Динамический диапазон. Часть 1 / Съёмка для начинающих / Уроки фотографии
Вместо красивого неба на закатном снимке получилось белое пятно? А может, наоборот, закат запечатлеть удалось, но внизу лишь чёрный фон? Сфотографировали человека напротив окна, а за ним в кадре образовалась белая пелена? Пришло время разобраться, откуда берутся такие ошибки и как их исправить!
Наверняка вы замечали, что иногда в кадре бывает очень сложно показать и яркое солнце, и тёмные детали: либо небо получается пересвеченным, либо нижняя часть кадра становится слишком тёмной. Почему так происходит? Дело в том, что фотоаппарат способен воспринимать ограниченный диапазон яркости. Речь идёт о динамическом диапазоне. Во времена фотоплёнки это понятие именовалось «фотографической широтой».
Нехватка динамического диапазона в кадре: небо «потеряно», вместо него — белое пятно.
NIKON D810 / 18.0-35.0 mm f/3.5-4.5 УСТАНОВКИ: ISO 100, F14, 25 с, 22.0 мм экв.Небо сохранено, все детали вошли в динамический диапазон.
Когда чаще всего ощущается нехватка динамического диапазона?
На практике фотограф постоянно сталкиваться с проблемой недостаточного динамического диапазона. Прежде всего, она будет заметна при съёмке контрастных сцен.
Классический пример — съёмка на закате. Не так просто будет запечатлеть и яркое солнце, и затенённые участки внизу кадра, землю. Нехватка диапазона также ощущается при фотографировании в контровом свете (например, если вы снимаете в помещении напротив окна).
Все области, не вошедшие в динамический диапазон, на снимке получаются или слишком светлыми, или тёмными, лишаются всех деталей. Это, конечно, ведёт к потере качества снимка, техническому браку.
Несколько примеров сюжетов с широким динамическим диапазоном:
Почти любой пейзаж
Некоторые городские зарисовки
Съёмка кадров с Луной; ночная съёмка в городе
Портреты в контровом свете
Что такое динамический диапазон фотоаппарата? Как его измерить?
Итак, динамический диапазон (ДД) — это характеристика фотокамеры, отвечающая за то, какой диапазон яркости она сможет показать на одном кадре.
Обычно производители не указывают этот параметр в технических характеристиках фотоаппарата. Тем не менее, его можно измерить, посмотрев, сколько деталей в тёмных и светлых участках кадра сможет передать та или иная камера.
Сравните: камера смартфона имеет узкий динамический диапазон, а зеркальная фотокамера Nikon D810 — широкий.
Кадр, сделанный на камеру смартфона. Детали потеряны как в светлых участках (небо), так и в тёмных (кусты). Вместо них на фото белые и чёрные пятна. Это пример узкого динамического диапазона.
Кадр, сделанный на зеркальный фотоаппарат. Детали сохранены как в светлых участках (видны все оттенки неба), так и в тёмных. Это пример достаточно широкого динамического диапазона.
Кроме того, существуют специальные лаборатории, измеряющие характеристики фотокамер. Например, DXOmark, в базе данных которой очень много протестированных фотокамер. Отметим, что специфика тестирования этой лаборатории такова, что измеряется динамический диапазон на минимальных значениях ISO.
Динамический диапазон измеряют в ступенях экспозиции (EV). Чем больше ступеней экспозиции камера может отобразить на фотографии, тем шире её динамический диапазон. Например, фотокамера Nikon D7200 имеет динамический диапазон 14,6 EV (по данным DXOmark). Это прекрасный результат, однако, стоит отметить, что в целом динамический диапазон обычно выше у фотокамер с полнокадровыми матрицами, таких как Nikon D610, Nikon D750, Nikon D810. А вот динамический диапазон компактных фотокамер может быть всего 10 EV, у смартфонов — и того меньше.
Отметим, что потенциал зеркальных камер (в том числе их динамический диапазон) можно оценить только при работе с RAW-файлами. Ведь на JPEG-снимках будут сказываться многие внутрикамерные настройки. Например, камера может сильно повышать контраст снимков, сужая динамический диапазон. С другой стороны, многие фотоаппараты умеют искусственно расширять его при съёмке в JPEG, но об этом чуть позже.
Как загубить динамический диапазон на фото? Типичные ошибки
Даже если камера обладает широким динамическим диапазоном, это не гарантирует, что на фотографиях будут отображены все детали в тёмных и ярких участках. Рассмотрим основные ошибки фотографов, ведущие к значительному снижению динамического диапазона и плохой проработке деталей.
- Ошибки экспозиции. Ошибки экспозиции всегда чреваты тем, что на фото будут появляться либо пересвеченные, либо «выбитые в чёрное» области. Загубленный некорректной экспозицией кадр не спасёт даже широкий динамический диапазон.
Рассмотрим пример пересвеченного кадра:
Теоретически, динамического диапазона камеры для этого сюжета должно было хватить, но произошла потеря деталей в светлых участках кадра (на небе) из-за неправильно настроенной экспозиции. Кадр получился слишком ярким.
Обратная ситуация — кадр недоэкспонированный, тёмный.
На этот раз детали потерялись в тёмных участках кадра.
- Ошибки при обработке. Грубая обработка фотографий на компьютере или применение фильтров внутрикамерной обработки изображения способны очень сильно сузить динамический диапазон на ваших кадрах. Поэтому не злоупотребляйте излишним повышением контраста, работой с насыщенностью цветов, коррекцией экспозиции и т.п.
Оригинальный кадр: все детали сохранены благодаря широкому ДД и грамотной экспозиции снимка.
Фотограф перестарался с обработкой — детали в тёмных и светлых участках оказались утрачены.
Укладываемся в динамический диапазон
Часто даже при съёмке сложных сюжетов с большим перепадом яркости можно не прибегать ни к каким сложным ухищрениям для расширения динамического диапазона. Нужно просто грамотно использовать то, что может дать фотокамера.
- Выбирайте подходящие условия для съёмки. Чтобы получать качественные кадры, нужно выбирать подходящие условия освещения. Зачастую фотограф сам себя загоняет в такие условия, в которых практически невозможно сделать качественный снимок.
Делая этот снимок, я не стал включать в композицию восходящее Солнце, находящееся чуть правее границ кадра. Так я избавил себя от пересветов в области солнечного диска.
При съёмке портрета на природе можно не включать солнце в кадр. Главное — получить от него красивое освещение.
Следите за экспозицией. Как мы уже говорили, чтобы сохранить максимум деталей на фотографии, её необходимо корректно проэкспонировать.
Уделите внимание настройке параметров экспозиции, пользуйтесь подходящими методами экспозамера и гистограммой. Также всегда просматривайте отснятые кадры, проверяйте их яркость. Если необходимо, делайте дубли посветлее или потемнее, чтобы потом было из чего выбирать.Фотографируйте в RAW. Если вы снимаете сложную сцену, всегда лучше иметь поле для манёвра. Формат RAW предоставит вам целый аэродром, ведь абсолютно вся информация о снимке сохранится на матрице фотоаппарата. При обработке вы сможете сделать тёмные участки снимка светлее или даже немного «вытянуть» детали в светлых участках кадра. Обратите внимание, что осветлять тёмные участки кадра формат RAW позволяет гораздо лучше, нежели затемнять светлые. Поэтому, оберегая светлые участки снимка, фотографы порой специально делают кадры темнее, чем нужно, чтобы потом при обработке «вытащить» нужные детали из теней. Такую обработку позволит сделать практически любой современный RAW-конвертер. В том числе и Nikon Capture NX-D.
Уделите внимание настройке параметров экспозиции, пользуйтесь подходящими методами экспозамера и гистограммой. Также всегда просматривайте отснятые кадры, проверяйте их яркость. Если необходимо, делайте дубли посветлее или потемнее, чтобы потом было из чего выбирать.
Исходный кадр
Тени «вытянуты» в RAW-конвертере
В следующей части урока мы поговорим о возможностях расширения динамического диапазона. Некоторые из них скрыты в самой фотокамере и доступны любому фотографу. Оставайтесь с нами!
Что такое динамический диапазон? Теория и практика | Сайт профессионального фотографа в Киеве
Многие слышали о таком понятии, как динамический диапазон
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:
Динамический диапазон Sony лучше, чем у Canon EOS R и Nikon Z7
Но все три демонстрируют достаточный динамический диапазон, ожидаемый от топовых полнокадровых камер.
Сайт Photonstophotos опубликовал результаты тестирования динамического диапазона новых беззеркалок Canon EOS R и Nikon Z7.
И цифры говорят о том, что и Canon, и Nikon уступают в этой области камерам Sony.
Вот сравнительная таблица от Photonstophotos:
На ISO 100 фотографический динамический диапазон (PDR) Sony a7R III равен 11.64. У Nikon Z7 — 10.98, у Canon EOS R — 10.6. Минимальное значение штатного диапазона ISO у Nikon Z7 — 64, но даже на этом значении PDR этой камеры составляет 11.56, то есть меньше, чем у Sony на ISO 100.
На базовых значениях ISO динамический диапазон Canon EOS R (10.6) ближе к PDR Sony a6500 (10.31), с матрицей формата APS-C, а не к полнокадровой Sony a7R III (11.64).
На ISO 25600 (это максимальное значение штатного ISO у Nikon Z7; у Sony максимум составляет 32000, у Canon — 40000) Sony получила 4.34, Nikon — 4.25, а Canon — 3.85.
Интересный момент: сейчас Sony — ведущий мировой производитель фотоматриц если не по их качеству, то точно по количеству. Nikon в своих профессиональных камерах, таких как D850 (и, возможно, Z7?), использует самостоятельно спроектированные матрицы, но производства Sony.
Canon делает собственные матрицы, и только недавно начала продавать их сторонним производителям.
Кроме того, не забудем, что камеры Canon и Nikon вышли совсем недавно. Таким образом, разрыв в динамическом диапазоне может стать больше после того, как Sony анонсирует свои новые модели.
Но, несмотря на разницу в цифрах, тест показывает, что все три соперника демонстрируют достаточный динамический диапазон, ожидаемый от топовых полнокадровых камер. Все цифры — лучше или равны показателям других камер на рынке, так что эти данные не говорят о том, что какая-то из трех камер хуже или лучше.
Динамический диапазон
© 2014 Vasili-photo.com
Динамический диапазон или фотографическая широта фотоматериала – это отношение между максимальным и минимальным значениями экспозиции, которые могут быть корректно запечатлены на снимке. Применительно к цифровой фотографии, динамический диапазон фактически эквивалентен отношению максимального и минимального возможных значений полезного электрического сигнала, генерируемого фотосенсором в ходе экспонирования.
Динамический диапазон измеряется в ступенях экспозиции (EV). Каждая ступень соответствует удвоению количества света. Так, например, если некая камера имеет динамический диапазон в 8 EV, то это означает, что максимальное возможное значение полезного сигнала её матрицы относится к минимальному как 28:1, а значит, камера способна запечатлеть в пределах одного кадра объекты, отличающиеся по яркости не более чем в 256 раз. Точнее, запечатлеть-то она может объекты с любой яркостью, однако объекты, чья яркость будет превышать максимальное допустимое значение выйдут на снимке ослепительно белыми, а объекты, чья яркость окажется ниже минимального значения, – угольно чёрными. Детали и фактура будут различимы лишь на тех объектах, яркость которых укладывается в динамический диапазон камеры.
Для описания отношения между яркостью самого светлого и самого тёмного из снимаемых объектов часто используется не вполне корректный термин «динамический диапазон сцены». Правильнее будет говорить о диапазоне яркости или об уровне контраста, поскольку динамический диапазон – это обычно характеристика измеряющего устройства (в данном случае, матрицы цифрового фотоаппарата).
К сожалению, диапазон яркости многих красивых сцен, с которыми мы сталкиваемся в реальной жизни, может ощутимо превышать динамический диапазон цифровой фотокамеры. В таких случаях фотограф бывает вынужден решать, какие объекты должны быть проработаны во всех деталях, а какие можно оставить за пределами динамического диапазона без ущерба для творческого замысла. Для того чтобы максимально эффективно использовать динамический диапазон вашей камеры, от вас порой может потребоваться не столько доскональное понимание принципа работы фотосенсора, сколько развитое художественное чутьё.
Факторы, ограничивающие динамический диапазон
Нижняя граница динамического диапазона задана уровнем собственного шума фотосенсора. Даже неосвещённая матрица генерирует фоновый электрический сигнал, называемый темновым шумом. Также помехи возникают при переносе заряда в аналого-цифровой преобразователь, да и сам АЦП вносит в оцифровываемый сигнал определённую погрешность – т.н. шум дискретизации.
Если сделать снимок в полной темноте или с крышкой на объективе, то камера запишет только этот бессмысленный шум. Если позволить минимальному количеству света попасть на сенсор, фотодиоды начнут накапливать электрический заряд. Величина заряда, а значит, и интенсивность полезного сигнала, будет пропорциональна числу пойманных фотонов. Чтобы на снимке проступили хоть сколько-нибудь осмысленные детали, необходимо, чтобы уровень полезного сигнала превысил уровень фонового шума.
Таким образом, нижнюю границу динамического диапазона или, иначе говоря, порог чувствительности сенсора формально можно определить как уровень выходного сигнала, при котором отношение сигнал/шум больше единицы.
Верхняя граница динамического диапазона определяется ёмкостью отдельного фотодиода. Если во время экспозиции какой-либо фотодиод накопит электрический заряд предельной для себя величины, то соответствующий перегруженному фотодиоду пиксель изображения получится абсолютно белым, и дальнейшее облучение уже никак не повлияет на его яркость.
Это явление называют клиппингом. Чем выше перегрузочная способность фотодиода, тем больший сигнал способен он дать на выходе, прежде чем достигнет насыщения.
Для большей наглядности обратимся к характеристической кривой, которая представляет собой график зависимости выходного сигнала от экспозиции. На горизонтальной оси отложен двоичный логарифм облучения, получаемого сенсором, а на вертикальной – двоичный логарифм величины электрического сигнала, генерируемого сенсором в ответ на это облучение. Мой рисунок в значительной степени условен и преследует исключительно иллюстративные цели. Характеристическая кривая настоящего фотосенсора имеет несколько более сложную форму, да и уровень шума редко бывает столь высок.
На графике хорошо видны две критические переломные точки: в первой из них уровень полезного сигнала пересекает шумовой порог, а во второй – фотодиоды достигают насыщения. Значения экспозиции, лежащие между этими двумя точками, и составляют динамический диапазон.
В данном абстрактном примере он равен, как несложно заметить, 5 EV, т.е. камера способна переварить пять удвоений экспозиции, что равнозначно 32-кратной (25=32) разнице в яркости.
Зоны экспозиции, составляющие динамический диапазон неравноценны. Верхние зоны отличаются более высоким отношением сигнал/шум, и потому выглядят чище и детальнее, чем нижние. Вследствие этого верхняя граница динамического диапазона весьма вещественна и ощутима – клиппинг обрубает света при малейшей передержке, в то время как нижняя граница неприметным образом тонет в шумах, и переход к чёрному цвету далеко не так резок, как к белому.
Линейная зависимость сигнала от экспозиции, а также резкий выход на плато являются уникальными чертами именно цифрового фотографического процесса. Для сравнения взгляните на условную характеристическую кривую традиционной фотоплёнки.
Форма кривой и особенно угол наклона сильно зависят от типа плёнки и от процедуры её проявления, но неизменным остаётся главное, бросающееся в глаза отличие плёночного графика от цифрового – нелинейный характер зависимости оптической плотности плёнки от величины экспозиции.
Нижняя граница фотографической широты негативной плёнки определяется плотностью вуали, а верхняя – максимальной достижимой оптической плотностью фотослоя; у обращаемых плёнок – наоборот. Как в тенях, так и в светах наблюдаются плавные изгибы характеристической кривой, указывающие на падение контраста при приближении к границам динамического диапазона, ведь угол наклона кривой пропорционален контрастности изображения. Таким образом, зоны экспозиции, лежащие на средней части графика, обладают максимальным контрастом, в то время как в светах и тенях контраст снижен. На практике разница между плёнкой и цифровой матрицей особенно хорошо заметна в светах: там, где в цифровом изображении света выжжены клиппингом, на плёнке детали всё ещё различимы, хоть и малоконтрастны, а переход к чисто белому цвету выглядит плавным и естественным.
В сенситометрии используются даже два самостоятельных термина: собственно фотографическая широта, ограниченная сравнительно линейным участком характеристической кривой, и полезная фотографическая широта, включающая помимо линейного участка также основание и плечо графика.
Примечательно, что при обработке цифровых фотографий, к ним, как правило, применяется более или менее выраженная S-образная кривая, повышающая контраст в полутонах ценой его снижения в тенях и светах, что придаёт цифровому изображению более естественный и приятный глазу вид.
Разрядность
Разрядность аналого-цифрового преобразователя (АЦП) определяет максимальное количество уровней яркости цифрового изображения. У современных цифровых фотоаппаратов разрядность АЦП составляет обычно 12 или 14 бит.
Каждый дополнительный бит информации означает удвоение количества градаций яркости, которые способна запечатлеть матрица, а значит, один бит соответствует одному шагу экспозиции. Можно даже сказать, что разрядность ограничивает потенциальный динамический диапазон фотосенсора.
Следует подчеркнуть, что реальный динамический диапазон определяется, в первую очередь, свойствами самого сенсора и не зависит от разрядности. 14 бит на пиксель вовсе не эквивалентны динамическому диапазону в 14 EV.
Отношение шум/сигнал не меняется в зависимости от того, во сколько бит преобразуется сигнал – 8, 12 или 14, и потому разрядность указывает лишь на теоретический максимум динамического диапазона, без учёта шумов. Эффективный же динамический диапазон будет существенно меньше заданного разрядностью, поскольку младшие разряды содержат лишь шум и фактически бесполезны.
Тем не менее, повышение разрядности является благом, даже если она не сопровождается улучшением шумовых характеристик сенсора. Чем выше разрядность, тем больше дискретных значений приходится на зоны экспозиции, лежащие выше шумового порога, а это означает большее количество цветовых оттенков и более плавные тональные переходы.
Вспомним ещё раз о линейной природе цифрового фотосенсора. Линейность заключается в том, что электрический заряд, накапливаемый фотодиодами в процессе экспонирования, прямо пропорционален полученному ими облучению. Удвоение экспозиции означает двукратное увеличение сигнала, подлежащего оцифровке. В результате каждая последующая ступень экспозиции описывается вдвое большим числом дискретных значений, чем предыдущая.
Предположим, цифровая фотокамера имеет динамический диапазон 6 EV и сохраняет RAW-файлы с разрядностью 12 бит на пиксель. 12 бит означают 212 или 4096 дискретных уровней яркости. Распределение значений по ступеням экспозиции в пределах эффективного динамического диапазона будет выглядеть следующим образом:
| Шестая ступень | 2048 уровней |
| Пятая ступень | 1024 уровня |
| Четвёртая ступень | 512 уровней |
| Третья ступень | 256 уровней |
| Вторая ступень | 128 уровней |
| Первая ступень | 64 уровня |
| Шум | |
Вы видите, что последняя, самая яркая ступень содержит 2048 уровней яркости, т.е. половину от числа всех доступных значений. Самая же тёмная ступень содержит всего лишь 64 уровня, и попытка осветлить тени при постобработке может легко привести к возникновению постеризации.
Очевидно, что света в цифровой фотографии описываются с намного большей точностью, чем тени, что особенно критично при интенсивном редактировании снимков. Именно поэтому я советую вам, во-первых, использовать при съёмке в RAW максимальную доступную для вашей камеры разрядность (обычно это 14 бит), а во-вторых, всегда давать настолько большую экспозицию, насколько это возможно без возникновения клиппинга в светах, чтобы как можно более эффективно использовать самые полезные верхние ступени динамического диапазона (См. также: «Параметры NEF»).
Гамма-коррекция
В отличие от матрицы цифрового фотоаппарата человеческому зрению свойственен, скажем так, логарифмический взгляд на мир. Последовательные удвоения количества света воспринимаются нами как равные изменения яркости. Световые числа можно даже сравнить с музыкальными октавами, ведь двукратные изменения частоты звука воспринимаются на слух как единый музыкальный интервал. По такому принципу работают и другие органы чувств. Нелинейность восприятия очень сильно расширяет диапазон чувствительности человека к раздражителям различной интенсивности.
При конвертировании RAW-файла (не важно – средствами камеры или в RAW-конвертере), содержащего линейные данные, к нему автоматически применяется т.н. гамма-кривая, которая призвана нелинейно повысить яркость цифрового изображения, приводя её в соответствие с особенностями человеческого зрения.
При линейной конверсии изображение получается слишком тёмным.
После гамма-коррекции яркость приходит в норму.
Гамма-кривая как бы растягивает тёмные тона и сжимает светлые, делая распределение градаций более равномерным. В результате изображение приобретает естественный вид, но шум и артефакты дискретизации в тенях неизбежно становятся более заметными, что только усугубляется малым числом уровней яркости в нижних зонах.
Линейное распределение градаций яркости.
Равномерное распределение после применения гамма-кривой.
ISO и динамический диапазон
Несмотря на то, что в цифровой фотографии используется та же концепция светочувствительности фотоматериала, что и в фотографии плёночной, следует понимать, что происходит это исключительно в силу традиции, поскольку подходы к изменению светочувствительности в цифровой и плёночной фотографии различаются принципиально.
Повышение чувствительности ISO в традиционной фотографии означает замену одной плёнки на другую с более крупным зерном, т.е. происходит объективное изменение свойств самого фотоматериала. В цифровой камере светочувствительность сенсора жёстко задана его физическими характеристиками и не может быть изменена в буквальном смысле. При повышении ISO камера изменяет не реальную чувствительность сенсора, а всего лишь усиливает электрический сигнал, генерируемого сенсором в ответ на облучение и соответствующим образом корректирует алгоритм оцифровки этого сигнала.
Важным следствием этого является снижение эффективного динамического диапазона пропорционально повышению ISO, ведь вместе с полезным сигналом усиливается и шум. Если при ISO 100 оцифровывается весь диапазон значений сигнала – от нуля и до точки насыщения, то при ISO 200 уже только половина ёмкости фотодиодов принимается за максимум. С каждым удвоением чувствительности ISO верхняя ступень динамического диапазона как бы отсекается, а оставшиеся ступени, подтягиваются на её место. Именно поэтому использование сверхвысоких значений ISO лишено практического смысла. С тем же успехом можно осветлить фотографию в RAW-конвертере и получить сопоставимый уровень шумов. Разница между повышением ISO и искусственным осветлением снимка заключается в том, что при повышении ISO усиление сигнала происходит до поступления его в АЦП, а значит, шум квантования не усиливается, в отличие от собственных шумов сенсора, в то время как в RAW-конвертере усилению подлежат в том числе и ошибки АЦП. Кроме того, уменьшение диапазона оцифровки означает более точную дискретизацию оставшихся значений входного сигнала.
Кстати, доступное на некоторых аппаратах понижение ISO ниже базового значения (например, до ISO 50), отнюдь не расширяет динамический диапазон, а просто ослабляет сигнал вдвое, что равноценно затемнению снимка в RAW-конвертере. Эту функцию можно даже рассматривать как вредную, поскольку использование субминимального значения ISO, провоцирует камеру на увеличение экспозиции, что при оставшемся неизменным пороге насыщения сенсора повышает риск получить клиппинг в светах.
Истинная величина динамического диапазона
Существует ряд программ вроде (DxO Analyzer, Imatest, RawDigger и пр.) позволяющих измерить динамический диапазон цифрового фотоаппарата в домашних условиях. В принципе, в этом нет большой необходимости, поскольку данные для большинства камер можно свободно найти в интернете, например, на сайте DxOMark.com.
Стоит ли верить результатам подобных испытаний? Вполне. С той лишь оговоркой, что все эти тесты определяют эффективный или, если можно так выразиться, технический динамический диапазон, т.е. отношение между уровнем насыщения и уровнем шума матрицы. Для фотографа же в первую очередь важен полезный динамический диапазон, т.е. количество зон экспозиции, которые действительно позволяют запечатлеть какую-то полезную информацию.
Как вы помните, порог динамического диапазона задан уровнем шумов фотосенсора. Проблема в том, что на практике нижние зоны, формально уже входящие в динамический диапазон, содержат всё ещё слишком много шума, чтобы их можно было с толком использовать. Здесь многое зависит от индивидуальной брезгливости – приемлемый уровень шума каждый определяет для себя сам.
Моё субъективное мнение таково, что детали в тенях начинают выглядеть более-менее прилично при отношении сигнал/шум не меньше восьми. На этом основании я определяю для себя полезный динамический диапазон, как технический динамический диапазон минус примерно три ступени.
К примеру, если зеркальная камера согласно результатам достоверных тестов обладает динамическим диапазоном в 13 EV, что очень неплохо по сегодняшним меркам, то её полезный динамический диапазон будет составлять около 10 EV, что, в общем-то, тоже весьма недурно. Разумеется, речь идёт о съёмке в RAW, с минимальным ISO и максимальной разрядностью. При съёмке в JPEG динамический диапазон сильно зависит от настроек контраста, но в среднем следует отбросить ещё две-три ступени.
Для сравнения: цветные обращаемые фотоплёнки обладают полезной фотографической широтой в 5-6 ступеней; чёрно-белые негативные плёнки дают 9-10 ступеней при стандартных процедурах проявления и печати, а при определённых манипуляциях – вплоть до 16-18 ступеней.
Практические рекомендации
Подытоживая вышесказанное, попробуем сформулировать несколько простых правил, соблюдение которых поможет вам выжать из сенсора вашей камеры максимум производительности:
- Динамический диапазон цифрового фотоаппарата в полной мере доступен только при съёмке в RAW.
- Динамический диапазон уменьшается с ростом светочувствительности, а потому избегайте высоких значений ISO, если в них нет острой необходимости.
- Использование более высокой разрядности для RAW-файлов не увеличивает истинный динамический диапазон, но улучшает тональное разделение в тенях за счёт большего количества уровней яркости.
- Exposure to the right. Верхние зоны экспозиции всегда содержат максимум полезной информации при минимуме шумов и должны использоваться наиболее эффективно. При этом не стоит забывать и об опасности клиппинга – пиксели, достигшие насыщения, абсолютно бесполезны.
И главное: не стоит излишне переживать по поводу динамического диапазона вашей камеры. С динамическим диапазоном у неё всё в порядке. Ваше умение видеть свет и грамотно управлять экспозицией – намного важнее. Хороший фотограф не станет жаловаться на недостаток фотографической широты, а постарается дождаться более комфортного освещения, или изменит ракурс, или воспользуется вспышкой, словом, будет действовать в соответствии с обстоятельствами. Я вам скажу больше: некоторые сцены только выигрывают из-за того, что не укладываются в динамический диапазон камеры. Часто ненужное обилие деталей просто необходимо спрятать в полуабстрактный чёрный силуэт, делающий фотографию одновременно лаконичнее и богаче.
Высокий контраст это не всегда плохо – нужно лишь уметь с ним работать. Научитесь эксплуатировать недостатки оборудования так же, как и его достоинства, и вы удивитесь, насколько расширятся ваши творческие возможности.
Спасибо за внимание!
Василий А.
Post scriptum
Если статья оказалась для вас полезной и познавательной, вы можете любезно поддержать проект, внеся вклад в его развитие. Если же статья вам не понравилась, но у вас есть мысли о том, как сделать её лучше, ваша критика будет принята с не меньшей благодарностью.
Не забывайте о том, что данная статья является объектом авторского права. Перепечатка и цитирование допустимы при наличии действующей ссылки на первоисточник, причём используемый текст не должен ни коим образом искажаться или модифицироваться.
Желаю удачи!
| Дата публикации: 12.04.2014 |
Вернуться к разделу «Матчасть»
Перейти к полному списку статей
Динамический диапазон фотокамеры
ЧТО ТАКОЕ ДИНАМИЧЕСКИЙ ДИАПАЗОН КАМЕРЫ И В ЧЕМ ВЫГОДА ДЛЯ ФОТОГРАФА?
Не самой частой, но довольно распространённой причиной обращений в нашу ремонтную мастерскую , являются жалобы фотографов на не резкие снимки, засвеченные или тёмные кадры, неисправность матрицы. Но это не обязательно означает, что нужен ремонт фотоаппарата.
Когда планируется покупка фотокамеры, одним из важных параметров, на который следует обратить внимание, является динамический диапазон. Причём, следует отметить, что он важен наравне с такими характеристиками, как разрешение матрицы и шум.
Таким образом, динамический диапазон (ДД) — является такой характеристикой фотокамеры, от которой зависит, какой же диапазон яркости она передаёт на одном снимке. Данный параметр производитель редко указывает среди технических характеристик фотокамеры. Тем не менее его можно измерить количеством деталей, видимых в тёмных и светлых участках кадра, которые может передавать фотокамера.
Таким образом, ДД камеры – это тот диапазон тонов цвета, которые она распознаёт между белым и черным. И чем он больше, тем больше тонов будут записаны и тем больше деталей можно извлечь из темных и светлых участков снимка .
ДД, как правило, измеряют в значениях экспозиции или стопах. Фотографу важно охватить наибольшее число тонов, но главным остаётся создать красивую и привлекательную картинку. Это вовсе не всегда значит, чтобы было нужно видеть все детали снимка. Если светлые и темные детали снимка разбавить полутонами серого, а не только чёрными и белыми, весь снимок будет очень низко контрастным и тоже может выглядеть не так интересно. Посему, главное — это границы динамического диапазона фотоаппарата и понимание того, как его можно использовать в создании снимков без, так называемых, провалов в тенях и свете, но одновременно с высокой контрастностью.
В каких же случаях мы ощущаем нехватку динамического диапазона?
Проблема недостаточно широкого ДД очень часто встречается фотографами. И это, прежде всего, ощущается при съёмке с использованием сцен с контрастным светом. Мы можем заметить, что в одном кадре бывает довольно сложно были одновременно отчётливо видны и яркие и тёмные детали, например солнце и лес: либо небо получается засвеченным, либо часть снимка снизу выходит слишком тёмной. Или же белое пятно при съёмке заката? Или, закат снять получилось, а фон снизу получился только чёрный!? Фотографируем человека напротив окна, а на снимке за ним образуется белая пелена? Вот здесь нам с вами и нужно понять, как же это можно исправить.
Всё это, конечно, потому, что каждый фотоаппарат воспринимает лишь ограниченный диапазон яркости. Это и есть динамический диапазон фотокамеры.
Что же и как видит камера?
Количество пикселей в изображении – это количество фотодиодов на сенсоре камеры. Фотодиоды улавливают фотоны света и они преобразовывают эти фотоны в электрический заряд, который после переходит в цифровые данные. Большее количество фотонов, улавливаемых фотодиодами, даёт большее значение электрического сигнала и, тем более ярким будет являться в изображении пиксель. В случае, когда фотодиодами не собирается вообще никакое количество фотонов света, электрический сигнал просто и вовсе не будет создан и пиксель получится просто черным.
Рассмотрим же фотодиоды как ячейки и проведём аналогию с их заполнением. Полностью пустой фотодиод даёт черный пиксель, соответственно, 50 же процентов от полного будет передан серым цветом, а 100% заполненный будет белым.
У компактных камер очень маленькие датчики изображения по сравнению с DSLR. Это также значит, что у них намного меньше фотодиоды на датчике. Таким образом, даже при том, что и компактная камера, и DSLR может иметь датчик 16-миллионов пикселей, динамический диапазон будет отличаться.
Динамический диапазон и его практическое значение
Я думаю, что многие, взяв в руки фотоаппарат, не раз замечали, что наш глаз видит совсем иначе, чем камера. Особенно часто это заметно в облачный день: мы видим небо и отдельные облака, а на фотографии просто белое пятно, или наоборот — небо реальное, с текстурой, но все, что внизу, темное как-будто вечером. Этот эффект напрямую зависит от широты динамического диапазона камеры. В сегодняшней статье как раз и попробуем разобраться, что же такое динамический диапазон и сформулируем несколько правил, которые позволят избежать ошибок с ним связанных.
Для начала давайте определимся с самим понятием. Динамический диапазон — это способность камеры одновременно передавать и светлые и темные детали снимаемой сцены. В качестве примера можно представить себе картинку плавно залитую от черного к белому цвету.
Верхняя полоска показывает, как видим мы, вторая, как «видит» сцену камера. Ее динамический диапазон уже, чем у человеческого глаза, и часть темных и светлых деталей будет потеряна, вместо них будет равномерный черный или белый цвет соответственно. Если мы намеренно укажем камере на тени, то динамический диапазон не расширится, он сдвинется за счет увеличения потерь в светах, как на третьей полосе. Если наоборот, попробуем сохранить яркие детали, у нас возрастут потери в тенях (четвертая полоска). Конечно это очень упрощенный вариант, ведь мы видим в цвете, да и способность глаза к адаптации в различных условиях освещения не позволяет напрямую сравнивать его с матрицей камеры, но в целом картинка похожая.
В качестве более реального примера фотография выше. Кадр был сделан в одинадцать часов утра, когда солнце было уже высоко, при почти безоблачном небе, вспышка была направлена в сторону т.е. ее воздействие на освещенность сцены минимально. В результате, из-за нехватки динамического диапазона, мы видим большое светлое пятно на заднем плане, которое осталось практически без деталей, при этом сама фотография получилась темноватой. На самом деле программными средствами этот кадр довольно легко исправить, но пример достаточно показательный.
Хочу отметить, что ширина динамического диапазона камеры зависит от многих параметров, но прежде всего от размера матрицы. Грубо говоря, чем больше матрица фотоаппарата, тем шире ее динамический диапазон. В тенях он ограничен уровнем шума и соответственно алгоритмами шумоподавления. В светах — возможностями матрицы анализировать «количество» света без засветки т.е. ее светочувствительностью. Это можно считать еще одним приемуществом зеркальных камер над мыльницами, можно сказать, что они всегда будут давать картинку с большим количество деталей в светах и тенях. На фотографии слева можно рассмотреть и решетку на окне и складки на одеяле, для большинства мыльниц сохранить эти части изображения было бы непосильной задачей.
Еще одной интересной особенностью современных фотокамер является неравномерность динамического диапазона — он как бы смещен в светлую часть, т.е. камера лучше «видит» светлые детали, чем темные. Это опять же обусловленно появлением цифрового шума на темных областях кадра.
Чем это важно для нас с практической точки зрения? В первую очередь тем, что мы можем сформулировать некоторые правила, которые помогут избежать потери деталей в сложных условиях освещения. при этом не стоит рассматривать потерянные детали как что-то несущественное, они могут координально изменить снимок. Скажем при съемке в солнечный день, в тени, на улице, сохранив небо, мы рискуем получить вместо зданий просто обширную темную область на фотографии. Итак, несколько простых правил, которые помогут избежать самых серьезных ошибок.
- Лучше сделать снимок более светлым, чем затемнить его. Детали в тенях из-за шума «вытянуть» сложнее, чем в светах. Конечно это верно для более-менее ровной экспозиции, в случае, когда заведомо появятся пересветы (пасмурное небо) при замере экспозиции по темным областям, лучше пожертвовать тенями, но проработать какие-то детали в светах.
- При большой разнице яркостей фотографируемой сцены нужно или постараться выровнить яркость или замерять экспозицию по темной части.
- Лучшее время для съемки утро или вечер, в полдень солнце очень яркое, а тени становятся слишком темными и камера не сможет зафиксировать все детали.
- Для портретной съемки в солнечный день нужно использовать дополнительное освещение или стараться снимать в тени, чтобы избежать излишне жестких теней.
- При прочих равных лучше пользоваться наименьшим доступным значением ISO.
Эти правила не стоит рассматривать, как жесткие и неизменные, наоборот, в некоторых случаях их нужно применять с точностью до наоборот. Например, вам хочется получить очень контрастный городской пейзаж, как вариант вы можете сделать его как раз в полдень, когда свет наиболее резкий. Но все-таки в большинстве случаев следование им поможет сделать фотографии лучше.
В следующих статьях на эту тему мы поговорим о возможностях расширения динамического диапазона в процессе обработки фотографий и специальных приемах съемки.
Как запечатлеть все тона снимаемой сцены
Динамический диапазон – жизненно важный «òрган» вашей фотографии: или даст путёвку в жизнь или отправит в мусорную корзину. В этом уроке мы объясним, как передать на снимке все тона, присутствующие в сцене, и обсудим способы расширения динамического диапазона.
Если вы когда-нибудь фотографировали при прямом солнечном свете или сюжет, где присутствовали яркие блики и глубокие тени, то наверняка сталкивались с проблемой: фотоаппарат запечатлевает детали либо в бликах, либо в тенях, либо ни там, ни там.
Это одна из самых распространённых трудностей, с которой вы будете сталкиваться. Она не связана с экспозицией. Причина явления заключается в разнице между яркостью бликов и яркостью теней в снимаемой сцене – в её, так называемом, динамическом или тоновом диапазоне. Разница может быть настолько большой, что вы не сможете запечатлеть и блики, и тени, какой бы ни была экспозиция.
Светочувствительный сенсор цифрового фотоаппарата может различать тона из широкого диапазона, но ширина последнего не бесконечна. Как только вы соберётесь сфотографировать сюжет, тоновый диапазон которого, другими словами разница яркостей, шире динамического диапазона сенсора, возникнет проблема, описанная выше.
В этом уроке мы приведём действенные рекомендации. Мы покажем, как распознавать и оценивать проблему, а затем справляться с ней. Начнём с ответов на наиболее насущные вопросы фотографов о динамическом диапазоне. С чем его, вообще, едят?
Всё, что вам нужно знать о динамическом диапазоне
Что такое «динамический диапазон»?
Это способ, которым описываются тона на изображении: от ярчайших бликов до глубочайших теней. Динамический диапазон измеряется в «значениях экспозиции» (EV) или, что то же самое, в «стопах».
Некоторые снимаемые сцены обладают широким тоновым диапазоном. Это означает, что между яркостями самого тёмного участка сцены и самого светлого её участка значительная разница. Она измеряется в EV. Типичный представитель таких сцен – съёмка силуэта на фоне заходящего солнца. Существуют сцены с более узким тоновым диапазоном.
Как вы могли отметить, следует рассматривать два динамических диапазона: снимаемой сцены и светочувствительного сенсора фотоаппарата.
- Подробнее о динамическом диапазоне светочувствительного сенсора, отличиях RAW и JPEG форматов, вы можете узнать из статьи «Основы фотографии #4.4».
Одинаковы ли динамические диапазоны камеры и сцены?
Сенсор, встроенный в ваш фотоаппарат, за один щелчок затвора может запечатлеть тона только из определённого динамического диапазона. Пока разница между яркостями бликов и теней в снимаемой сцене укладывается в него, на фотографии вы увидите как детали в светах, так и детали в тенях.
Например, если динамический диапазон фотоаппарата равняется 8 EV, а разница яркостей интенсивных бликов и глубоких теней – 6 EV, то вы сохраните на изображении все детали сцены. Соответственно, в противоположном случае фотография будет содержать либо чёрные, «заваленные», пятна-тени, которые в реальности вовсе не чёрные, или белые, «пересвеченные», блики, которые в снимаемой сцене имеют вполне определённый цвет. А в некоторых случаях, картинка будет страдать и от «завала», и от «пересвета».
Автор фотографии – Маркус Хокинс (Marcus Hawkins).
У всех ли камер динамический диапазон одинаковый?
Нет, светочувствительные сенсоры различаются по своим возможностям. Чем выше динамический диапазон фотоаппарата, те больше деталей он способен запечатлеть. Например, динамический диапазон камеры Nikon D610 измеряется в пределах 13 и 14,4 EV при чувствительности ISO равной 100.
Как узнать, что камера справится с тоновым диапазоном снимаемой сцены?
Во времена плёночной фотографии ответу на этот вопрос предшествовал кропотливый труд. Вам нужно было замерить яркость самых светлых участков сцены и яркость самых тёмных её участков. Затем вычислить разницу яркостей. Наконец, проверить, что динамический диапазон плёнки, на которую вы планируете снимать, может охватить найденный тоновый диапазон снимаемой сцены, и узнать, какая экспозиция удовлетворяет этому условию.
В цифровой фотографии вам достаточно изучить гистограмму, высвечивающуюся на экране фотоаппарата. Всё что вам нужно проверить: распределение тонов снимаемой сцены (ширина гистограммы) укладывается в динамический диапазон камеры (ширина таблицы). Если гистограмма «обрезается» краями таблицы, то налицо потеря деталей. Так, «обрезание» правым краем означает потерю деталей в бликах, «обрезание» левым краем – в тенях. После того как гистограмма помогла вам прояснить ситуацию, вам следует правильно подобрать экспозицию, чтобы поместить тоновый диапазон снимаемой сцены в динамический диапазон камеры.
Очень часто, проблема с динамическим диапазоном решается именно таким способом: вы меняете экспозицию и делаете повторный снимок. Однако, бывают ситуации, когда снимаемая сцена обладает широким распределением яркостей, то есть широкой гистограммой. Широкой настолько, что заключить её между краями таблицы не удаётся ни с какой экспозицией.
В пасмурную погоду тоновый диапазон снимаемой сцены достаточно узкий – гистограмма получается узкой. Здесь если возникает проблема, то она решается подбором экспозиции. А в солнечную погоду тоновый диапазон – а вместе с ним и гистограмма – расширяется настолько, что «уместить» её в границы таблицы не получается ни при каких ухищрениях.
Что делать?
Гистограмма показывает распределение тонов во всей сцене, а не лишь тех участков, которые вам интересны! Поэтому вполне нормальным считается «потерять» тени в некоторых малозначимых участках сюжета, особенно, если вы намерены создать чёрно-белое изображение.
Получается, руководствуйтесь гистограммой, а принимайте решение своими глазами. Замерить яркость в определённом участке снимаемой сцены можно с помощью точечного экспозамера – режим измерения экспозиции, который вы можете найти в любой зеркальной цифровой камере. Измерив экспозицию в самом светлом и самом тёмном участках сюжета, вы можете оценить, есть ли хотя бы одна экспозиция, общая для обоих участков.
В качестве альтернативы вы можете фотографировать в формате RAW. Камера запечатлеет до 1 EV тонов больше, чем в съёмке в формате JPEG. Дополнительные детали вы сможете извлечь из RAW-файла на этапе обработки, в RAW-интерпретаторе. Кстати, вы не увидите во время съёмки преимуществ RAW-формата: гистограмма отображает возможности изображения, которое появляется после спуска затвора на экране фотоаппарата. А это изображение – JPEG-снимок, даже если вы фотографируете в RAW.
В съёмке в формате RAW вам как и прежде следует аккуратно выбирать экспозицию. Однако, вы располагаете здесь небольшой свободой, что может помочь вам запечатлеть очень глубокие тени или очень яркие блики.
Иногда даже съёмка в формате RAW не выручает: вы всё равно упускаете детали в светлых и/или тёмных участках сцены. Вот тогда вы можете открыть для себя мир Фотографий с Широким Тоновым Диапазоном (HDR-фотография).
Поможет ли здесь компенсация экспозиции?
Нет. Эта функция влияет на светлоту всего снимка. Вы можете сместить гистограмму влево или вправо, чтобы избежать «обрезания» справа или слева, соответственно. Но динамические диапазоны сенсора и снимаемой сцены не изменятся.
Если тоновый диапазон сцены настолько широк, что сенсор камеры не может его зафиксировать полностью, то определите для себя наиболее важные детали: они в светах или в тенях? Затем выберите соответствующую экспозицию. Обычно, целесообразно экспонировать по бликам, другими словами, уменьшать экспозицию. Это позволяет сохранить детали в светах.
Ещё, некоторые настройки камеры могут расширить имеющийся динамический диапазон сенсора.
Какие это настройки?
Динамический диапазон светочувствительного сенсора тем шире, чем меньше чувствительность ISO. Также, снимать следует в RAW-формате. RAW-изображение сохраняет гораздо больше информации, чем JPEG-изображение. Другими словами, тоновая плотность RAW-снимка выше, а значит вам проще восстановить детали в случае недоэкспозиции или переэкспозиции.
В большинстве фотоаппаратов вы найдёте функцию, которая автоматически восстанавливает детали в тенях или бликах. В Nikon-камерах она называется «Active D-Lighting», в Canon-камерах – «Auto Lighting Optimizer». Функция высветляет тени, тем самым имитирует расширение динамического диапазона светочувствительного сенсора. Обратите внимание, она работает в съёмке в формате JPEG.
Наконец, вы можете создать HDR-фотографию. Само название говорит о сути: изображение с широким тоновым диапазоном. Если не удаётся охватить тоновый диапазон снимаемой сцены одной экспозицией, то почему бы не сделать несколько снимков с разными экспозициями и не соединить их. Объединить исходные снимки вы можете с помощью специальной программы, например, Photomatix. Таким способом вы представите на итоговом изображении гораздо больше тонов снимаемой сцены, чем с помощью традиционного подхода: фотографировании с одной экспозицией. Кстати, в некоторые фотоаппараты встраивается функция HDR-съёмки, что может существенно упростить вам жизнь.
С HDR-изображениями легко переусердствовать: итоговая картинка может получиться совершенно нереалистичной. Если HDR-фотография не ваша стихия, то обратите внимание на другие способы сжатия динамического диапазона. Особенно, если вы планируете фотографировать высококонтрастную сцену.
О каких способах идёт речь?
Вы можете воспользоваться вспышками и отражателями, чтобы подсветить глубокие тени, детали которых в противном случае на снимке не отразятся. Фотографы, снимающие пейзажи, делают обратное: используют градиентные фильтры нейтральной плотности, чтобы затемнить блики и, тем самым, сохранить в них детали.
Градиентные фильтры нейтральной плотности с одного конца прозрачные, а с другого конца затемнённые. Если расположить затемнённую часть фильтра напротив яркого неба, а прозрачную часть – напротив ландшафта, то изображение неба получится затемнённым и, соответственно, его яркость приблизится к яркости ландшафта.
В настоящее время, пейзажисты используют другой приём – съёмка в две экспозиции. Экспозиция для одного снимка определяется по ландшафту, а экспозиция второго снимка – по небу. Затем два изображения «складываются» в Photoshop или в другом графическом редакторе.
Проблемные сцены
Сюжеты с контровым освещением
Если источник света располагается позади снимаемого объекта, то сторона объекта, обращённая к камере, находится в тени. Разница в яркостях фона и объекта получается очень большой.
Пейзажи с ярким небом
Переэкспонированное небо портит фотографии. В облачную погоду яркость неба может на несколько EV превышать яркость остальных частей снимаемой сцены. Здесь помогает градиентный фильтр: «понижая» яркость неба, он сужает тоновый диапазон сцены.
Интерьеры/экстерьеры
Разница освещённостей внутри и снаружи помещения в дневное время, а также разница освещённостей различных участков здания, залитого солнечным светом, несомненно превышает динамический диапазон сенсора – одной экспозиции будет недостаточно. Чтобы проявить детали за окнами, в которые врывается солнечный свет, вам придётся создавать несколько снимков с различными экспозициями.
Сюжеты с источниками света в кадре
Если в кадр попадает источник света, то область свечения будет слишком яркой в сравнении с остальными частями снимаемой сцены. Просто примите тот факт, что изображение источника получится переэкспонированным.
Решения
Пейзажи
Обычно гистограммы для подобных сюжетов содержат два высоких пика: один обозначает яркое небо, другой – тёмную землю. Скорее всего, вы не сможете охватить одновременно и блики, и тени одной экспозицией без дополнительных приспособлений.
Градиентный фильтр нейтральной плотности поможет в этой ситуации.
Портреты в контровом освещении
Когда вы фотографируете лицо человека на фоне светлого неба и выбираете экспозицию по модели, фон изображается слишком светлым. Если вы настраиваете экспозицию по небу, то получаете силуэт модели.
Воспользуйтесь вспышкой или отражателем. Установите экспозицию по светлому фону и подсветите лицо модели со стороны камеры.
Солнце и тень
В солнечный день вы можете столкнуться с высококонтрастной сценой: разница между участками, залитыми светом, и затенёнными областями может быть настолько большой, что сенсор едва ли «втиснет» её в JPEG-фотографию.
Снимайте в формате RAW. На этапе обработки вы сможете восстановить детали в «пересвеченных» или «заваленных» областях снимка.
Рассветы и закаты
На закате небо, чаще всего, значительно ярче ландшафта.
Предыдущий трюк может быть полезным, но его, иногда, недостаточно. Решение – съёмка в две экспозиции или HDR-фотография. Другими словами, создайте серию снимков с различной экспозицией, чтобы на этапе обработки «собрать» из них одно изображение, где все детали сохраняются.
Измеряем тоновый диапазон снимаемой сцены
Чтобы выбрать оптимальную экспозицию, вам нужно изучить распределение яркостей в сюжете.
Перейдите в ручной режим
В ручном режиме съёмки («M») вы можете самостоятельно оценивать экспозицию по показанию экспонометра.
Укажите значение диафрагмы
Когда вы выберите диафрагменное число, вам останется лишь подобрать соответствующую выдержку. Установите значение диафрагмы равным 8.
Включите точечный режим экспозамера
В точечном режиме (Spot exposure measuring mode) экспонометр фотоаппарата замеряет освещённость в маленьком участке изображения вокруг активной точки фокусировки. Кстати, включите дополнительно ручной выбор точек фокусировки (Single-point AF Mode).
Определите экспозицию в наиболее ярком участке сцены
Расположите активную точку фокусировки на самом ярком, на ваш взгляд, участке сюжета (только не на солнце). Затем подберите выдержку так, чтобы датчик экспонометра указывал на 0. У нас получилась 1/500 секунды.
Определите экспозицию в наиболее тёмном участке сцены
Теперь проделайте действия из предыдущего шага для самой тёмной области сюжета. У нас выдержка получилась равной 1/30 секунды.
Посчитайте разницу
Если разница между выдержками, определёнными Вами на предыдущих шагах, не превышает 4 EV, как в нашем случае, то установите среднюю выдержку. В нашем примере она равняется 1/125 секунды.
- Если вы хотите узнать, почему между 1/30 и 1/500 секунды 4 EV, почему выдержка равная 1/125 секунды является средней между 1/30 и 1/500 секунды, то обратитесь к статье Основы фотографии #1.
Настраиваем фотоаппарат на широкий динамический диапазон
Совет #1. Снимайте в формате RAW
RAW-изображение хранит 12 или 14 бит информации вместо 8 бит у JPEG-снимка. Это даёт RAW-картинке преимущество на этапе обработки: вы можете проявить детали в очень тёмных и очень светлых областях фотографии и, тем самым, отобразить на снимке более широкий тоновый диапазон.
Совет #2. Пользуйтесь функцией расширения динамического диапазона
Производители фотоаппаратов включают в свои камеры оригинальные функции, восстанавливающие на существующем изображении детали в «пересвеченных» и «заваленных» областях снимка. Например, у Canon эта функция называется «Auto Lighting Optimizer». Часто, используя подобные функции, вы можете выбирать силу эффекта, чтобы отрегулировать «натуральность» результата.
Совет #3. Проверяйте гистограмму аккуратно
Когда вы просматриваете гистограмму, держите в голове мысль: «В RAW-файле содержится другая информация». Дело в том что гистограмма отражает ситуацию с JPEG-изображением, к которому во время съёмки уже были применены настройки фотоаппарата.
Снимаем HDR-изображения с помощью функции, встроенной в камеру
Шаг #1. Выберите ширину динамического диапазона
В режиме HDR-съёмки фотоаппарат создаёт быструю последовательность из двух-трёх кадров, затем накладывает их друг на друга, и результат наложения сохраняет в формате JPEG. Вы можете как самостоятельно определять разницу в экспозициях кадров, таки и доверять выбор камере. Чем больше число (разница), тем шире динамический диапазон итогового изображения
Шаг #2. Установите режим HDR-обработки
На HDR-изображении в глубоких тенях и ярких бликах проявляются детали: тени осветляются, блики затемняются. В итоге, итоговая картинка может выглядеть плоской. Вы можете повлиять на результат, выбрав походящий режим HDR-обработки. Тем самым, вы сможете насытить цвета, повысить контрастность и сделать линии более чёткими, другими словами, придать изображению живописный и графичный вид.
Шаг #3. Сохраните оригинальные снимки
Несмотря на то что «на выходе» получается HDR-изображение в формате JPEG, вы можете сохранить исходные снимки на карте памяти. А затем, используя специальное программное обеспечение, «объединить» фотографии в HDR-изображение так, как Вы хотите. В Canon 5D Mark III вы можете сохранить исходные снимки даже в формате RAW. Это позволит вам достичь наибольших качества и аккуратности «объединения».
Автор статьи: Marcus Hawkins
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 самым белым и самым черным 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, что 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 эффективные черные или белые просто потому, что недостаточно подробностей.Каждая среда имеет свой собственный динамический диапазон, и часто цель состоит в том, чтобы расширить диапазон тонов между максимальным и минимальным значениями для создания более полного ощущения изображения, подобного градиенту, 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 с большим размером пикселя или шагом пикселя будут иметь возможность записывать больший динамический диапазон.Большие 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 науку, 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 легко 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.экспозиции 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 светлыми участками 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 (т.е.белая бумага или то, что обычно называют 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 эстетике в высоком или сдержанном ключе, 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.
Лучшие фотокамеры с динамическим диапазоном, рейтинг
Эта статья, впервые опубликованная в декабре 2018 г., была обновлена 8 мая 2019 г.
Существует множество переменных, влияющих на качество неподвижного изображения, но динамический диапазон, возможно, является одним из самых важных.Хотя производители фотоаппаратов часто рекламируют динамический диапазон, которого они могут достичь в видео, они обычно умалчивают о динамическом диапазоне своих моделей при съемке фотографий.
В этом списке мы собрали результаты тестирования, полученные от нашего партнера по лаборатории, компании Image Engineering, для ранжирования камер по тому, сколько ступеней динамического диапазона они обеспечивают при съемке неподвижных изображений. Мы разделили список на две категории: динамический диапазон, достигаемый при базовом ISO, а также самый широкий динамический диапазон, которого можно достичь независимо от ISO.
Image Engineering (IE) использует специальную прозрачную тестовую мишень для измерения динамического диапазона. Диаграмма состоит из серых участков, которые показывают четко определенную и регулярно повторно измеряемую яркость (в единицах кд / м2). Анализ заключается в проверке того, как камера отображает серые пятна.
Выполняемые ими измерения определены в стандартах ISO14524 и ISO15739. (Полную методологию тестирования IE можно найти здесь.)
Динамический диапазон камеры определяется контрастом между самой высокой яркостью, которая может быть воспроизведена, и самой низкой яркостью, которая может быть воспроизведена.Максимальная яркость, которую можно воспроизвести, ограничивается клиппингом. Таким образом, если яркий объект визуализируется с максимальным цифровым значением (например, 255 для 8-битного изображения), даже более яркий объект не получит более высокое цифровое значение, и информация будет потеряна.
Самая низкая яркость ограничена шумом. Таким образом, как только отношение сигнал-шум (SNR) становится слишком низким, информация теряется, и даже более темный объект не может быть различен. В то время как стандарт ISO определяет порог на основе теории сигналов с SNR = 1, Image Engineering использует немного более сложный порог SNR = 3, основанный на их двадцатилетнем опыте в цифровой фотографии.
Динамический диапазон — это отношение, которое может быть выражено в различных единицах измерения. Image Engineering сообщает о динамическом диапазоне обычно в единицах измерения «f-ступени» или «EV» (значение экспозиции). Каждая диафрагма увеличивает контрастность вдвое. Динамический диапазон 10 ступеней диафрагмы соответствует контрасту 1000: 1.
Ни один список не идеален. В этом случае следует отметить несколько моментов в отношении этих рейтингов. Результаты тестирования Image Engineering измеряют только производительность JPEG, а не файлов RAW (которые будут иметь более широкий динамический диапазон).Существует несколько причин, по которым Image Engineering ограничивает свои измерения файлами JPEG, включая (отсутствие) доступности профилей камеры в программном обеспечении для обработки RAW, когда камера прибывает в лабораторию. Если / когда станут доступны результаты в формате RAW, мы обновим и исправим эти рейтинги.
Также следует иметь в виду, что Image Engineering на сегодняшний день протестировала только одну камеру среднего формата (Fujifilm GFX-50R). Камеры среднего формата могут предложить более широкий динамический диапазон, чем их аналоги меньшего формата.Кроме того, этот список не охватывает все камеры, доступные на рынке, — только те, которые прошли лабораторные исследования IE. Тем не менее, он включает в себя множество важных выпусков с 2017 года и будет постоянно обновляться по мере тестирования новых моделей.
Не пропустите: лучшие камеры для воспроизведения цвета
# 1 Leica Q2
# 2 Canon EOS R # 3 Leica CL # 4 Canon EOS M50 # 5 Olympus OM-D E-M10 Mark III # 6 Canon EOS RP- Обеспечивает 11 ступеней динамического диапазона при ISO 400.
- Цена: 1299 долларов США
- Обеспечивает 10,8 ступени динамического диапазона при ISO 100.
- Цена: 499 долларов США
- Доставляет 9.9 ступеней динамического диапазона при ISO 400.
- Цена: 1000 долларов США
- Обеспечивает 9,7 ступени динамического диапазона при ISO 800 и ISO 1600.
- Цена: 7 995 долларов США
- Обеспечивает 9,5 ступеней динамического диапазона при ISO 160
- Цена: 899 долларов США
# 19 Panasonic Lumix S1R (связанный)
- Доставляет 9.4 ступени динамического диапазона при ISO 1600.
- Цена: 3 698 долларов
- Обеспечивает 9 ступеней динамического диапазона при ISO 100.
- Цена: 2 000 долларов США
- Доставляет 10.8 ступеней динамического диапазона.
- Цена: 499 долларов
- Доставляет 9.5 ступеней динамического диапазона.
- Цена: 899 долларов США
- Обеспечивает 9,3 ступени динамического диапазона.
- Цена: 1299 долларов США
- Обеспечивает 9 ступеней динамического диапазона.
- Цена: 2000 долларов
- Обеспечивает 8,8 ступени динамического диапазона.
- Цена: 7995 долларов
- Обеспечивает 8,6 ступени динамического диапазона.
- Цена: 1000 долларов
Статьи по теме
Hasselblad XCD 15 января 2020 г.
Новый объектив Hasselblad XCD 4 / 45P за 1099 долларов для семейства беззеркальных камер среднего формата, состоящих из камер X System и объективов XCD, пополнил семейство из восьми других простых объективов и обещанного зума.
Подробнее »
6 января 2020 г.
Nikon анонсирует две новые камеры и два объектива: Nikon D780, 120-300 мм F / 2.8 NIKKOR, объектив Nikkor 70-200mm f / 2.8 и компактная камера с зумом CoolPix P950 за 799 долларов.
Подробнее »
6 января 2020 г. объявляется о поставке в феврале флагманской зеркальной камеры Canon EOS-1 D X
по цене 6499 долларов, что на 500 долларов больше, чем у ее предшественницы, EOD-1 D X Mark II.
Подробнее »
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 вполне 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 свое 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 участки, 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 на шаг впереди своих предшественников 10 или даже пяти лет назад, но наши собственные глаза по-прежнему легко их беспокоят, когда дело доходит до динамического диапазона.
Максимально высокий динамический диапазон и проблемы, которые 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) с фактически черной комнатой, либо изображение будет экспонировано для комнаты (т.е. тени), и ничего за окном не будет видно вообще.
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 для выявления данных, 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 фотоаппаратов, 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.А что насчет вас? Эта статья отвечает на ваши вопросы о динамическом диапазоне или у вас все еще кружится голова от терминов и технологий? У вас есть вопросы, на которые не ответили? Пожалуйста, оставьте свои мысли и вопросы в комментариях ниже.
Руководство для начинающих по динамическому диапазону в фотографии
Вы, наверное, слышали, что термин динамический диапазон (DR) часто используется в статьях о фотографии и обзорах фотоаппаратов, но что это такое и как он связан с вашими навыками фотографии и работы с камерой ?
Когда я впервые занялся фотографией, концепция динамического диапазона сбивала меня с толку на долгие годы, и я был слишком смущен, чтобы попросить о помощи или признать, что не знал.
Вот почему мы создали это руководство для начинающих — скоро вы поймете ключевые моменты динамического диапазона и будете уверены, что сможете использовать его в своих интересах при создании потрясающих изображений в 2021 году.
Мы также включили 6 полезных советов чтобы помочь вам максимально увеличить динамический диапазон вашей текущей камеры.
Начнем прямо сейчас!
Что такое динамический диапазон в фотографии?
В двух словах, динамический диапазон — это разница между самыми светлыми и самыми темными тонами на фотографии — от чисто белого до чисто черного.
DR имеет важное значение, поскольку каждая камера имеет датчик, который записывает информацию об изображении в тонах или оттенках серого. Некоторые датчики могут видеть только детали от темно-серых тонов до светло-серых тонов, но не совсем чисто белого и черного.
Что еще более важно, динамический диапазон камеры относится к тому, сколько шагов датчик изображения может определить между чистым черным и белым, плюс промежуточные тона.
Эти приращения известны как ступени, f-ступени, ступени света или EV (значение экспозиции) — для простоты будем называть их ступеней .
Стопы — это единица измерения, используемая в фотографии для считывания и контроля количества света, видимого камерой.
Если каждое приращение динамического диапазона представляет собой одну ступень, то количество приращений, которое может прочитать камера, определяет, сколько ступеней динамического диапазона она может зафиксировать.
Имейте в виду, что способность сенсора камеры определять больший динамический диапазон зависит от качества сенсора изображения.
Какие размеры сенсора камеры? Ознакомьтесь с нашим руководством, чтобы узнать о них все.
Как мы видим динамический диапазонКогда вы видите рекламируемую камеру, они обычно говорят, сколько ступеней динамического диапазона имеет камера. Но это должно быть немного расширено за пределы коммерческого предложения.
В среднем высококачественная цифровая камера захватывает от 12 до 15 ступеней динамического диапазона на базовом уровне ISO, который обычно составляет около 100. Однако для измерения емкости должны существовать идеальные условия освещения — без темных теней и без бликов. .
Если условия освещения увеличиваются или уменьшаются, способность камеры считывать 15 ступеней динамического диапазона уменьшается.
Более того, если вы увеличите значение ISO камеры, динамический диапазон значительно упадет — подробнее об этом позже.
В то время как высококачественные цифровые камеры могут видеть до 15 ступеней динамического диапазона, человеческий глаз может видеть почти 20 ступеней. Но, как и в случае с камерами, это при идеальных условиях освещения.
Подумайте о ситуациях, когда вы входите в темную комнату.Вашим глазам нужно время, чтобы привыкнуть, прежде чем вы сможете различить детали. Ваши глаза приспосабливаются к изменившимся условиям, чтобы различать детали в темноте — ваши глаза работают с более низким DR.
Включите свет, и ваш динамический диапазон значительно увеличится с увеличением яркости сцены.
Почему имеет значение динамический диапазон?Датчик с более широким динамическим диапазоном позволит фотографу «отодвинуть» потерянные детали на небе с помощью программного обеспечения для редактирования.
Рассмотрим сцену в яркий солнечный день, когда вы можете различить детали в облаках и пейзаже. Это выглядит великолепно, и вы поднимаете камеру, чтобы запечатлеть красивую сцену.
Но когда вы смотрите на свою фотографию, большая часть пейзажа хорошо освещена, но некоторые тени теряют детализацию, и небо становится чисто белым. Это потому, что наши глаза имеют больший динамический диапазон, чем камеры.
Другими словами, наши глаза могут различать уровень деталей в тенях и светлых участках лучше, чем наши камеры.
Бесконечное стремление компаний-производителей камер состоит в том, чтобы преодолеть разрыв в динамическом диапазоне, видимом нашими глазами и их камерами. Тот, кто взломает этот код, получает приз!
Вот почему в фотографии важен динамический диапазон, чтобы камеры могли снимать изображения, близкие к тому, что видит человеческий глаз.
Кроме того, чем больше деталей извлекается из теней и светов, тем лучше результат.
Как измеряется динамический диапазон?В некоторых кругах измерения динамического диапазона включают ужасно сложную и заведомо скучную математику.
Проще говоря, DR в фотографии — это соотношение между самым светлым элементом и самым темным, также известное как коэффициент контрастности.
При измерении по стопам (диафрагма, стопы света, EV) остановка относится к одной единице света. Каждая ступень вверх или вниз в динамическом диапазоне удваивает или уменьшает вдвое яркость, необходимую для достижения правильной экспозиции.
Имеют ли значение мегапиксели?Несомненно, вы слышали «разговоры о камерах», в которых обсуждают количество мегапикселей, которые имеет камера.Это светочувствительные рецепторы, закрывающие сенсор камеры.
Мегапиксель (МП) равен одному миллиону пикселей и указывает количество и качество деталей, которые может запечатлеть камера. Традиционно, чем больше мегапикселей, тем лучше качество изображения.
Например, типичная беззеркальная камера Fujifilm серии X имеет 26-мегапиксельный сенсор — 26 миллионов пикселей. Однако Fujifilm GFX100S, более крупная камера среднего формата с большим сенсором, имеет 102 мегапикселя — 102 миллиона пикселей.
Камеры с сенсорами с большим мегапикселем обычно имеют больший динамический диапазон, но не всегда.
Помимо размера сенсора камеры и количества мегапикселей, качество отдельных пикселей также имеет решающее значение для DR. Важнее всего размер отдельного пикселя и способность обнаруживать свет.
Меньшее количество пикселей большего размера лучше для динамического диапазона, чем большее количество пикселей меньшего размера.
Как увеличить динамический диапазон вашей камеры
Помните пример, о котором мы говорили ранее, когда ваш глаз видел больше ландшафта, чем камера? Что, если бы я сказал вам, что несколько уловок могут помочь вам преодолеть разрыв?
Есть несколько способов улучшить и максимизировать динамический диапазон вашей камеры.Более того, вы можете сделать это, находясь в поле с камерой в руке, или позже в приложениях для редактирования.
Давайте рассмотрим наиболее распространенные способы улучшения DR на ваших фотографиях и повышения качества съемки.
Используйте градуированные фильтры нейтральной плотностиКредит: Крис Янг
Пейзажная фотография — это жанр, в котором есть много проблем с оптимизацией динамического диапазона с помощью современной сенсорной технологии.
Пейзажная композиция разделяется примерно на половину кадра, заполненную ярким небом, а другую половину — более темной землей и тенями.
Как мы обсуждали ранее, цифровые тела не могут достичь подходящего баланса, когда небо и земля правильно экспонируются.
Самый простой способ справиться с этим — использовать фильтр градуированной нейтральной плотности.
Фильтры GND доступны в различных размерах для соответствия большинству стандартных диаметров линз. Они привинчиваются к передней части линзы и, в зависимости от их уровня «плотности», уменьшают количество света на несколько ступеней.
Фильтры Grad ND имеют плотность, примененную к одной половине фильтра, которая переходит в прозрачную часть в другой половине.
Вы создаете композицию с более темной плотностью половины фильтра, закрывающей небо. Выставив снимок земли, вы убедитесь, что вся фотография экспонируется правильно.
Небо покажет свой настоящий цвет, и вы получите более четкую картинку в облаках — без нежелательных бликов.
Здесь вы можете узнать больше о фильтрах объектива и определить, сколько стоп-фильтров ND вам следует купить.
Понять свою гистограммуУ большинства цифровых камер есть гистограмма, которая отображается на экране — это графическое представление плотности пикселей сцены.
Знакомство с гистограммой — отличный способ понять динамический диапазон и управлять им.
Гистограмма показывает большую плотность слева от графика, если ваша фотография слишком темная. Он также покажет плотность пикселей справа, если сцена слишком яркая в солнечный день или имеет слишком много бликов.
Слишком большая плотность пикселей на обоих концах заставляет камеру работать за пределами своего динамического диапазона — и вы потеряете детализацию светлых участков или теней.
Сохранение плотности пикселей в границах гистограммы гарантирует, что вы оптимизируете динамический диапазон камеры.
Ознакомьтесь с нашим руководством по пониманию гистограммы здесь.
Экспонировать вправоЯ знаю, что только что сказал, чтобы плотность пикселей гистограммы не отклонялась слишком сильно вправо или влево. Если при съемке со сложным динамическим диапазоном приходится выбирать между слишком ярким и слишком темным, выбирайте слишком яркий.
При этом ваша гистограмма будет показывать большую плотность пикселей справа — без отталкивания от границы.
Экспозиция вправо («ETTR») — это термин, используемый для описания этой техники.
Камеры лучше справляются с переэкспонированным или более ярким динамическим диапазоном, чем с более темным. К тому же, самые яркие моменты часто легче восстановить с помощью программного обеспечения для редактирования.
Подробнее о недоэкспонировании и передержке читайте здесь.
Съемка в формате RAWЦифровые камеры позволяют снимать в формате JPEG и RAW. Файлы JPEG намного меньше по размеру, поскольку они содержат только поверхностный слой данных фотографии и деталей.
Как правило, файлы JPEG намного сложнее редактировать и исправлять в программном обеспечении для редактирования.
Файлы RAW намного больше и содержат все несжатые данные изображения непосредственно с датчика. Все эти дополнительные данные означают, что у вас больше шансов восстановить потерянные детали в тенях и отодвинуть некоторые из светлых участков.
Файлы RAW содержат весь динамический диапазон камеры, и, используя приложения для редактирования, мы можем сделать фотографию яркой.
Подробнее о других различиях между RAW и JPEG можно прочитать здесь.
Сохраняйте низкий уровень ISOПри оптимизации динамического диапазона камеры сохраняйте ISO как можно более низким. Это проще сделать при съемке при ярком свете, поскольку мы не полагаемся на ISO для правильной экспозиции фотографии.
Увеличение ISO может сделать всю фотографию ярче, но при этом радиус действия камеры уменьшается. Каждое увеличение ISO добавляет света, но уменьшает динамический диапазон.
Вместо увеличения ISO рассмотрите возможность использования более широкой диафрагмы или более длинной выдержки.
Узнайте больше об ISO здесь.
Создание изображений HDRСоздание фотографии с расширенным динамическим диапазоном (HDR) эффективно преодолевает ограничения динамического диапазона, если все сделано правильно.
Если вам не удается заставить камеру правильно экспонировать светлые и темные области изображения, подумайте о том, чтобы сделать несколько снимков с разной экспозицией. Некоторые камеры имеют функции брекетинга для автоматизации HDR-фотосъемки.
Сделав несколько снимков одной и той же сцены с разной степенью экспозиции, вы можете позже смешать их в программном обеспечении для редактирования, чтобы сформировать фотографию с расширенным динамическим диапазоном.
В результате процесса смешивания каждая область изображения экспонируется правильно, что увеличивает DR фотографии.
Чрезмерное использование HDR-фотографии часто приводит к тому, что фотографии выглядят некорректно и переварены. При правильном балансе и практике с HDR у вас будет правильная экспозиция и детализация теней и светов.
Вот более подробное руководство по HDR-фотографии, а также обзор Aurora HDR, программного инструмента, который помогает упростить процесс редактирования.
Какая камера имеет лучший динамический диапазон?
Если вы ищете цифровые камеры с лучшим динамическим диапазоном, вам есть из чего выбрать.
Все ведущие производители камер стремятся с каждым поколением цифровых корпусов поднимать потолок динамического диапазона все выше и выше.
В результате большинство камер текущего поколения от ведущих брендов имеют исключительный динамический диапазон со средним значением от 12 до 15 ступеней при различных значениях ISO.
Nikon D850 возглавляет чарты как камера с лучшим динамическим диапазоном, хотя несколько других моделей далеко позади.
Следующий шаг для вас — определить, какие еще функции вы ищете в профессиональной цифровой камере, чтобы сократить список возможных вариантов.
Вот наш выбор доступных в настоящее время камер с лучшим динамическим диапазоном (мы связались с обзорами Shotkit, где они есть):
- Nikon D850 — 14,8 ступеней при ISO 64
- Leica Q2 — 14,5 ступеней при ISO 400
- Canon EOS R — 14,1 ступени при ISO 800.
- Leica CL — 13.6 ступеней при ISO 100.
- Canon EOS M50 — 13,4 ступени при ISO 100.
- Olympus OM-D E-M10 Mark III — 12,3 ступени при ISO 800.
- Canon 5D Mark IV — 13,6 ступени при ISO 100.
- Sony α7R IV — 14,7 ступеней при ISO 50
- Sony a7 III — 14,7 ступеней при ISO 50
- Nikon Z7 — 14,6 ступеней при ISO 64
- Panasonic Lumix DC-GH5 — 13 ступеней при ISO 200
Насколько важен динамический диапазон в фотографии?
Динамический диапазон очень важен в фотографии, поскольку он означает создание фотографий, максимально приближенных к тому, что видит человеческий глаз.Более того, в настоящее время все производители камер делают ставку на улучшение динамического диапазона в каждом новом поколении камер.
Что такое «хороший» динамический диапазон?
Хороший динамический диапазон зависит от того, что вы собираетесь фотографировать. Если вам не нравятся пейзажи и фотография на открытом воздухе, то хороший динамический диапазон должен быть в верхней части вашего списка приоритетов.
Высококачественные цифровые тела имеют диапазон от 12 до 15 ступеней при базовых уровнях ISO, но некоторые из них невероятно дороги.
Диапазон от 10 до 13 идеально подходит для большинства фотографов — плюс с помощью описанных здесь приемов вы в любом случае можете оптимизировать результаты.
Влияет ли ISO на динамический диапазон?
Да, ISO влияет на DR. Каждое увеличение ISO добавляет света, но уменьшает динамический диапазон.
Заключительные слова
На этом заканчивается наше руководство по динамическому диапазону. Часто концепции и методы фотографии чрезмерно усложняются ненужным жаргоном и намерениями.
Изучение нового навыка или процесса должно быть приятным и простым, особенно для творческих людей вроде нас.
DR — это простая концепция, которая во многом зависит от возможностей сенсора вашей камеры. Но, как мы обнаружили, есть способы, с помощью которых вы можете оптимизировать результаты и каждый раз получать потрясающие и правильно экспонированные фотографии.
Что вы думаете о динамическом диапазоне в фотографии? Есть ли у вас какие-нибудь хаки, которые помогут вам оптимизировать DR для разных жанров и сценариев?
Присоединяйтесь к беседе, добавляя свои мысли и вопросы ниже. Удачной стрельбы!
Протокол тестирования сенсора камеры DXOMARK и баллы
Для наших обзоров сенсоров камеры DxOMark мы измеряем качество изображения только тех сенсоров камеры, которые способны захватывать изображения в формате RAW, и мы делаем это до демозаики или обработки JPG.Вы можете узнать больше о подходе DxOMark к измерению качества изображения и о том, почему мы основываем наше тестирование на файлах изображений RAW здесь. В этой статье мы объясняем, как мы проводим тестирование по различным критериям в лаборатории тестирования качества изображения DxOMark и как результаты теста переводятся в промежуточные оценки и окончательные оценки продукта.
Мы измеряем датчики камеры по следующим критериям:
Оценка варианта использования DxOMark и общая оценка для датчиков камеры
Мы определили три варианта использования, на которых основываются обзоры сенсоров камеры — Портрет, Пейзаж и Спорт, — которые сообщают о различных аспектах работы сенсора.Оценка каждого варианта использования связана с одним из показателей качества изображения, упомянутых выше, и определяется следующим образом:
Портретная оценка: глубина цвета
Студийная фотосъемка со вспышкой включает в себя контролируемое освещение, и даже при съемке с рук студийные фотографы редко переходят от самого низкого значения ISO в своих камерах. Что важнее всего при съемке продуктов или портретов, так это богатая цветопередача и глубина цвета. Лучшим показателем качества изображения, который коррелирует с глубиной цвета, является цветовая чувствительность, которая указывает, до какой степени тонкие цветовые нюансы можно отличить друг от друга (и часто означает попадание или промах в палитре пантонов).Максимальная цветовая чувствительность сообщает в битах количество цветов, которые датчик может различать.
Чем выше цветовая чувствительность, тем больше цветовых нюансов можно различить. Как и в случае с динамическим диапазоном, цветовая чувствительность максимальна, когда чувствительность ISO минимальна, и имеет тенденцию к быстрому уменьшению с увеличением настроек ISO. В тестировании DxOMark мы измеряем только максимальную цветовую чувствительность. Цветовая чувствительность 22 бита отличная, а различия ниже 1 бита едва заметны.
Оценка ландшафта: максимальный динамический диапазон
Фотографы-пейзажисты тщательно компонуют изображения и выбирают время дня для съемки при наилучшем освещении.Этот тип фотографии обычно включает установку камеры на штатив и использование минимально возможных значений ISO для минимизации шума. Если в сцене нет движения, относительно длинные выдержки не являются проблемой для штатива. С другой стороны, первостепенное значение имеет динамический диапазон. Фотографы часто стремятся к деталям в условиях высокой контрастности, сочетая яркое небо с темной листвой или горными хребтами. В идеале динамический диапазон камеры должен быть больше динамического диапазона сцены, иначе детали в тенях будут потеряны или светлые участки будут выжжены.
Динамический диапазон быстро падает при более высоких настройках ISO, так как любое аналоговое или цифровое усиление приведет к увеличению шума в более темных областях, что затрудняет различение мелких уровней контрастности. Максимальный динамический диапазон — это максимально возможная амплитуда между светлыми и темными деталями, которую может зафиксировать данный датчик, и выражается в EV (значениях экспозиции) или f-ступенях, причем каждое увеличение на 1 EV (или одну ступень) соответствует удвоенному количеству свет.
Динамический диапазон соответствует соотношению между максимальной яркостью, которую может захватить камера (насыщенность), и самой низкой яркостью, которую она может захватить (что обычно бывает, когда шум становится более важным, чем сигнал, то есть отношение сигнал / шум ниже 0 дБ).Значение 12 EV отлично, разница ниже 0,5 EV обычно не заметна. Динамический диапазон — открытая шкала.
Оценка спорта и активных действий: ISO
при слабом освещении В отличие от двух предыдущих сценариев, в которых либо много света (студия), либо камера может быть установлена на штатив (пейзаж), фотожурналисты и фотографы-фотографы часто борются с низким доступным освещением и быстрым движением в сцене. При съемке спортивных состязаний или боевиков основная задача фотографа — заморозить движение, отдавая приоритет короткой выдержке.Чтобы компенсировать недостаток экспозиции, фотографы должны увеличить настройку ISO, что приведет к снижению отношения сигнал / шум (SNR). Насколько можно увеличить ISO, сохранив при этом достойное качество изображения? Эту информацию предоставит метрика ISO при слабом освещении DxOMark.
SNR показывает, сколько шума присутствует в изображении по сравнению с фактической информацией (сигналом) изображения. Чем выше значение SNR, тем лучше качество изображения, поскольку детали не заглушаются шумом. SNR указывается в дБ, что является логарифмической шкалой: увеличение на 6 дБ соответствует удвоению SNR, что, в свою очередь, равняется половине шума для того же сигнала.Значение SNR 30 дБ означает отличное качество изображения. Поэтому мы определили ISO при слабом освещении как самую высокую настройку ISO для камеры, которая позволяет ей достичь SNR 30 дБ, сохраняя при этом хороший динамический диапазон в 9 EV и глубину цвета 18 бит. Разница в ISO при слабом освещении в 25% равна 1/3 EV и незначительно заметна. ISO при слабом освещении — это открытая шкала.
Общий балл датчика
Общий балл датчика — это среднее значение трех приведенных выше баллов для сценариев использования: балла портретной ориентации, основанного на глубине цвета, балла ландшафта, основанного на динамическом диапазоне, и балла спорта, основанного на ISO при слабом освещении.Общая оценка сенсора показывает:
камеры.- Качество сенсора с точки зрения шума
- Возможность высококонтрастного рендеринга
- Порог образования цветного шума
- Умение снимать при слабом освещении
Однако общий балл датчика не показывает разрешение камеры и способность отображать мелкие детали, а также не учитывает оптические аберрации, поскольку эти критерии зависят от объектива, используемого с камерой (см. Нашу статью о подсчете очков.При чтении обзоров сенсоров камеры DxOMark стоит иметь в виду несколько дополнительных моментов:
- Общая оценка датчика является логарифмической: Разница в 5 пунктов по шкале соответствует увеличению или уменьшению чувствительности на 1/3 ступени.
- Общий балл датчика нормализовано для определенного сценария печати 8 мегапикселей, напечатанных на формате 8 × 12 дюймов (20 см x 30 см) с разрешением 300 точек на дюйм. Любая другая нормализация, даже с более высоким разрешением, приведет к такому же ранжированию, учитывая, что любая камера, которая не может обеспечить выбранное разрешение, исключается из сравнения.
- Общий балл датчика открыто, а не в процентах: Оценка рассчитывается таким образом, чтобы текущие модели камер, от недорогих DSC до профессиональных DSLR и среднеформатных камер, получали баллы в диапазоне от 0 до 100. Однако новые технологии вполне могут привести к получению в будущем оценок выше 100.
Давайте внимательнее рассмотрим настройки и методики, используемые в лаборатории тестирования DxOMark для измерения отдельных критериев тестирования, которые учитываются в общей оценке датчика.
Шум и динамический диапазон
Мы измеряем шум с помощью отражающей цели, размещенной наверху однородного светового короба. Мишень для передачи — это собственная конструкция, сделанная из толстой черной пластиковой пластины с прецизионными отверстиями. Эти отверстия (или «пятна») оснащены рядом фильтров нейтральной плотности, предназначенных для одинакового поглощения света для всех длин волн. Фильтры изготовлены из чистого оптического стекла без структур, которые можно было бы измерить как шум. В других решениях для измерения качества изображения используются напечатанные мишени, но мы считаем, что такие мишени не подходят для измерения шума, так как собственный шум бумаги может быть записан тестируемой камерой, а затем спутан с шумовой картиной.Мы размещаем фильтры высокой плотности на соседних позициях, чтобы ограничить взаимное освещение участков.
Настройка целевой шумовой экспозиции Настройка шумовой целевой экспозиции Световой короб позади мишени оснащен двумя флуоресцентными лампами дневного спектра с листом рассеивателя наверху для достижения идеальной однородности на каждом фильтре. Яркость составляет примерно 1500 кд / м². Уровни светопоглощения фильтров варьируются от 0% до 99,99% для тестирования в динамическом диапазоне с 4 ступенями плотности (= 13,3 диафрагмы — динамический диапазон, намного превышающий возможности современных цифровых камер.При съемке такой диаграммы сенсор тестовой камеры подвергается воздействию широкого диапазона уровней освещенности с соотношением 1/10 000 от минимального до максимального. Для сравнения: динамический диапазон печатной мишени обычно составляет 2 шага плотности (6,65 ступени диафрагмы), что недостаточно для имитации сцен с высоким динамическим диапазоном или сцен с задней подсветкой.Мы измеряем яркость каждой однородной области (участка) на диаграмме с помощью сертифицированного измерителя яркости, а затем вводим значения в программное обеспечение DxO Analyzer. После того, как мы измерили цель и откалибровали программное обеспечение DxO Analyzer, мы снимаем тестовые изображения шумовой цели при различных настройках ISO и измеряем шум для каждого цветового канала целевого изображения (R, Gr, Gb, B).Мы вычисляем средний уровень серого и значения шума для каждого фрагмента и для всех изображений, снятых с разными настройками ISO, и, наконец, интерполируем эти числовые значения для всех уровней серого, чтобы вычислить и построить кривые отношения сигнал / шум (SNR), из которых DxO Анализатор извлекает SNR 18%, динамический диапазон и тональный диапазон.
Чувствительность ISO
Целью измерения чувствительности ISO на основе насыщения является измерение экспозиции, необходимой для достижения точки насыщения данного датчика.Чтобы измерить чувствительность ISO сенсора камеры, мы установили корпус камеры без объектива на подставку, чтобы получать свет от контролируемого источника. Источник света расположен достаточно далеко от сенсора камеры, чтобы обеспечить хорошую однородность света на плоскости сенсора. Затем мы используем сертифицированный люксметр, чтобы точно измерить освещенность, которую получает датчик.
Измерение чувствительности ISO: перед съемкой изображения люксметр помещается точно в положение датчика камеры для измерения экспозиции.Для камер с несъемной оптикой — например, для наиболее компактных и мостовых камер, мы модифицируем протокол измерения. Чтобы минимизировать влияние оптики на чувствительность ISO и избежать виньетирования, мы выполняем измерения в центре изображения. Мы установили камеру на штатив, чтобы получать свет от шумовой мишени с открытым центральным участком. Затем мы рассчитываем чувствительность ISO следующим образом: Измерение чувствительности ISO: перед съемкой изображения измеряется яркость на центральном участке.Мы получаем экспозицию сенсора, умножая освещенность на время экспозиции. Чтобы исправить любые различия между фактической и указанной производителем экспозицией, мы измеряем время интеграции датчика с помощью специально разработанного устройства, которое оснащено набором светодиодов, которые загораются последовательно с известной, точно синхронизированной частотой. Чтобы выполнить измерение, мы подсчитываем количество горящих светодиодов на экспозиции, сделанной с помощью тестовой камеры. Измерение времени выдержки. Устройство содержит два ряда светодиодов, последовательно загорающихся с точно известной частотой.Количество горящих светодиодов определяет время экспозиции с точностью до 1%.Цветовая чувствительность
Для измерения цветовой чувствительности необходимо знать реакцию датчика RAW на выбор известных цветов. Для этого мы освещаем изображение цветной мишени с хорошо известными спектрами отражения, используя контролируемый и спектрально измеряемый источник света. Все измерения цвета выполняются с использованием специального цветного светового короба Kyoritsu, который обеспечивает равномерное освещение на поверхности шириной около 50 см.Световой короб позволяет нам переключаться между несколькими нормализованными источниками света (например, A, D65, CW и т. Д.). Тестовая цель — Gretag Macbeth ColorChecker, состоящий из 18 участков однородного цвета и 6 участков уровня серого. Для каждого источника света мы измеряем спектры отражения пятен с помощью спектрометра. На следующем этапе мы измеряем значения изображения RAW. Равномерность освещенности ниже 7% (проверено люксметром).
Настройка измерения цвета с помощью цветного лайтбокса Kyoritsu.Что такое динамический диапазон в фотографии?
Дэвид Имел / Android Authority
S10e (Яркая ночь)
Оксфордский словарь определяет динамический диапазон как «отношение наибольшей к наименьшей интенсивности звука, которое может надежно передаваться или воспроизводиться конкретной звуковой системой».Это определение относится к аудио, но идея аналогична в фотографии. Динамический диапазон относится к тому, сколько данных камера может захватить при экстремальной экспозиции в сцене, от самых темных до самых светлых частей сцены.
Динамический диапазон относится к тому, сколько данных камера может захватить в сцене с экстремальной экспозицией.
Обычная ситуация, в которой вы видите эффекты, — это при съемке изображений под прямыми солнечными лучами. В таких случаях у вас достаточно света, но различия в освещении более заметны.В зависимости от экспозиции вашей камеры небо может быть завышенным. Точно так же тени под деревьями и другими объектами могут казаться черными как смоль.
Также: Вот еще несколько терминов в фотографии, которые вам следует выучить
Как это измеряется?
Динамический диапазон измеряется в стопах, где каждая остановка равна удвоенному или половинному количеству света. Увеличение экспозиции на одну ступень означает удвоение света. Если бы вы снимали со скоростью затвора 1/100, на одну ступень ярче будет 1/50, а на одну ступень темнее будет 1/200.
У такого высокопроизводительного стрелка, как Sony A7 III, динамический диапазон может составлять 15 ступеней.
Если у вас есть камера с одной остановкой, это означает, что она может сделать снимок сцены, в которой самая светлая часть в два раза ярче самой темной части. Наличие сенсора с динамическим диапазоном в две ступени позволит самой светлой части сцены быть в четыре раза ярче самой темной. Превышение этих ограничений приведет к получению изображения с размытыми светлыми участками или черными как смоль тенями.
Мы используем меньшие числа, чтобы легче понять концепцию. Большинство камер неплохо справляются с этим. У такого высокопроизводительного стрелка, как Sony A7 III, динамический диапазон может составлять 15 ступеней, но чаще встречаются камеры с 12–14 ступенями. Человеческий глаз имеет динамический диапазон 20 ступеней.
HDR: для случаев, когда динамического диапазона недостаточно.
Эдгар Сервантес / Android Authority
Независимо от того, сколько ступеней динамического диапазона может обрабатывать ваша камера, вы столкнетесь с ситуациями, в которых этого недостаточно.В этих случаях вы всегда можете положиться на высокий динамический диапазон (HDR), метод, используемый для эффективной съемки изображений с удивительно разнообразным уровнем освещенности.
Далее: Что такое HDR и как это сделать вручную
По сути, HDR обеспечивает сбалансированную экспозицию по всему кадру. Это делается путем съемки нескольких изображений с разными остановками. Идея состоит в том, что каждая фотография будет экспонироваться при разном уровне освещенности. Затем этот конгломерат изображений объединяется, превращаясь в одну фотографию с гораздо большим количеством информации как в яркой, так и в темной части.
Вот пример того, что умеет HDR:
Динамический диапазон, как правило, игнорируется в мире фотографии, но это одна из самых важных функций, на которые следует обращать внимание. Понимание этого очень важно. Теперь вы должны быть лучше подготовлены к тому, чтобы делать лучшие снимки и выбирать лучшие камеры.
Фотография — это сложное искусство, поэтому мы собрали серию руководств и подробных материалов, чтобы вы узнали больше!
Понимание динамического диапазона и отношения сигнал / шум при сравнении камер Teledyne Lumenera
Динамический диапазон (DR) и отношение сигнал / шум (SNR): два термина, которые часто путают друг с другом при обсуждении или сравнении камер.Вероятно, это связано с схожестью обоих измерений. Давайте проясним разницу между DR и SNR, предоставив определения, уравнения и описания для каждого из них.
Динамический диапазон
Динамический диапазон определяет рабочий диапазон камеры, в пределах которого можно извлечь полезные данные. Другими словами, он показывает самые яркие и самые темные области сцены, которые можно запечатлеть на одном изображении и при этом прочитать.
Определение: Логарифмическое соотношение между полной емкостью колодца камеры и ее минимальным уровнем шума.
Уравнение:
Единицы: Динамический диапазон: полная емкость лунки в дБ: e- (электроны), шум считывания: e- (RMS)
Отношение сигнал / шум
Отношение сигнал / шум определяет количество данных, найденных в конкретном изображении. Он устанавливает показатель качества сигнала, обнаруженного на изображении, с указанием того, с какой точностью алгоритмы машинного зрения смогут обнаруживать объекты на изображении.
Определение: линейное отношение между зарегистрированным сигналом и общим среднеквадратичным шумом.
Уравнение:
Единицы: SNR: безразмерный * сигнал: e- или DN (цифровые числа) шум: e- или DN (RMS)
* SNR также может быть проиллюстрировано в децибелах, но для этого В статье использовалось только линейное отношение сигнал / шум.
Следующее ниже графически иллюстрирует SNR и динамический диапазон, когда пиксель заполняется повышенной интенсивностью света. SNR измеряется в определенной точке при остановке экспонирования, тогда как динамический диапазон рассчитывается в точке насыщения пикселя.
SNR учитывает все источники шума. Когда используются сильные сигналы (доступно много света), доминирующим источником шума становится дробовой шум — случайный характер прихода фотонов к определенному пикселю. Из-за статистического распределения шума Пуассона дробовой шум равен квадратному корню из сигнала.
Чтобы рассчитать максимальное отношение сигнал / шум камеры, просто используйте следующее уравнение, где FW — это полная емкость датчика:
Уравнение максимального отношения сигнал / шум здесь является приблизительным, поскольку оно игнорирует другие источники шума.
Станьте первым комментатором