темные области внутри дома через заднюю дверь? В большинстве случаев либо облака станут ярко-белыми, и вы не сможете увидеть какие-либо детали, либо внутренняя часть дома будет просто черной (или очень близко). Для камеры это выпадает из текущего диапазона интенсивностей, для которых вы выставляете.

Это один из недостатков фотографии по отношению к производительности глаз. Человеческий глаз обычно способен видеть намного больший диапазон интенсивностей, чем камера, обычно около 18-20 ступеней изменения интенсивности. Мы можем видеть в доме и яркие облака, но камера может выставить только для одного или другого. Большинство датчиков DSLR могут зафиксировать около 10-13 ступеней динамического диапазона.

Кроме того , формат, в котором снимается изображение (для цифровой фотографии), может позволить сохранить значительную часть динамического диапазона при преобразовании изображения в пригодный для использования JPEG, так как это наиболее распространенный «окончательный» формат фотографии в.

С JPEG, форматом, который обычно генерируют для вас точка и снимок , каждый компонент красного, зеленого и синего может хранить только 8 бит точности. Черный — 0, белый — 255. Это означает, что между черным и белым есть 256 «шагов». И наоборот, с высокой точностью необработанного захвата они обычно собирают от 12 до 14 бит информации. Для 12-битного необработанного черный по-прежнему равен 0, а белый — 4096. В 14-битном захвате белая точка равна 16 384. Это означает, что изменения интенсивности регистрируются на порядки более точно . Теперь между черными и белыми точками изображения до 16384 «шагов».

Даже при том, что вы обычно экспортируете в этот 8-битный формат JPEG, это позволяет фотографу заранее отрегулировать экспозицию, заполнить свет и восстановить сгоревшие блики гораздо точнее, чем если бы это было сделано с окончательным изображением JPEG. Это не только позволяет вам «сохранять» фотографии из корзины, но и значительно улучшает результат, полученный на хорошо снятых фотографиях. Одна из техник, использующих это, — это разоблачение справа .

Кроме того # 2 : я думаю, что самое важное, что следует отметить в отношении цифрового динамического диапазона, это то, что для данной настройки ISO, SNR в полнокадровом датчике будет намного больше, чем точка и съемка. При одной и той же экспозиции фото-сайты «большого ведра» в полнокадровом датчике позволяют большему количеству света по-прежнему вписываться в радиус действия датчика. Так что +13 EV все равно будет зарегистрировано, тогда как в точке и стрелке это будет просто чистый белый цвет, например.

Это похоже на олово объемом 1 л для сбора воды вместо олова объемом 500 мл в точке и стрельбы.

Кроме того # 3 (с добавленными фотографиями) : Вот пример того, насколько ограничены некоторые датчики.

Это то, что сделал мой iPhone. Первый я выставил за темную область вниз по улице. Второй — для ярких зданий, а третий — изображение «HDR», созданное iPhone. С некоторыми изменениями можно создать теневую область, чтобы приблизить динамический диапазон того, что я на самом деле видел, хотя он все еще ограничен.

Очевидно, что динамический диапазон в iPhone слишком ограничен, чтобы захватывать всю необходимую информацию одновременно. С одной стороны, белые просто полностью выдуваются, а с другой стороны, тени почти полностью черные.

Электроника НТБ — научно-технический журнал — Электроника НТБ

Динамический диапазон –
проблема определения

Одна из важнейших характеристик системы динамических измерений – динамический диапазон. Если он слишком узок, сильные сигналы ограничиваются и искажаются, а слабые тонут в собственном шуме системы. Шум – неотъемлемый атрибут электронных схем, предназначенных для усиления и формирования сигналов от первичных измерительных преобразователей. Максимальное расширение динамического диапазона – задача первоочередной важности в приборостроении, поскольку от этого зависит возможность точного одновременного измерения как слабых, так и сильных сигналов.

Восприятие данной характеристики осложняется тем, что производители определяют и измеряют ее по-разному. Их можно понять. Ведь общепринятой технической формулировки, раскрывающей содержание динамического диапазона, не существует. В общем случае он расплывчато характеризуется как отношение наибольшего и наименьшего значений сигнала, которые система способна точно измерить в один и тот же момент времени. Такое определение вызывает несколько вопросов.

Что значит «в один и тот же момент времени»? Сравниваем амплитуды синхронизированных слабого и сильного сигналов или рассматриваем несинхронизированные сигналы в один и тот же момент времени, но в разных фазах (в этом случае разница их уровней будет значительно изменяться со временем)?

Что значит «наибольшее значение сигнала»? Известны три общеупотребительные меры наибольшего значения сигнала, и каждая из них уместна в определенном контексте:

размах амплитуды (peak-to-peak, full-scale range) – разность между двумя крайними значениями сигнала;

амплитуда (zero-to-peak) – разность между средним и амплитудным значениями сигнала;

действующее значение (RMS full-scale) – среднеквадратичное значение сигнала (для синусоидального сигнала составляет 0,707 от его амплитуды).

Что значит «наименьшее значение сигнала»? Уровень шума? Рассматривается узкая фиксированная полоса частот или же вся полоса пропускания устройства? Это важно, поскольку измеренный среднеквадратичный уровень шума зависит от полосы частот, в которой он измеряется.

Для правильной интерпретации паспортного значения динамического диапазона необходимо разобраться в этих вопросах и выяснить, как производитель измеряет величину, чтобы можно было сравнивать между собой разные устройства.

Динамический диапазон относительно максимального уровня сигнала

При испытаниях своих приборов – анализатора сигналов CoCo-80 (рис.1) и виброконтроллеров Spider 81/81b/80x (рис.2) – компания Crystal Instruments применяет одно из наиболее распространенных определений – динамический диапазон относительно максимального уровня сигнала (dBFS), измеряемый в децибелах (дБ):

,

где VFS – максимальный размах амплитуды измеряемого сигнала, VN – действующее значение напряжения собственного шума системы (обычно измеряется с заглушенным входом и заземлением).

В системе регистрации данных dBFS представляет собой частотно-зависимую переменную величину: чем шире полоса пропускания прибора, тем уже динамический диапазон (меньше значение dBFS). Объясняется это тем, что для шума обычно характерно равномерное распределение спектральной плотности мощности. Поэтому, чем шире участок спектра, на котором рассчитывается действующее значение напряжения шума VN, тем больше это значение. Соответственно, можно искусственно завысить dBFS, сузив полосу частот, в которой выполняется измерение.

Параметр dBFS измеряется либо во временной, либо в частотной области, при этом результаты измерений будут неодинаковыми. В первом случае знаменатель формулы dBFS представляет собой среднеквадратичное значение шумового сигнала в широкой полосе частот, а во втором – мощность шумового сигнала на конкретных частотах. Если распределение спектральной плотности мощности шума в системе равномерное, то в частотной области значение VN будет ниже, а dBFS – выше.

Измерение dBFS во временной области

Рассмотрим измерение dBFS во временной области на примере прибора CoCo-80. Сначала на его вход было подано синусоидальное напряжение амплитудой 10 В, что соответствует максимальному уровню входного сигнала (рис.3). Затем во время регистрации этого сигнала вход прибора был отсоединен и на него установлена заглушка. Соответственно, во второй части сигналограммы регистрировался только собственный шум системы.

С помощью программного обеспечения было определено действующее значение шума – 1,81 мкВ. Следовательно, для динамического диапазона получаем:

.

Описанное выше измерение было повторено при различных частотах дискретизации, в результате были получены значения действующих напряжений шума и dBFS (см. таблицу). Как видно из таблицы, dBFS зависит от частоты дискретизации.

Измерение dBFS в частотной области

Теперь рассмотрим уровень собственного шума прибора в частотной области. В этом режиме можно воспользоваться функцией автоматического измерения спектральной плотности мощности с градуировкой отсчетной шкалы в децибелах относительно максимального уровня сигнала. Поскольку максимальная амплитуда входного сигнала анализатора CoCo-80 составляет 10 В, по этой шкале синусоидальный сигнал амплитудой 10 В даст пик с уровнем 0 дБ.

При установленной на входе прибора 50-омной заглушке уровень собственных шумов прибора оказывается ниже –150 дБ (рис.4). Автоматическое измерение спектральной плотности мощности было выполнено на основе метода БПФ по 4096 точкам с 64-кратным усреднением спектра.

Как видим, при измерении в частотной области значение dBFS оказывается выше, чем во временной области. Это связано с тем, что в первом случае синусоидальный сигнал максимальной амплитуды сравнивается с собственным шумом на отдельных частотах, а не с суммарным шумом во всей полосе пропускания. Во временной области синусоидальный сигнал амплитудой 1 мкВ потонул бы в шуме, а в частотной области он оказывается виден после усреднения.

Подводя итоги, можно сказать, что динамический диапазон – понятие расплывчатое и числовое значение этой характеристики различается в зависимости от метода ее измерения. Для CoCo-80 динамический диапазон относительно максимального уровня сигнала (dBFS) при измерении во временной области составляет 130 дБ, а в частотной – 150 дБ.

Как достигается широкий динамический диапазон?

Столь широкий динамический диапазон в устройствах компании Crystal Instruments достигается за счет применения уникальной патентованной технологии с использованием двух аналого-цифровых преобразователей (АЦП) в каждом измерительном канале (рис.5).

Упрощенно эту технологию можно описать следующим образом. Входной сигнал направляется параллельно в два канала. В первом стоит усилитель с малым коэффициентом усиления, а во втором – с очень большим (например, 1024). В каждом канале есть АЦП. После аналого-цифрового преобразования сигналы поступают в цифровой сигнальный процессор, который их обрабатывает и собирает в единый сигнал. При этом, если входной сигнал после усиления оказывается в пределах диапазона второго канала, в качестве выходного выбирается сигнал из этого канала. В противном случае на выход поступает сигнал из первого канала.

Благодаря широкому динамическому диапазону каждого входа, обеспечиваемому описанной технологией, необходимость в настройке чувствительности (диапазона входных напряжений) практически отпадает.

Объяснение динамического диапазона

| B&H Explora

Когда упоминается термин «динамический диапазон», многие люди быстро думают о HDR или «расширенном динамическом диапазоне». С этим термином и техникой, столь популярными в мире фотографии, редко когда-либо учитывается, что такое динамический диапазон на самом деле, не говоря уже о том, почему вы хотите, чтобы он был «высоким». Короче говоря, динамический диапазон описывает измерение между максимальным и минимальным значениями. Хотя это и не относится к фотографии, в этой статье о динамическом диапазоне в фотографии мы можем интерпретировать динамический диапазон как измерение между самыми белыми оттенками и самыми черными оттенками черного на изображении или минимальным и максимальным значениями плотности и яркости.

Вверху: полностью тональный градиент от черного к белому.

Прежде чем углубляться в детали, рассмотрим черно-белый градиент: плавный переход от черного к белому с, казалось бы, бесчисленным количеством серых тонов между самым черным и самым белым значениями градиента. Теперь, имея в уме этот полностью тональный градиент, попробуйте представить плавный градиент от темно-серого до светло-серого. Диапазон серых тонов гораздо более ограничен без черных или белых точек, и, как таковой, динамический диапазон короче.Более простой способ распознать это — контраст между максимальной и минимальной точками на шкале намного больше в черно-белом градиенте, чем в градиенте от серого к серому. Этот диапазон контрастности, в дополнение к большему количеству тонов между минимальным и максимальным значениями, представляет собой более высокий динамический диапазон.

Вверху: градиент от серого к серому имеет более короткий динамический диапазон.

Это важно для фотографии, в основном из-за того, что наши носители информации, будь то цифровой датчик, рулон пленки, цифровой файл или отпечаток, не могут воспринимать тот же динамический диапазон, который могут видеть наши глаза.Независимо от того, насколько широкая эта тональная шкала появляется на вашем фотографическом изображении, она каким-то образом усекается и компенсирует отсутствие абсолютного значения белого или черного. Напечатанная фотография не может быть белее белой бумаги или темнее чернил на бумаге. Точно так же цифровое изображение или изображение на пленке может записывать только столько деталей между самыми темными тенями сцены и самыми яркими светами, и в конечном итоге будет отображать тона в конце этой шкалы как эффективный черный или белый просто потому, что есть недостаточно подробностей.Каждая среда имеет свой собственный динамический диапазон, и часто цель состоит в том, чтобы расширить диапазон тонов между максимальными и минимальными значениями, чтобы создать более полное ощущение изображения, похожее на градиент, который проходит от чистого черного к чисто белому.

Эта способность воспроизводить более широкий диапазон тонов или иметь больший диапазон тонов, доступных между черным и белым носителем, — это то, что требуется при сравнении динамического диапазона различных камер, пленок, бумаги или почти любых ограничений который применяется при фотографировании.

В практическом смысле динамический диапазон наиболее эффективно используется и проявляется при работе в сценах с большим внутренним контрастом. Примеры, где есть яркие элементы и тени, труднее всего сфотографировать из-за невозможности записать детали в обеих областях изображения, и часто приходится идти на компромисс, чтобы контролировать тени или светлые участки. Камеры с большим динамическим диапазоном, измеряемым в стопах, сохранят детали в большей степени, чем камера с меньшим динамическим диапазоном.Например, если в сцене измеряется световой поток при EV (значение экспозиции) 12 и тени при EV 1, разница между светами и тенями составляет 12 ступеней, и для камеры с динамическим диапазоном 12 ступеней потребуется для использования для записи деталей во всех частях изображения без отсечения (невозможность визуализации деталей из-за того, что значение экспозиции выходит за рамки ограничений записи на носителе). Редко, когда измерения динамического диапазона камеры даются или являются полностью точными; однако, как правило, можно предположить, что камеры с более крупными фотосайтами или большим размером пикселя или шагом пикселя будут иметь возможность записывать больший динамический диапазон.Более крупные датчики и более низкое разрешение могут быть индикатором более крупного фотосайта: более крупные датчики будут иметь место для более крупных фотосайтов, а датчики с более низким разрешением позволят увеличить размер фотосайта, чем те, которые имеют более высокое разрешение. Фотосайты большего размера позволяют собирать больше света и, следовательно, записывать больше деталей и более высокий коэффициент контрастности.



Вверху: составное изображение HDR. Внизу: отдельные фотографии, составляющие композицию.

Не углубляясь в научный путь, есть несколько полезных советов по расширению эффективного динамического диапазона изображения, чтобы визуально расширить диапазон тонов, которые вы можете записать, и избежать потери деталей в светлых и темных участках.

Как впервые упоминалось, изображения с расширенным динамическим диапазоном (HDR) — это метод, который многие используют для получения большей детализации в светлых и темных участках сцены, помимо той, которую можно записать с одной экспозицией. Используя предыдущий пример в качестве отправной точки, если сцена имеет диапазон значений экспозиции 12 ступеней и вы знаете, что ваша камера может комфортно записывать 10 ступеней, теперь вы теряете ступень детализации как в верхней, так и в нижней областях, или две остановки в одном или другом регионе, в зависимости от вашего смещения экспозиции.Чтобы компенсировать это с помощью HDR, вы должны записать три последовательных экспозиции с разными настройками экспозиции, чтобы обеспечить запись деталей самых темных теней и самых ярких светов. Например, если ваша базовая экспозиция составляет f / 5,6 при 1/60-секундной секунде, вы также должны записывать экспозицию f / 5,6 при 1/30-секунде и f / 5,6 при 1/125-секунде. При постобработке вы затем объедините эти три изображения в один кадр, взяв детали теней с выдержки 1/30 секунды, светлые участки — с выдержки 1/125 секунды.экспозиция и усреднение средних тонов среди трех экспозиций для эффективного получения изображения с диапазоном значений экспозиции 12 ступеней.



Альтернативный и более традиционный метод управления экспозицией и увеличения динамического диапазона — использование градуированных фильтров нейтральной плотности. Популярный среди пейзажных фотографов и тех, кто обычно фотографирует большие пространства неба, дизайн градиентного фильтра нейтральной плотности позволяет получить полную экспозицию на затененном переднем плане сцены, при этом яркое небо не станет полностью белым.Конструкция этих фильтров помещает часть нейтральной плотности на один край фильтра, оставляя оставшуюся половину полностью чистой. Отсюда вы запишете свою экспозицию как обычно для переднего плана и позволите плотности управлять бликами неба, что даст вам результирующее изображение с увеличенным динамическим диапазоном и полной детализацией в обеих контрастных областях сцены.



Некоторые другие практические примеры, которые часто возникают и относятся к динамическому диапазону, — это термины Dmax и Dmin и их отношение к приложениям для сканирования и печати, а также к фотографии на пленке.Хотя эти термины применимы и к цифровой фотографии, они в основном относятся к самой глубокой измеряемой черной точке отпечатка, пленки или сканирования. Пример определения Dmax — взять кусок фотобумаги, выставить его на свет из комнаты и проявить. После проявления бумага будет полностью черной, и эта измеримая «чернота» и есть Dmax для данной среды. Dmin — это противоположность, и это измеряемая площадь бумаги, которая не подверглась воздействию (например, белая бумага или то, что обычно называется базой + туман).Dmax и Dmin являются порциями для D Ensity + M aximum или D Ensity + M inimum и относятся к оптической плотности, которую носитель может записывать. В цифровом формате значение Dmax обычно дается для сканеров и относится к самой темной части отпечатка или пленки, с которой сканер все еще может извлекать детали, и чем выше это число, тем лучше. Значения плотности измеряются в логарифмической шкале с основанием 10, что означает, что сканер с точностью 3.0 Dmax (коэффициент контрастности 1000: 1) способен записывать в 10 раз больше деталей, чем сканер с Dmax 2,0 (коэффициент контрастности 100: 1).



Это похоже на динамический диапазон, выраженный в стопах, где значения экспозиции около 0 представляют Dmax сцены, а EV +15 относятся к Dmin. Разница между этими двумя значениями фактически представляет собой динамический диапазон, причем чем больше разница, тем больше динамический диапазон.



Все изображения © Тим Купер

Динамический диапазон — это аспект фотографии, который часто упускают из виду, в основном из-за того, что его нелегко или всегда можно контролировать.Часто творческие решения принимаются, чтобы свести на нет желание иметь полностью контролируемый диапазон тонов, чтобы отдать предпочтение высокому или сдержанному эстетическому виду, и, с другой стороны, многие фотографы очень осознают очевидный динамический диапазон и идут на большие расстояния. чтобы сжать как можно больше остановок и как можно больше деталей в изображение. Независимо от творческого пути, понимание вашей камеры, пленки или среды передачи позволяет вам работать в пределах ее динамического диапазона или искать альтернативы для расширения этого диапазона.

Чтобы посмотреть видео, где Тим Купер обсуждает HDR-фотографию, щелкните здесь. Чтобы посмотреть дополнительное видео, где Купер обсуждает реалистичную HDR-фотографию, щелкните здесь.

Dynamic Range: что это такое и почему это важно при освоении

Динамический диапазон — это термин, который часто используется в производстве музыки.

Это может относиться к производительности аудиосистемы, величине запаса в аудиофайле и т. Д.

Но при мастеринге особенно важен динамический диапазон.

Это ключевой фактор для громкости и того, как сжатие и ограничение влияют на конечный результат.

В этой статье я объясню все, что вам нужно знать о динамическом диапазоне при мастеринге.

Приступим.

Что такое динамический диапазон?

В музыкальном производстве динамический диапазон означает разницу между самыми громкими и самыми тихими звуками. Он измеряется в децибелах, или сокращенно дБ.

В одной звуковой дорожке динамический диапазон означает разницу в дБ между самым громким и самым тихим моментом в аудиофайле.

Носители записи и аудиосистемы также имеют динамический диапазон. Этот показатель определяет самые громкие и тихие сигналы, которые они могут правильно отображать.

Вы можете думать о динамическом диапазоне в системе как о пространстве между минимальным уровнем шума и точкой отсечения.

Когда звук опускается ниже минимального уровня шума, вы не сможете отличить сигнал от системного шума среды.

Когда звук превышает точку отсечения, верхняя часть его формы волны резко обрезается, вызывая резкость и искажения.

В одной звуковой дорожке динамический диапазон означает разницу в дБ между самым громким и самым тихим моментом в аудиофайле.

Динамический диапазон песни представляет собой общее расстояние от громкого до тихого.

Динамика в освоении

При мастеринге динамический диапазон дает вам представление о том, какая степень сжатия и ограничения была использована.


Вот практическое правило:

Больший динамический диапазон = меньшая компрессия, меньшая громкость

Меньший динамический диапазон = более сжатый, ближе к максимальной громкости

Это может показаться сухой технической деталью, но динамика оказывает реальное влияние на ваше звучание.

Чтобы понять почему, вам нужно знать, как динамический диапазон влияет на два крайних значения интенсивности мастеринга.

Тихие, динамичные мастера

Когда звук более динамичный, это означает, что пики и впадины волны имеют большее расстояние между ними.

Когда звук более динамичный, это означает, что пики и спады волны имеют большее расстояние между ними.

В этих случаях громкие атаки и транзиенты намного сильнее прорезают микс.

В высокодинамичном мастере вы услышите эти переходные процессы во многих деталях, в то время как остальная часть микса останется ровной.

Вы также отчетливо услышите упадок, тишину, декрещендо и всю сопутствующую им драму.

Чтобы обеспечить этот дополнительный диапазон, динамическому мастеру требуется место для более горячих переходных процессов, которые распространяются над основной частью микса.

Это означает, что они должны быть тише и менее сжатыми, чтобы оставить место.

Громкие сжатые мастеры

На противоположном конце спектра громкие и агрессивные мастера привлекают ваше внимание чистым уровнем.

Громкость важна для достижения ваших слушателей, и этот подход к мастерингу извлекает из этого выгоду.

Чтобы сделать его громким, процесс мастеринга уменьшает динамический диапазон, чтобы весь микс можно было приблизить к пределу без выхода за пределы пиков.

Инструменты, используемые для его уменьшения, — это сжатие и ограничение

При правильном выполнении эти процессы делают ваш трек весомым и мощным.

Чтобы сделать его громким, процесс мастеринга уменьшает динамический диапазон, так что весь микс может быть приближен к пределу без выхода за пределы пиков.


Но это хрупкое равновесие. Чем громче вы включаете звук, тем сложнее добиться естественного сжатия звука.

Когда целью является громкость, вероятно, ваш мастер будет повышать уровень до максимального, возможного в аудиофайле.

Это означает, что почти весь избыточный динамический диапазон будет выдавлен до необработанного уровня.

Самая сложная задача в мастеринге — добиться этого, не разрушив микс.

Громкость и синапс

Громкость — одна из ключевых областей, в которых новый движок Synapse улучшает предыдущие сборки LANDR Mastering.


В чувствительной области около максимума многие треки ведут себя непредсказуемо.

Это вводит возможность искажения и других нежелательных артефактов.

Восприятие громкости зависит от сложных факторов, основанных на том, как мы слышим и воспринимаем звук.

Synapse обучен обнаруживать подобные проблемы и учитывать их до того, как они вызовут проблемы.

Вдобавок ко всему, Synapse теперь настраивает эквалайзер с учетом громкости.

Вот краткий пример того, как звучит мастер LANDR по сравнению с немастерингом.

Попробуйте мастеринг LANDR на своих треках

Восприятие громкости зависит от сложных факторов, основанных на том, как мы слышим и воспринимаем звук.

Частота и громкость связаны, и они влияют друг на друга, когда дело доходит до мастеринга.

Synapse учитывает это, чтобы дать вам оптимизированную громкость, которая работает с вашим треком, а не против него.

Хорошая динамика

Динамический диапазон может показаться важным аспектом при создании музыки, но это важный фактор для ваших конечных результатов.

Мастеринг — это то место, где хорошая динамика имеет наибольшее значение, а динамический диапазон может помочь вам понять, как вы хотите, чтобы ваш мастер звучал.

Если вы ознакомились с этой статьей, у вас будет отличное начало, когда дело доходит до динамического диапазона в мастеринге.

Что такое динамический диапазон? — Технические статьи

Интересный феномен языка заключается в том, что мы часто понимаем слова, которые не можем определить.Это часть нашей естественной лингвистической способности и обычно не вызывает никаких проблем, особенно в обычном разговоре.

Однако в мире инженерии мы уделяем больше внимания точности и ясности. Обсуждение технических деталей, математических соотношений и характеристик производительности не всегда легко, и мы можем сделать задачу более управляемой и продуктивной, стремясь тщательно использовать и досконально разбираясь в соответствующей терминологии.

Один из терминов, с которым инженеры-электрики регулярно сталкиваются в различных контекстах, — это «динамический диапазон».«Прежде чем продолжить чтение, уделите минутку и попытайтесь сформулировать точное и исчерпывающее определение. На мой взгляд, это на удивление сложно! В любом случае, я надеюсь, что к концу этой статьи мы все будем готовы дать убедительное объяснение, когда кто-то останавливает нас на улице и спрашивает: «Эй, не могли бы вы сказать мне, что такое динамический диапазон?»

Статический и динамический диапазон

Насколько мне известно, термина «статический диапазон» не существует. Но давайте представим, что это так, и воспользуемся этим, чтобы прояснить природу динамического диапазона.

«Диапазон» определяется как область отклонения между двумя пределами. «Статический» от греческого глагола, относящегося к стоянию или неподвижности, означает отсутствие движения, действия или изменения. Таким образом, статический диапазон предлагает область возможного изменения, в которой пределы не ограничиваются необходимостью явлений ввода или вывода, чтобы активно и непредсказуемо перемещаться между верхним и нижним пределами.

«Динамический» — по существу противоположный «статическому» — описывает то, что постоянно движется и изменяется.С динамическим диапазоном у нас все еще есть верхний и нижний пределы, но эти ограничения применяются к системам, которые ограничены непрерывным изменением явлений на входе или выходе, и они отражают возможности системы в отношении рабочих условий, которые отражают динамические характеристики. характер соответствующих сигналов.

Имея в виду вышеизложенную информацию, мы можем сказать, что динамический диапазон в контексте электротехники определяет диапазон возможных или приемлемых значений, которые динамический сигнал может принимать при доставке в заданную систему или созданной ею.


Пример: зрение человека

Рассмотрим пример. Человеческая зрительная система обладает замечательной способностью к вариациям входной величины. Мы можем видеть рябь на залитом лунным светом пруду и белый парус, блестящий под ослепляющим средиземноморским солнцем. Диапазон яркости, к которому чувствителен человеческий глаз, составляет , четырнадцать порядков величины: нижний предел составляет около 10 –6 кандел на квадратный метр (кд / м 2 ), а верхний предел составляет около 10 8 кд / м 2 .

Означает ли это, что зрительная система человека имеет динамический диапазон 10 14 ? Нет, потому что упомянутый выше диапазон яркости включает чувствительность как колбочек, так и стержневых ячеек, и эти два биологических фоторецептора не обеспечивают одновременную работу (системе фактически требуется значительное количество времени для перехода из режима высокой яркости в режим низкой яркости. -режим яркости). Таким образом, диапазон не применяется к входным сигналам, которые динамически изменяются между верхним и нижним пределом и тем самым ограничивают систему определенным набором рабочих условий.

Чтобы определить динамический диапазон обнаружения человеческого света, нам необходимо оценить нашу способность воспринимать диапазон яркости, постоянно глядя на одну сцену. Если мы применим более строгую интерпретацию динамического диапазона, мы не позволим изменения размера зрачка, поскольку это аналогично перемещению верхнего или нижнего предела путем увеличения или уменьшения усиления.

Расчет и выражение динамического диапазона

Динамический диапазон — это просто соотношение: вы берете максимальный уровень сигнала и делите его на минимальный уровень сигнала.

Инженеры-электрики обычно используют децибелы для выражения больших отношений (таких как усиление операционного усилителя), и динамический диапазон не является исключением. Если система контроля напряжения, например, имеет динамический диапазон 80 дБ, максимальный обнаруживаемый входной уровень больше минимального обнаруживаемого входного уровня в 10 000 раз.

В оптических системах динамический диапазон часто выражается в ступенях. Одна остановка — это увеличение или уменьшение в два раза. Если мы говорим, что цифровая камера имеет динамический диапазон 8 ступеней, она может точно воспроизвести сцену, если яркость самой яркой части, деленная на яркость самой темной части, меньше или равна 256 (= 2 8 ) .

Значения в дБ округляются до одного десятичного знака, а конечные значения округляются до ближайшей третьей ступени.

Динамический диапазон в электронных системах

В следующих подразделах приведены примеры динамического диапазона в схемах различных типов.

Аналого-цифровые преобразователи

Если мы думаем о выходе, динамический диапазон АЦП определяется разрешением. Наименьшее ненулевое выходное значение равно 1, а максимальное выходное значение — (2 N –1), где N — количество битов в сгенерированном цифровом слове.Таким образом, 14-битный АЦП имеет динамический выходной диапазон (2 14 –1) = 16383. Это также можно выразить как 84,3 дБ или 14 ступеней.

Динамический диапазон входного сигнала менее очевиден, поскольку нижний предел определяется количеством шума в аналоговой форме волны, на который могут влиять условия окружающей среды или настройки усиления усилителя с регулируемым усилением, который предшествует АЦП. Если опорное напряжение устанавливает верхний предел 2,5 В, а минимальный уровень шума составляет 1 мВ, динамический диапазон равен 2.5/1 × 10 –3 ≈ 68 дБ.

Вы можете узнать больше о динамическом диапазоне АЦП в следующих статьях:

Специальный тип динамического диапазона, называемый динамическим диапазоном без паразитных составляющих (SFDR), может использоваться для количественной оценки линейности схемы.

Датчики изображения

В ПЗС-датчике верхний предел оптического обнаружения — это количество генерируемых светом электронов, которые могут храниться в пикселе, а нижний предел — это количество электронов, связанных с темновым шумом и шумом считывания.Допустим, пиксель может содержать 40 000 электронов. Если в заданный период экспозиции пиксель генерирует 5 электронов темного шума и получает дополнительные 10 электронов шума во время считывания, динамический диапазон составляет 40 000 / (5 + 10) = 68,5 дБ или около 11⅓ ступеней.

RF Смесители
Смесители

выполняют преобразование частоты и поэтому играют фундаментальную роль в проектировании радиочастотных систем. Уровень входной мощности, при котором смеситель начинает проявлять неприемлемую нелинейность, называется точкой сжатия 1 дБ.Это соответствует верхнему пределу, используемому при вычислении динамического диапазона, а нижний предел — коэффициенту шума смесителя.

Заключение

Эту статью написать оказалось труднее, чем я ожидал. Я надеюсь, что я сделал достаточно, чтобы действительно уловить суть и тонкости динамического диапазона в том, что касается электротехники, и если у вас есть какие-либо идеи, которые можно добавить, не стесняйтесь делиться ими в разделе комментариев.

Что такое динамический диапазон и почему это важно?

Каждое музыкальное произведение имеет определенный динамический диапазон , что означает разницу между самыми громкими и самыми тихими пассажами.Аудиооборудование также имеет характерный динамический диапазон, хотя в данном случае этот термин описывает границы того, что это оборудование способно производить.

В этой статье мы подробно рассмотрим эту концепцию, а также объясним, почему динамический диапазон так важен для получения удовольствия от прослушивания записанной музыки.

Удары

Динамика — один из важнейших компонентов, наряду с такими вещами, как мелодия, гармония и ритм, которые делают музыку приятной и захватывающей для прослушивания.Песня с заметными вариациями в уровне почти всегда более интересна, чем песня, которая остается практически неизменной от начала до конца.

Но если песня имеет слишком широкий динамический диапазон, тихие части не будут четко слышны, если громкие части не будут слишком громкими. И наоборот, если разница между громким и тихим слишком мала, музыка будет звучать приглушенно и даже может утомлять ваши уши, особенно при прослушивании на высоких уровнях.

Подобно тому, как художник или фотограф противопоставляет свет и тень, музыкальный художник, автор песен или продюсер создает аранжировки, которые различаются по громкости и интенсивности, для создания драмы.Вариации могут быть неуловимыми, например, увеличение инструментовки во втором куплете, или более очевидными, например, секция разбивки (где большинство инструментов выпадает) после громкого припева.

На более детальном уровне динамика — большая часть музыкальной и вокальной техники. Например, когда барабанщик играет булочку, он не играет каждую долю с одинаковой громкостью. Если бы они это сделали, это было бы похоже на пулемет, а не на барабан. Различия в динамике между каждой долей — вот что придает барабану ощущение и музыкальность.Подобным образом певцы обычно переходят от раздела к разделу или даже слово за словом от громче к тише.

Технические характеристики

Динамический диапазон любой записи определяется как отношение самого громкого пика к самому тихому, выраженное в децибелах (дБ). Для контекста, слуховая система человека имеет динамический диапазон около 90 дБ; человек со здоровым слухом может воспринимать все, от шепота (примерно 30 дБ) до взлетающего потока (120 дБ). Обратите внимание, что шкала децибел является логарифмической, а не линейной, поэтому разница между 30 дБ и 120 дБ даже более значительна, чем кажется.

Воспроизводимые носители также имеют динамические диапазоны. Например, динамический диапазон компакт-диска 16 бит / 44,1 кГц превышает 90 дБ — немного больше, чем диапазон человеческого слуха. 24-битный цифровой звук имеет теоретический динамический диапазон 144 дБ, но никакая система воспроизведения не может сравниться с этим… и вы бы этого не захотели, учитывая, что уровень звукового давления 120 дБ — это болезненный порог!

Аудиосистема, воспроизводящая музыку, также имеет динамический диапазон. Для такого оборудования, как ресиверы, динамики и наушники, это рассчитывается как соотношение между самым громким звуком, который может издавать устройство, и самым тихим звуком до того, как шум станет слышимым («минимальный уровень шума»).Чем больше его динамический диапазон, тем больше запаса будет у компонента. Запас — это диапазон выше среднего рабочего уровня до искажения.

Цифровой звук имеет абсолютный предел 0 dBFS (полная шкала децибел). Вы можете думать о 0 dBFS как о непроницаемом потолке; увеличение громкости сжимает сигнал, создавая неприятные цифровые искажения, которые вы услышите, когда он снова будет преобразован в аналоговый для воспроизведения.

Расчет искажений в аналоговом компоненте далеко не так точен.Это потому, что если сигнал перегружает схему, это не обязательно ухудшает качество звука, как это происходит с цифровым звуком. Фактически, аналоговый звук часто звучит лучше, когда он немного перегружен и создает насыщенность. В конце концов, если вы продолжите увеличивать громкость, он будет достаточно искажать, чтобы ухудшить звук, но где это может быть, это вопрос мнения.

Когда дело доходит до технических характеристик звукового оборудования, динамический диапазон (сокращенно DNR) часто путают с отношением сигнал / шум (SNR).Хотя эти два показателя похожи, они не рассчитываются одинаково. Как мы уже говорили, DNR измеряет соотношение между самым громким пиком без искажений и самым тихим, прежде чем станет слышен шум (обычно гул или шипение). SNR вместо этого вычисляет разницу между стандартным рабочим уровнем устройства и минимальным уровнем шума. В обеих спецификациях чем выше число, тем лучше.

Разница между DNR и SNR.
Динамический диапазон и музыкальный жанр

Вся музыка имеет некоторую степень колебания уровня, но некоторые жанры имеют более широкий динамический диапазон, чем другие.Записанная музыка в стиле поп, рок, R&B, хип-хоп и кантри обычно имеет относительно скромный динамический диапазон — обычно около 10 дБ, хотя есть исключения. Электронная танцевальная музыка (EDM), вероятно, имеет наименьший динамический диапазон — часто в районе 6 дБ — но компенсирует это, создавая контраст почти бесконечным набором инструментальных цветов и текстур, исходящих от синтезаторов и сэмплеров.

На другом конце спектра находятся джаз и классическая музыка, которые могут иметь очень большие различия между самыми тихими и самыми громкими частями.В джазе быстрые песни обычно переходят от громких пассажей, играемых на медных духовых и саксофонных инструментах, до тихих фортепианных и басовых соло. Даже в джазовых балладах динамический диапазон обычно относительно широк. Исследование динамического диапазона в различных музыкальных стилях , проведенное в 2016 году, показало, что динамический диапазон в джазе обычно варьируется от 13 дБ до 23 дБ.

Как группа, у классических записей самый широкий динамический диапазон из всех жанров. В том же исследовании, процитированном выше, было обнаружено, что записанная классическая музыка обычно имеет динамический диапазон от 20 до 32 дБ.Хотя это может показаться много, это все же немного меньше, чем у живого симфонического оркестра, которое может достигать 90 дБ.

Независимо от того, к какой музыке вы стремитесь, использование высококачественных аудиокомпонентов, таких как ресивер Yamaha AVENTAGE , поможет вам в полной мере ощутить динамический диапазон ваших любимых записей.

Ресивер Yamaha AVENTAGE RX-A8A.
Не трогай этот набор

Аудиоинженеры используют сжатие звука для управления динамическим диапазоном в процессе создания музыки.Компрессор уменьшает пики сигнала, тем самым понижая динамический диапазон и позволяя увеличить всю песню без пиков, вызывающих искажения.

С удаленными пиками песня может быть увеличена намного громче без искажений.

Одной из причин уменьшения динамического диапазона записываемой музыки является то, что ее часто слушают в шумной обстановке, например в автомобилях. Автомобиль на шоссе может иметь уровень шума почти 70 дБА (дБА — это взвешенная шкала, которая учитывает, как люди слышат разные частоты при разной громкости).Если песня слишком сильно меняется от громкой к тихой, вам придется постоянно регулировать громкость автомобильной аудиосистемы. Во время мягких участков вам нужно увеличить громкость, чтобы слышать их поверх дороги и шума ветра, но тогда на более громких участках будет неприятно громко. Разумное использование сжатия решает проблему.

Громче против Громче

До появления потоковых сервисов для доставки музыки — когда компакт-диски все еще были доминирующим форматом — мир популярной музыки испытал то, что называлось «войной за громкость , ».«Чтобы их музыка выделялась на радио или в клубной звуковой системе (по сравнению с другими треками, которые играли до и после), песни были сведены с большой степенью сжатия, чтобы их средний уровень был как можно выше.

Непредвиденным последствием было то, что динамический диапазон этих записей стал меньше, что сделало звук сжатым, менее резким и часто утомительным для ушей. В те дни не было ничего необычного в том, что песни имели динамический диапазон всего от 4 дБ до 6 дБ. Альбом Metallica « Death Magnetic » 2008 года был одним из самых сжатых и, следовательно, спорных релизов эпохи «войны за громкость».

На скриншоте ниже показаны формы волны (записанные с TIDAL) для Эдварда Грига « В Зале Горного Короля » (область слева) и Metallica « My Apocalypse » из Death Magnetic (область на право). Обратите внимание, насколько больше динамический диапазон в «В Чертоге Горного Короля».

Разница между большим и малым динамическим диапазоном.

К счастью, потоковые сервисы представили функцию под названием Loudness Normalization, которая автоматически устанавливает потолок громкости песни; независимо от того, насколько громкой является запись, она автоматически отключается, чтобы не превышать этот потолок.В результате при мастеринге для потоковой передачи инженеры больше не чувствуют необходимости уменьшать динамический диапазон, чтобы сделать песни громче. Это привело к увеличению динамических диапазонов в популярной музыке, которые в настоящее время составляют в среднем 10 дБ. Это все еще довольно узко, но ситуация улучшается, и, надеюсь, эра раздавливания музыки в основном закончилась.

Щелкните здесь для получения дополнительной информации о ресиверах Yamaha AVENTAGE.

Что такое динамический диапазон?

Производители фотоаппаратов постоянно рекламируют динамический диапазон своего оборудования.О чем они говорят? Вот все, что вам нужно знать.

Верхнее изображение через B&H Photo

Что такое динамический диапазон?

Динамический диапазон — это «соотношение между наибольшим и наименьшим значениями изменяемой величины». Этот диапазон от наибольшего до наименьшего можно измерить с помощью света или звука. Что касается звука, это измерение между «минимальным уровнем шума и максимальным уровнем звукового давления» и тем, что может зафиксировать микрофон. Что касается света, оно вращается вокруг соотношения между самым ярким и самым темным .

Изображение предоставлено Aversis 3D

Что касается фото и видео, это диапазон, в котором камера может захватывать самых ярких и самых темных областей изображения без потери деталей изображения. Если камера выйдет за пределы этого динамического диапазона, тогда вы увидите, что яркие участки размываются или темные участки становятся шумными.

Итак, чем на больше динамический диапазон вашей камеры, тем больше у вас возможностей для захвата изображения. Если вы хотите узнать больше, посмотрите это замечательное видео от Линды.com. Клип снят скорее с точки зрения фотографии, но теория и принципы динамического диапазона остались прежними.

Это действительно так важно?

Производители фотоаппаратов постоянно совершенствуют свои технологии с целью приблизиться к возможностям человеческого глаза. Хотя в конечном итоге они терпят неудачу, это не из-за отсутствия попыток. Человеческий глаз — удивительный оптический приемник, и если бы это был фотоаппарат, он был бы самым дорогим фотоаппаратом в истории.

Изображение с фотографии-101

Диапазон dynamic человеческого глаза — это то, с чем современные камеры не могут сравниться. Однако динамический диапазон жизненно важен для процесса создания фильмов в эпоху цифровых технологий, особенно когда создатели пытаются воспроизвести внешний вид пленки. Расширение диапазона dynamic для кинематографистов позволяет им иметь гораздо больше места для корректировки и получения желаемого результата. Кроме того, благодаря более широкому динамическому диапазону вам не придется полагаться на искусственное освещение, чтобы добиться желаемого результата.

Какие камеры имеют лучший динамический диапазон?

Теперь, когда у нас есть четкое представление о dynamic range и о том, как это работает, давайте посмотрим, какие возможности у нас есть, когда дело касается технологии камеры. Интересная часть таблицы ниже: различные возможности динамического диапазона обычных камер по сравнению с крупнобюджетными производственными камерами.

* Измерение динамического диапазона при использовании журнала или сырца.

Была ли эта информация вам полезна? Для вас важен динамический диапазон? Поделитесь с нами своими мыслями в комментариях ниже!

Совет для начинающих фотографов: объяснение динамического диапазона

Что такое динамический диапазон?

Скорее всего, вы хотя бы слышали термин «динамический диапазон».»

Но как начинающий фотограф, вы, возможно, не имеете ни малейшего представления о том, что на самом деле означают эти термины.

Вот здесь-то и пригодится это руководство!

Хотя динамический диапазон можно определить просто, то, как он влияет на вашу фотографию, немного сложнее

Давайте внимательно рассмотрим эту концепцию и посмотрим, что она означает для фотографий, которые вы делаете.

Определение динамического диапазона

Проще говоря, динамический диапазон означает баланс между интенсивностью белого и черного света на фотографии.Другими словами, это соотношение максимального (белого) и минимального (черного) значений света.

Однако концепция на самом деле немного сложнее …

Во-первых, мы редко видим сцены, в которых есть чисто белый или чисто черный цвет. Вместо этого мы видим различную яркость света от белого до черного.

Кроме того, динамический диапазон также относится к сцене, которую вы хотите сфотографировать, и описывает диапазон присутствующих значений света.

Чаще всего фотографы стремятся получить хорошую экспозицию, что означает управление динамическим диапазоном таким образом, чтобы на снимке не было слишком ярких или слишком темных участков.

Но, например, если вы делаете снимок, и он в целом очень яркий, но также имеет несколько очень темных теней (как на изображении моста выше), фотография будет описана как имеющая широкий динамический диапазон.

Если в сцене отсутствует такой уровень контрастности и разница в значениях освещенности очень мала, как видно на изображении небоскребов выше, можно сказать, что изображение имеет очень маленький динамический диапазон.

При сравнении двух изображений вы можете увидеть, как динамический диапазон влияет на внешний вид фотографий — на изображении моста оно очень контрастное и кажется почти резким.

Напротив, второе изображение небоскребов очень низкоконтрастное и выглядит гораздо более приглушенным, но оба изображения получаются удачными.

Почему важен динамический диапазон?

Причина, по которой динамический диапазон важен, поскольку он помогает информировать вас о типах и типах изображений, которые вы можете делать в любой момент времени.

Например, если вы идете снимать в середине дня при ярком солнечном небе, ваши изображения будут иметь высокий динамический диапазон из-за яркого света и темных теней, присутствующих в это время суток.

В результате вы должны планировать соответственно — снимать портреты в таких условиях было бы не лучшим решением, потому что объект выглядел бы размытым, а также было бы много теней. Ни то, ни другое не делает портрет особенно хорошим, как вы можете видеть на изображении выше.

Чтобы исправить ситуацию, поиск тени для съемки портрета поможет снизить динамический диапазон и избежать размытого изображения, которое вы видите выше.

С другой стороны, если вы выйдете снимать в сумерках, ваши изображения будут иметь очень низкий динамический диапазон из-за недостатка света.

На изображении выше вы можете увидеть, насколько мало динамического диапазона — здесь нет ярких белых и обилие теней.

Однако фотограф это спланировал, и в результате снимок получился удачным. Фотография выглядит мрачной и мрачной, что подчеркивает низкий динамический диапазон.

Урок здесь состоит в том, чтобы просто знать об освещении. Если он очень яркий, рассмотрите объекты, которые выигрывают от высокого контраста, например силуэты и черно-белую фотографию.Если свет более приглушенный, подумайте о съемке портретов, макро-объектов или мрачных пейзажей (например, лес наверху), чтобы извлечь выгоду из более равномерного освещения.

Узнайте больше о концепции динамического диапазона в видео выше.

В нем Тони и Челси Нортруп объясняют, как ваша камера определяет динамический диапазон и что вы можете сделать, чтобы попытаться его контролировать.

Как оценить динамический диапазон

Лучшим инструментом для оценки динамического диапазона сцены (кроме ваших глаз) является гистограмма камеры.

Если вы не знакомы с гистограммой, это график, который отображает уровни экспозиции на каждой сделанной вами фотографии.

Глядя на изображение выше, вы можете увидеть, как более темные области фотографии представлены в левой части графика, средние тона представлены в середине, а светлые участки представлены в правой части.

Обратите внимание, что изображение на рисунке выше имеет хороший динамический диапазон — левая и правая стороны гистограммы минимальны, а наибольшее количество пикселей представлено в средних двух третях графика.

Это говорит нам о хорошем динамическом диапазоне — тени не слишком глубокие, а светлые участки не слишком яркие. Чаще всего это то, чего вы хотите.

Узнайте больше об использовании гистограммы в этом подробном руководстве.

Творческий динамический диапазон

Хотя вам обычно нужен динамический диапазон, который дает хорошую, равномерную экспозицию, это не означает, что вы не можете использовать экстремальные динамические диапазоны в ваших интересах.

Например, на изображении выше гистограмма будет иметь пики слева и справа, что указывает на обилие значений темного и яркого света соответственно.

И хотя эта гистограмма не представляет того, что вы обычно хотите, как вы можете видеть, изображение все же довольно удачное.

В другом примере посмотрите на портрет выше. Вы можете видеть, что динамический диапазон очень низкий из-за отсутствия ярких белых оттенков. На самом деле изображение смещено в сторону темной стороны.

На гистограмме это будет выглядеть смещенным влево, чтобы отразить обилие значений темного света на снимке.

Но, опять же, вы можете увидеть, как творческое использование динамического диапазона позволяет создавать привлекательные портреты, даже если они не вписываются в «типичный» динамический диапазон, который вам нужен для большинства снимков.

Есть еще один способ справиться с динамическим диапазоном — это использование техники High Dynamic Range (HDR).

На многих камерах — даже на смартфонах — есть опция HDR, которая делает серию фотографий, каждая с разным уровнем экспозиции, а затем объединяет их в один хорошо экспонированный снимок.

Это означает, что если вы хотите, чтобы изображение соответствовало типичной гистограмме с большим количеством полутонов, а также теней и светов, которые находятся под контролем, HDR — способ сделать это. Узнайте больше об использовании техники HDR в видео ниже, предоставленном SnapMarket:

Благодаря этому вы лучше понимаете, что такое динамический диапазон, как он влияет на ваши фотографии и как вы можете управлять им или использовать его творчески. сделать несколько впечатляющих фотографий.

Теперь осталось просто попрактиковаться в том, чему вы научились, чтобы проверить свои знания!

Привет из ПТ!

Советы для начинающих по фотографии

Не знаете, что сфотографировать дальше?

Пройдите наш 30-дневный конкурс Creative Eye Challenge и раскройте последние секреты получения потрясающих снимков в любом месте и в любое время (с любой камерой).

Как понять динамический диапазон в фотографии

Слово фотография происходит от греческих слов фос и граф , что означает свет и рисунок соответственно. Таким образом, создать фотографию в самом строгом смысле слова означает рисовать светом. Но рисовать светом может быть довольно сложно, учитывая количество света, с которым вам приходится работать!

Иногда вы можете оказаться в ситуации с большим количеством света, например, на улице или в хорошо освещенном спортзале, а в других случаях все будет настолько тусклым, что вам нужно создать свой собственный свет с помощью вспышки или оставить затвор открытым на некоторое время. очень долгое время.Однако также весьма вероятно, что вы можете в конечном итоге сделать снимок, когда есть много света, а также много теней, тогда может быть сложно сделать снимок, который вы хотите. К счастью, есть термин, который может вам очень помочь в таких ситуациях — это динамический диапазон. Знание того, что это означает и как это может повлиять на вашу фотографию, будет иметь большое значение для того, чтобы помочь вам получить фотографии, которые вы пытаетесь создать.

Настройка сцены

У динамического диапазона есть два основных применения, когда дело доходит до фотографии.Первый относится к сцене, которую вы фотографируете, а второй носит более технический характер и помогает описать характеристики датчика изображения вашей камеры. (Это маленький прямоугольный микрочип, который используется цифровой камерой для захвата изображения, он очень похож на небольшой квадратный кусок цифровой пленки.)

В большинстве случаев фотограф пытается создать снимок с хорошей общей экспозицией, то есть яркие части не будут слишком яркими, а темные — не слишком тусклыми. В этом смысле динамический диапазон относится к общему количеству света, захваченного в данной сцене.Если вы делаете снимок с большим количеством ярких частей, полных света, в дополнение к большому количеству темных частей, скрытых в тени, сцену можно охарактеризовать как имеющую большой динамический диапазон (высокую контрастность). Однако, если сцена освещена таким образом, что она не является ни слишком яркой, ни слишком темной, можно сказать, что она имеет низкий динамический диапазон (низкий контраст).

Этот снимок гуся имеет низкий динамический диапазон, что означает, что он равномерно экспонирован без каких-либо исключительно светлых или темных частей.

Нет ни правильного, ни неправильного

Ни тот, ни другой тип сцены не обязательно хорош или плох, но важно знать, когда вы выходите на съемку, каковы условия освещения, чтобы вы могли соответствующим образом спланировать.Если вы снимаете средь бела дня, вы, скорее всего, получите очень яркие изображения с большим количеством теней, потому что солнечный свет сильный и находится над головой. Это известно как сцена с высоким динамическим диапазоном, потому что она содержит очень яркие и очень темные элементы. Вам нужно знать, как управлять сценой, а также камерой, когда это происходит, чтобы получить желаемый снимок.

Этот снимок гуся был сделан в условиях, обеспечивающих очень высокий динамический диапазон. Некоторые части изображения очень яркие, а другие покрыты тенями.

Запечатлеть ваше зрение

При съемке важно учитывать динамический диапазон. Понимание ситуации, в которой вы снимаете, необходимо для получения желаемых снимков. Если вы рисуете светом, вам нужно понимать, как этот свет повлияет на ваши окончательные изображения.

В качестве примера приведу портрет, который я снял на улице солнечным днем. Мой объект был хорошо освещен, но фон позади нее был необычайно ярким. В результате получилось изображение, которое мне не понравилось.Внимание зрителя должно быть на ее лице, но яркий фон борется за внимание.

Гистограмма даст вам представление о динамическом диапазоне

Взгляд на гистограмму этого изображения показывает, что я уже знал, что это правда, просто взглянув на сцену. Большая часть данных изображения собирается в правой и левой частях графика. Это указывает на то, что сцена содержит как очень яркие, так и очень темные участки и, следовательно, будет считаться довольно высоким с точки зрения динамического диапазона.

Такие картинки не обязательно плохие. Некоторые фотографы на самом деле предпочитают сцены с действительно высоким динамическим диапазоном, потому что они создают ощущение контраста и резкости, чего часто не хватает в других условиях с более равномерной экспозицией. Лично я не большой поклонник таких изображений, и в данном случае это было легко исправить, просто повернув немного в одном направлении и используя сторону здания, чтобы создать более равномерную экспозицию.

Я снова могу взглянуть на гистограмму в Lightroom и увидеть, что теперь данные изображения не разделены на две крайности, а собраны более равномерно в одной части.В качестве альтернативы вы можете использовать Live View на своей камере и видеть гистограмму в реальном времени во время фотографирования. Если вы видите, что это похоже на две горы с обеих сторон с долиной между ними, это признак того, что сцена будет иметь гораздо больший контраст, чем вы могли бы в ином случае.

HDR — расширенный динамический диапазон

Один прием, который в последнее время используют все больше фотографов, называется HDR, или обработка с расширенным динамическим диапазоном. Это способ получить лучшее из обоих миров, позволяя объединить несколько экспозиций в одно изображение, используя только те части из каждого, которые вам нужны.Таким образом, в сцене, где есть как очень светлые, так и очень темные части, вы можете сделать несколько отдельных снимков, которые являются как недодержанными, так и переэкспонированными, объединить их с помощью программного обеспечения на вашем телефоне или компьютере и в итоге получить изображение, которое кажется быть равномерно выставленными. Одним из недостатков этого является то, что конечное изображение может показаться нашим человеческим глазам несколько фальшивым и искусственным (если техника HDR не реализована должным образом).

Технологии спешат на помощь

Человеческий глаз — это биологическое чудо.Какими бы хорошими ни были современные цифровые камеры, они даже близко не могут сравниться по характеристикам с нашими собственными окулярными приборами. Сенсоры цифровых фотоаппаратов сегодня далеко опережают своих предшественников 10 или даже пять лет назад, но наши собственные глаза по-прежнему легко их беспокоят, когда дело доходит до динамического диапазона.

Максимально высокий динамический диапазон и проблема, которую он представляет

В качестве примера попробуйте стоять в комнате в яркий солнечный день с опущенным большинством оттенков. Это создает сцену с высоким динамическим диапазоном, потому что есть части, которые очень яркие (за окном), и другие части, которые очень темные (внутри).Ваши глаза по-прежнему будут видеть цвета и формы внутри комнаты, а также все, что находится за окном. Но попробуйте сфотографировать, и все быстро пойдет под откос. Вы либо получите изображение, которое экспонируется для светлых участков (например, на открытом воздухе), при этом комната будет практически черной, либо изображение будет экспонировано для комнаты (т.е. тени), и за окном ничего не будет видно.

Камера выставила светлые участки, оставив комнату полностью темной.

Большинство камер используют подход «или / или» к подобным сценам.Однако методы HDR могут использоваться для захвата трех или более изображений с разной экспозицией, которые затем могут быть объединены для формирования более равномерно экспонированного конечного изображения.

Камера выставила тени, оставляя все снаружи слишком ярким.

Улучшение технологий

Несмотря на то, что наши глаза по-прежнему превосходят любую камеру, в последние годы сенсоры цифровых камер стали намного лучше при захвате не только самых ярких или самых темных частей сцены, но и самых ярких и самых темных частей.В этом смысле термин динамический диапазон относится не к условиям освещения, а к возможностям датчика изображения внутри вашей камеры.

Некоторые модели, такие как high-end Nikon D810 или Canon 5D Mark IV, настолько продвинуты, что одно изображение RAW с этих камер может быть обработано, чтобы выявить данные, которые в противном случае могли бы быть потеряны. Например, когда я снимал восход солнца внизу, я выставил световые блики, чтобы получить красивое четкое изображение насыщенных цветов неба, но побочным эффектом этого было то, что земля стала полностью черной.

Благодаря технологии, встроенной в сенсор моего Nikon 750, камера захватила гораздо больше данных, чем вы можете увидеть изначально. Я снимал в формате RAW при ISO 100, что означало, что я мог воспользоваться огромным объемом данных, встроенных в этот снимок, и восстановить огромное количество информации из этих теней.

То же изображение, но со значительным усилением теней в Lightroom.

Это крайний пример, и я бы обычно не рекомендовал применять такую ​​частую постобработку к изображению.Но я использую это в качестве примера, чтобы проиллюстрировать, какой на самом деле динамический диапазон современной матрицы камеры. Другой пример, возможно, более реалистичный, демонстрирующий важность наличия сенсора камеры, способного улавливать высокую степень динамического диапазона, можно увидеть на следующих изображениях.

Первое изображение прямо из моей камеры (Nikon D7100). В то время как фоновые элементы довольно хорошо экспонированы, белка и дерево слишком темные. Поскольку сама сцена имеет такой высокий динамический диапазон, получение правильной экспозиции затрудняется.К счастью, я смог использовать Lightroom для извлечения большого количества данных в тенях, которые в противном случае были бы потеряны, если бы датчик имел более низкий уровень динамического диапазона.

Без редактирования, с хорошо экспонированным небом и недоэкспонированным объектом.

Несколько щелчков мышью на моем компьютере привели к окончательному изображению, которое значительно улучшилось по сравнению с оригиналом.

Заключение

На протяжении многих лет производители фотоаппаратов вели борьбу за то, чтобы увидеть, кто сможет произвести устройство с большим количеством мегапикселей.Но в последнее время эта гонка цифровых вооружений пошла на убыль, поскольку стандартные 20–24 мегапикселя, на которые снимает большинство камер, в высшей степени подходят практически для любой ситуации. Вместо этого акцент теперь сместился на такие вещи, как лучшая производительность ISO и более высокий динамический диапазон на датчиках изображения. Пройдет совсем немного времени, и сенсоры станут настолько хороши, что вы сможете снимать фотографии практически в любых условиях и при этом получать пригодные для использования изображения.

Действительно, мы живем в такие невероятные времена, что наши камеры могут создавать удивительные световые картины, так сказать, практически при любом свете, который только можно вообразить.

Станьте первым комментатором

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.