Расширение динамического диапазона: Страница не найдена

HDR: расширенный динамический диапазон

Изображения с расширенным динамическим диапазоном (High dynamic range — HDR) позволяют фотографам отобразить больше тональных деталей, чем данная камера способна запечатлеть в одном снимке. Это открывает заново условия освещённости, которые ранее были непригодны для съёмки — по чисто техническим соображениям. Новая функция «Слияние в HDR» в Photoshop позволяет фотографу объединить серию экспозиций, снятых с вилкой (брекетингом), в одно изображение, которое содержит в себе тональные детали из всей серии.

	→
снимок без HDR		с использованием HDR

Автором примера является Kyle Kruchock (однако пример был сильно изменён).

Бесплатный сыр, однако, бывает только в мышеловке: попытка расширить тональный диапазон неизбежно удаётся за счёт снижения контрастности отдельных тонов. Умение использовать слияние в HDR в Photoshop может помочь вам извлечь максимум из вашего динамического диапазона в сложных условиях освещённости — сохранив при этом разумную контрастность.

Мотивация: дилемма динамического диапазона

По мере того как цифровые сенсоры достигают всё большего разрешения и, соответственно, меньших размеров пикселей, одно из качеств изображения, которое никак от этого не выигрывает — это динамический диапазон. В частности, это заметно при использовании компактных цифровых камер с разрешением порядка 8 мегапикселей, поскольку они больше прежнего подвержены засветкам или шумам в тенях. Потом, в некоторых сценах просто содержится больший диапазон яркостей, чем в состоянии передать современные цифровые камеры — любого типа.

«Хорошей новостью» является то, что практически любая камера в состоянии охватить большой динамический диапазон — просто не за один снимок. Просто варьируя выдержку, большинство цифровых камер могут изменить количество света, попавшего на сенсор, в 50 000 раз или более. Съёмка большого динамического диапазона пытается использовать эту характеристику посредством создания изображений, собранных из нескольких экспозиций, которые в сумме могут значительно превзойти динамический диапазон одиночной экспозиции.

Когда использовать HDR-изображения

Я предложил бы использовать HDR, только когда распределение яркости в сцене не может быть легко скомпенсировано использованием градиентного фильтра (GND), поскольку фильтры GND расширяют динамический диапазон, сохраняя при этом локальный контраст. Идеально подходят для применения градиентных фильтров сцены с простой геометрией освещения, такой как линейный переход от света к тени, который часто встречается в пейзажной фотографии (где относительно тёмная земля переходит в яркое небо).

Фильтр GND

Результат

На контрасте, сцена, распределение яркостей в которой не может быть легко скомпенсировано с использованием фильтра GND, показана на примере взгляда из арки.

Распределение яркости	Недодержка	Передержка

Мы видим, что на снимке присутствует примерно три тональных области с резкими переходами на границах — соответственно, требуется специальный градиентный фильтр. Глядя на эту картину глазами, мы могли бы различить детали как внутри арки, так и вне её, поскольку наши глаза адаптируются к изменениям яркости. Цель применения HDR в данной главе — лучше

представить, что мы могли бы увидеть своими глазами, посредством техники, называемой тональным отображением.

Внутренняя обработка файла HDR

Photoshop создаёт файл HDR, используя информацию EXIF каждого из снимков серии, чтобы определить длину выдержки, диафрагму и чувствительность ISO. В дальнейшем эта информация используется для оценки количества света, полученного из каждой части изображения. Поскольку этот свет может существенно варьироваться по интенсивности, Photoshop создаёт файл HDR, используя для описания каждого из каналов цветности 32 бита (в отличие от обычных 16 или даже 8 бит, как это описано в главе, посвящённой глубине цветности изображения). Действительным преимуществом является то, что в файлах HDR эти добавленные биты используются для создания относительно широкой шкалы яркостей, которую можно скорректировать для нужд вашего изображения. Важное отличие состоит в том, что эти добавочные биты используются иначе, чем таковые в 16-битных изображениях, которые всего лишь определяют оттенки более точно (см. главы о формате RAW и о постеризации). Обычные 8 и 16-битные изображения мы будем далее обозначать как малодиапазонные (low dynamic range — LDR) по сравнению с 32-битными.

32-битный формат файла HDR описывает расширенный динамический диапазон, используя свою разрядность для записи действительных чисел, известной также как экспоненциальная запись. Действительное число состоит из мантиссы (десятичного дробного числа от 1 до 10) и порядка, т.е., 10 в некоторой степени, например, 5.467×10³, в отличие от обычных 0-255 (для 8 бит) или 0-65535 (для 16 бит) целочисленных единиц цветности. Таким образом файл изображения может передать яркость 4,300,000,000 простокак 4.3x10⁹, что было бы слишком много даже для 32-битных целых чисел.

Заметно, что запись действительных чисел выглядит изящнее и более кратко, но как это помогает компьютеру? Почему бы просто не добавлять больше бит, чтобы определить соответствующие большие числа, и как следствие, большой динамический диапазон? Вспомним, что в обычных файлах форматов LDR гораздо больше бит используется на разницу в светлых тонах, чем в тёмных (об этом подробно рассказывает отдельная глава, посвящённая коррекции гаммы). В результате по мере увеличения числа бит всё большая их часть будет потрачена на более точное описание цвета вместо расширения динамического диапазона.

Представление выделения бит под увеличение яркости

Примечание: данное представление является качественной оценкой и зависит от прочих факторов, таких как разрядность экрана, гамма монитора и т.д. Сокращение дистанции между битами для более ярких значений является следствием того, что обычные 8 и 16-битные файлы JPEG гамма-кодированы, что может в действительности помочь расширить динамический диапазон для малоразрядных файлов; но по мере увеличения разрядности гамма-кодирование становится всё менее и менее эффективным.

Файлы HDR решают эту дилемму снижения эффективности в LDR посредством использования действительных чисел, которые пропорциональны настоящим значениям яркости изображения (коэффициент гаммы равен 1, то есть, гамма линейная). Тем самым обеспечивается равномерное распределение бит по динамическому диапазону, отсутствует концентрация в ярких тонах — то есть, биты используются более эффективно. Далее, использование действительных чисел обеспечивает запись всех оттенков с одинаковой относительной точностью, поскольку такие числа, как 2.576×10

3 и 8.924×10⁹, имеют одинаковое число значащих цифр (четыре), несмотря на то, что второе число более чем в миллион раз больше.

Примечание: так же как высокая разрядность изображения не означает, что в нём содержится больше оттенков цвета, широкий динамический диапазон файла сам по себе не гарантирует большого динамического диапазона изображения, если он не представлен в изображаемом предмете.

Все эти дополнительные биты, которые обеспечивает нам формат HDR, великолепны и позволяют нам по сути отображать практически бесконечный диапазон яркостей. Проблема в том, что дисплей вашего компьютера (или итоговый фотоотпечаток) может передать только ограниченную шкалу яркости. Данная глава соответственно фокусируется на том, как создать файлы HDR и впоследствии преобразовать их в обычное 8 или 16-битное изображение, которое можно посмотреть на экране монитора или отправить на печать. Этот процесс обычно называют

тональным отображением.

Подготовка почвы

Поскольку создание HDR-изображения требует серии экспозиций с идентичным позиционированием, важна стабильность штатива. Photoshop имеет функцию, которая пытается выравнивать изображения в случае, если камера перемещалась между снимками, однако наилучшие результаты достигаются, если на неё не рассчитывать.

Не забудьте сделать как минимум три экспозиции, хотя для оптимальной точности рекомендуется пять. Увеличение числа экспозиций позволяет алгоритму HDR лучше оценить, как ваша камера преобразует свет в цифровые значения (кривую чувствительности цифрового сенсора)— создавая более равномерное тональное распределение. Пример с видом из арки лучше решается несколькими промежуточными экспозициями в дополнение к двум показанным ранее.

Эталон	-1 ступень	-2 ступени	-3 ступени

Важно, чтобы на наиболее тёмной из экспозиций не содержалось засветок в областях, где вы хотите ухватить детали. Наиболее яркая экспозиция должна показывать самые тёмные области изображения с достаточно высокой яркостью, чтобы они были относительно бесшумны и чётко видны. Каждая экспозиция должна быть отделена от соседней одной-двумя ступенями, и в идеале они должны быть получены изменением выдержки, а не диафрагмы или чувствительности ISO. Помните, что каждая ступень диафрагмы означает увеличение (+1 ступень) или сокращение (-1 ступень) пропускаемого света вдвое.

Заметим заодно ещё один недостаток HDR-изображений: они требуют относительно статического предмета съёмки в связи с необходимостью получения нескольких независимых экспозиций. Предыдущий пример с океаном на закате, следовательно, был бы не слишком уместен для использования техники HDR, поскольку волны значительно смещались бы между экспозициями.

Создание 32-битного файла HDR в Photoshop

Мы используем Adobe Photoshop, чтобы преобразовать последовательность экспозиций в одно изображение, которое использует тональное отображение для передачи того, что мы могли бы увидеть своими глазами. Прежде чем тональное отображение станет возможно, нам потребуется объединить все экспозиции в один 32-битный файл HDR.

Откройте инструмент HDR (File→Automate→Merge to HDR) и загрузите все экспозиции; для показанного выше примера использовалось четыре снимка. Если снимки не были сделаны со стабильного штатива, на этом шаге может потребоваться включить выравнивание (Attempt to Automatically Align Source Images), что существенно увеличивает время обработки. Нажав «OK», вы вскоре увидите сообщение «Расчёт функции чувствительности камеры» (Computing Camera Response Curves).

Когда компьютер закончит обработку, он покажет окно с комбинированной гистограммой. Photoshop вычисляет точку белого, но в результате его вычислений яркие части изображения зачастую оказываются засвечены. Вы можете сдвинуть точку белого к правой границе пиков гистограммы, чтобы получить все яркие детали. Полученное значение применяется только в целях просмотра, его потребуется определить более точно позже. Нажав «OK», вы получите 32-битное HDR-изображение, которое можно в этот момент сохранить. Учтите, что изображение может в этот момент выглядеть достаточно тёмным; только после преобразования в 16 или 8-битное изображение (с использованием тонального отображения) оно станет более похожим на желаемый результат.

На этом этапе, в виде 32-битного файла HDR, к изображению могут быть применены лишь немногие способы обработки, так что хранить его в таком виде иначе, как в целях архивации, практически бесполезно. Одной из доступных функций является компенсация экспозиции (Image→Adjustments→Exposure). Вы можете попробовать увеличить экспозицию, чтобы увидеть все скрытые детали в тенях, или уменьшить её, чтобы увидеть все скрытые яркие детали.

Использование тонального отображения HDR в Photoshop

Используем Adobe Photoshop для преобразования 32-битного HDR-изображенияв 16 или 8-битный файл LDR, применив тональное отображение. Это потребует от нас принципиальных решений о типе тонального отображения, в зависимости от предмета съёмки и распределения яркости в фотографии.

Запустите преобразование изображения в обычное 16-битное (Image→Mode→16 Bits/Channel), и вы увидите инструмент преобразования HDR. Можно выбрать один из четырёх методов тонального отображения, как описано ниже.

Экспозиция и гамма	Этот метод даёт вам возможность скорректировать экспозицию и гамму вручную, что служит эквивалентом изменению яркости и контраста, соответственно.
Компрессия яркости	У этого метода нет параметров настройки, он применяет специальную тональную кривую, которая значительно сокращает контраст ярких частей, чтобы высветлить и сохранить контраст в остальном изображении.
Эквализация гистограммы	Этот метод пытается перераспределить гистограмму HDR в диапазон контрастности обычного 16 или 8-битного изображения. В нём применяется специальная тональная кривая, которая растягивает пики гистограммы, так чтобы она стала более однородной. Обычно это наилучшим образом работает для гистограмм, в которых есть несколько относительно узких пиков без пикселей в промежутках.
Локальная адаптация	Это наиболее гибкий метод и, пожалуй, наиболее используемый фотографами. В отличие от трёх предыдущих, этот метод меняет яркость частей изображения на попиксельной основе (аналогично повышению локального контраста). Тем самым глаз обманывается, полагая, будто контрастность изображения выше, что зачастую критично для потерявших контрастность HDR-изображений. Этот метод позволяет изменять тональную кривую для лучшего соответствия изображению.

Прежде чем использовать любой из этих методов, сперва может быть полезно определить точки белого и чёрного, используя движки на гистограмме изображения (основы этой концепции изложены в главе «Photoshop: используем «Уровни»»). Нажмите на двойную стрелку рядом с пунктом «Тональные кривые и гистограмма» (Toning Curve and Histogram), чтобы получить гистограмму изображения и движки.

Заключительная часть данной главы фокусируется на параметрах настройки метода «локальной адаптации», поскольку он, вероятно, является наиболее используемым и обеспечивает максимальную степень свободы.

Концепция: тональная иерархия и контрастность изображения

В отличие от трёх остальных методов преобразования, локальная адаптация необязательно сохраняет общую иерархию тонов. Она транслирует интенсивности пикселей не цельной тональной кривой, а с учётом значений окружающих пикселей. Это означает, что в отличие от использования тональной кривой, тона на гистограмме могут быть не просто растянуты и сжаты, но могут и пересекаться в позициях. Визуально это означает, что часть изображения, которая изначально была темнее другой части, может получить аналогичную яркость или даже стать ярче — пусть даже ненамного.

Недодержка	Передержка	Композит с нарушением тональной иерархии

Очевидным примером случая, когда тональная иерархия сохраняется, является использование градиентного фильтра для расширения динамического диапазона (хотя это не является примером работы локальной адаптации). В этом примере, несмотря на то что морская пена и блестящие камни на переднем плане в действительности темнее, чем поверхность океана на расстоянии, итоговое изображение передаёт океан вдалеке как более тёмный. Ключевая концепция состоит в том, что при переходе к дальней части картины наши глаза адаптируются к изменению яркости (как при взгляде на яркое небо), тогда как на ближней дистанции адаптироваться незачем. Имитация этой характеристики зрения может рассматриваться как цель метода локальной адаптации — в частности, для распределений яркости, которые более сложны, чем простой вертикальный переход, как на берегу океана на закате.

Пример более комплексного распределения яркости показан ниже для трёх изображений статуи. Мы называем контраст на большой части изображения общим, тогда как изменения контраста в малых частях называются локальной контрастностью. Метод локальной адаптации старается сохранить локальную контрастность, снижая общую (аналогично тому, что происходит с примером заката в океане).

Оригинал	Высокая общая контрастность Низкая локальная контрастность	Низкая общая контрастность Высокая локальная контрастность

На примере выше проиллюстрировано визуально, как локальный и глобальный контраст влияют на изображение. Обратите внимание, как крупномасштабные (глобальные) полосы света и тени преувеличены в случае высокой общей контрастности. Наоборот, в случае с низкой глобальной контрастностью лицо статуи в анфас имеет практически одинаковую яркость с профилем.

Исходное изображение смотрится прекрасно, поскольку все тональные зоны чётко видны и показаны достаточно контрастно, чтобы выглядеть объёмно. Теперь предположим, что мы начали со среднего изображения, которое было бы идеальным вариантом для преобразования в HDR. Тональное отображение методом локальной адаптации наверняка создало бы изображение, похожее на крайнее правое (хотя, возможно, не настолько утрированное), поскольку оно сохранило бы локальную контрастность, уменьшив при этом общую (тем самым сохраняя текстуру тёмных и светлых зон).

Преобразование HDR методом локальной адаптации

Дистанция, которая отличает локальную контрастность от общей, задаётся радиусом. Радиус и порог аналогичны параметрам маски нерезкости, используемой для локального улучшения контрастности. Большая величина порога повышает локальный контраст, но при этом существует риск возникновения дефектов гало, тогда как чрезмерно малый радиус может придать изображению блёклость. Для любого выбранного изображения рекомендуется подбирать оба параметра для получения нужного эффекта, поскольку их идеальное сочетание зависит от изображаемого предмета.

Вдобавок к подбору величин радиуса и порога практически всегда требуется коррекция тональной кривой изображения. Этот подход идентичен описанному в главе об использовании кривых, где малые и плавные изменения в форме кривой практически всегда идеальны. Такая кривая показана для нашего примера с аркой вместе с результатом её применения.

Преобразование в Photoshop CS2	Результат работы метода локальной адаптации

HDR-изображения, преобразованные в 8 или 16 бит, зачастую требуют доработки с целью повышения точности цветопередачи. Лёгкое использование уровней и коррекции насыщенности может невероятно улучшить проблемные зоны в изображении. В общем, зоны, прибавившие в контрасте (более крутой участок тональной кривой), покажут заодно усиление насыщенности цвета, тогда как при уменьшении контраста происходит обратное. Изменения в насыщенности порой могут быть желаемыми, как при высветлении теней, но в большинстве других случаев их следует избегать.

Основная проблема метода локальной адаптации в том, что он не может отличить падающий свет от отражённого. В результате он может ошибочно затемнить натурально-белые текстуры и высветлить более тёмные. Помните об этом, подбирая радиус и порог, так чтобы минимизировать данный эффект.

Совет: используйте HDR для снижения шума в тени

Даже если изображаемая сцена не требует расширения динамического диапазона, итоговое фото всё же может выиграть от его побочного эффекта: снижения шума в тени. Замечали, что цифровые изображения всегда более шумные в тени, чем в ярких зонах? Происходит это потому, что соотношение сигнал-шум в изображении выше, когда светосигнал сильнее. Вы можете обратить это себе на пользу, объединяя правильно выдержанное изображение с передержанным. Photoshop всегда использует для передачи выбранного тона наиболее выдержанное изображение — таким образом собирая больше света в деталях в тени (при этом без передержки).

Рекомендации

Помните, что HDR-изображения абсолютно новы — в частности, в сфере цифровой фотографии. Существующие инструменты наверняка будут значительно улучшаться; в настоящее время не существует и может никогда не появиться автоматический одношаговый процесс преобразования HDR-изображений в приятно выглядящий экранный или печатный вид. Следовательно, хорошие преобразования HDR для получения реалистичных и приятных глазу изображений требуют значительной работы и эксперимента.

Вдобавок, неверно преобразованные или проблематичные HDR-изображения после преобразования могут выглядеть блёкло. И хотя первым шагом к исправлению положения следует считать изменение параметров преобразования, применение повышения локального контраста может также дать неплохие результаты.

Как и со всеми новыми инструментами, старайтесь не злоупотреблять их использованием. Проявляйте осторожность, нарушая исходную тональную иерархию изображений; не ждите, что глубокая тень станет практически такой же светлой, как яркое небо. В примере с аркой освещённое солнцем здание и небо являются самыми яркими объектами, и они остаются такими в итоговом изображении. Чрезмерное редактирование в процессе преобразования из HDR запросто может привести к потере реализма изображения. В конечном счёте HDR следует использовать, только когда это необходимо; наилучшие результаты всегда могут быть достигнуты, если начать с хорошего освещения.

Расширение динамического диапазона – WDR. Технологии от Axis, Samsung, Smartec, Vision Hi-Tech

В рубрику «Видеонаблюдение (CCTV)» | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Яркий дневной свет – критический вызов пользователям видеонаблюдения. Особенно свет, попадающий в затемненное помещение из дверного проема. Изображение, получаемое видеокамерой, получается размытым – распознать черты лица входящего человека бывает крайне затруднительно. Ирония в том, что видеофиксация людей на входе в здание является одним из приемов организации эффективной системы видеонаблюдения

Производители камер охранного видеонаблюдения предлагают различные методы решения проблемы засветки изображения. Принято называть их «расширение динамического диапазона» (WDR). Технология WDR должна обеспечивать качественное изображение как затемненных фрагментов сцены, так и засвеченных.

Однако для сравнения функций WDR от разных производителей не существует ни общепризнанных стандартов, ни каких-либо других подходов. Несмотря на то что динамический диапазон измеряют в децибелах (например, WDR 65 дБ или 110 дБ), каждый производитель волен предложить и свою методику измерения, поэтому сопоставлять функции WDR от различных разработчиков порой просто бесполезно.

Чтобы помочь покупателям и пользователям в выборе моделей оборудования с функцией WDR, представители ведущих в России поставщиков видеокамер – Axis, Samsung, Smartec и «Система СБ» (Vision Hi-Tech) – рассказали о принципах технологий WDR, используемых в своих продуктах, их ключевых отличиях и примерах реализации.

Источник изображения: www.2mcctv.com

П.А. Рожков
Инженер поддержки продаж компании Axis Communications

Принцип метода WDR

Расширенный динамический диапазон WDR (как и DR) – отношение яркости самых светлых и темных объектов съемки – оценивается в децибелах. Считается, что чем выше значение WDR, тем лучше продукт мы имеем и тем более точное изображение мы получим. На сегодня существует большое количество алгоритмов определения данного отношения, но нет единого. Есть динамический диапазон сцены, за которой ведется наблюдение, динамический диапазон монитора, который нам ее отображает, а есть динамический диапазон матрицы камеры и результирующего изображения, которое камера передает.

Согласитесь, что для задачи видеонаблюдения в условиях сложной освещенности нам важно получить наиболее пригодное изображение, степень пригодности которого измерить в децибелах на практике представляется задачей затруднительной.

Попытаюсь объяснить на примере нашей новой камеры AXIS Q1604. В продукте используется технология получения изображения с несколькими выдержками (их длительность динамически определяется по мере освещенности отдельных пикселей) и специальные алгоритмы обработки изображения (в том числе алгоритм тонального отображения – Tone Mapping). Матрица камеры позволяет использовать динамический диапазон до 120 дБ. Из указанного значения мы вычитаем:

• около 6 дБ на снижения шумов – в зависимости от сложности сцены;
• около 6 дБ на улучшение контрастности – как сцены в целом, так и отдельных ее участков, опять же в зависимости от сложности сцены;
• и еще около 6 дБ – для снижения количества артефактов смазывания изображения во время движения объекта.

В итоге (в зависимости от условий) мы используем около 100 дБ и выше для автоматического подбора наиболее подходящих настроек.

Ключевые отличия

Мы обеспечиваем лучшее или как минимум не уступающее аналогам качество изображения с точки зрения видеонаблюдения и пригодности получаемого видеоматериала. Добиваемся мы этого за счет использования эффективных алгоритмов обработки изображения и за счет подбора подходящего динамического диапазона.

Выбор алгоритмов обработки изображения и динамического диапазона в продуктах AXIS зависит от сцены, за которой ведется наблюдение, и будет различаться для разных сцен. В результате обеспечивается изображение очень высокого качества (больше полезных деталей, меньше шума, а также более низкое влияние таких артефактов, как смазывание динамичных объектов (Motion Blur), мерцание от флуоресцентных источников света и пр.), не за счет использования заданных (статичных) настроек. Мы разработали WDR-камеры таким образом, что они сами выбирают оптимальные настройки в зависимости от условий их использования (сцены, за которой ведется наблюдение).

Примеры реализации

Наилучшего результата работы WDR на сегодняшний момент мы добились в камерах AXIS Q1604/-Е.

Внастоящее время готовится подробная публикация на эту тему, которая будет доступна на нашем сайте в разделе White papers www.axis.com/ru/corporate/ corp/tech_papers.htm

А.А Виталисов
Ведущий эксперт компании «АРМО-Системы»

Принцип метода WDR

В аналоговых телекамерах торговой марки Smartec реализовано три способа расширения динамического диапазона.

1. Первый представляет собой программную реализацию режима WDR и основан на использовании процессора цифровой обработки изображения. Упрощенно говоря, при оцифровке видео процессор предоставляет больше бит для градаций серого, и тем самым обеспечивается больше возможностей по глубине динамического диапазона.
2. Второй способ – аппаратная реализация WDR – применяется в телекамерах Smartec, использующих матрицы Sony с двойным сканированием, как Double Scan, Double Speed. При этом матрица формирует два предызображения – с нормальной экспозицией и недо- или переэкспонированное, путем суммирования которых получается сбалансированное по контрасту изображение.
3. Получить высокие показатели по расширению динамического диапазона позволяет также технология PIXIM: за счет попиксельной регулировки времени накопления и оцифровки информации с сенсора обеспечивается возможность работы даже в условиях особо контрастного освещения.

Ключевые отличия

В линейке телекамер Smartec применяются основные известные сегодня на рынке методы расширения динамического диапазона. Представляется интересным сравнить их между собой.

1. Программный режим WDR является более простым и экономичным вариантом – телекамеры с ним можно рекомендовать для работы в умеренно-сложных условиях освещенности. Вместе с тем аппаратный WDR позволяет получить более впечатляющие результаты по качеству изображения, особенно в условиях встречной засветки, при наличии в кадре ярких источников света наряду с темными объектами.
2. Что касается PIXIM-телекамер, несмотря на все их преимущества в части динамического диапазона, модельный ряд Smartec обновляться не будет по причине их недостаточной чувствительности и, на наш взгляд, необоснованно высокой цены.

Примеры реализации

Программный и аппаратный методы расширения динамического диапазона известны довольно давно – сами технологии разработаны в конце 1990-х гг. В оборудовании Smartec они используются с момента появления линейки телекамер этой марки, а именно с 2006 г. В настоящий момент программный режим WDR реализован во всех телекамерах Smartec, созданных на базе процессора Sony Effio-E (например, STC-3019, STC-3512 и др.), а также на базе процессора Samsung Winner5 (это популярная линейка устройств Ultimate).

Аппаратный расширенный динамический диапазон применяется в телекамерах на базе процессора Sony Effio и матрицы Double Scan, например в моделях премиум-класса STC-3014, STC-3514 и STC-3518.

М.А. Савельев
Менеджер по продажам компании Samsung Techwin

Принцип метода WDR

Компания Samsung Techwin предлагает два метода расширения динамического диапазона – SSDR/eXDR и WDR.

Режим SSDR (Samsung Super Dynamic Range) реализован в телекамерах с процессором W5/SV5. Аналогичная технология под названием eXDR (eXtended Dynamic Range) используется в камерах с процессором A1. Благодаря анализу видеосигнала и коррекции яркости повышается видимая детализация затемненной области изображения при сохранении четкости и детализации более освещенной его области. Классический WDR-режим реализуется в телекамерах с процессорами SV5 и А1. Данный режим наиболее эффективный – используется ПЗС с прогрессивным сканированием, что позволяет реализовать получение изображений при разных значениях экспозиции с последующей компиляцией средствами DSP эталонного изображения с более равномерным распределением освещенности. Данная технология позволяет добиться 128-кратного расширения динамического диапазона для телекамер, работающих в стандарте PAL, и 160-кратного – в NTSC. Работа WDR-режима может быть настроена пользователем в меню камеры – есть возможность задать уровень WDR и чувствительность, определяющую контраст между светлыми и темными зонами изображения.

Ключевые отличия

Методы не являются уникальными на рынке систем безопасности (практически каждый производитель предлагает схожие решения, иногда придавая им уникальные названия и возможности), однако их эффективность напрямую зависит от мощности процессора обработки сигнала.

Примеры реализации

Компания Samsung Techwin начала использовать режим WDR порядка 5 лет назад с выпуском процессоров SV4, предлагая стационарные, поворотные и IP-камеры с этой функцией.

SSDR появился с выпуском процессоров 5-го поколения W5 и SV5 в 2009 г. Как уже отмечалось выше, телекамеры на основе процессоров SV5 и А1 имеют обе технологии – SSDR/eXDR и WDR и являются наиболее эффективными для решения задач видеонаблюдения в условиях сложного освещения.

Н.И. Чура
Технический консультант ООО «Система СБ»

Принцип метода WDR

Основной поставщик камер для компании «Система СБ», южнокорейский производитель Vision Hi-Tech, применяет в своих изделиях различные варианты технологий WDR.

В ассортименте моделей имеются варианты WDR с технологией PIXIM на основе оператив ного управления активными пикселями CMOS-матрицы, традиционной системы двойного сканирования Double Scan WDR. В свое время выпускались камеры с «цифровым» вариантом WDR на основе DSP NextChip. Но они разочаровали не только нас, но и производителя.

В настоящее время базовым вариантом технологии WDR от Vision Hi-Tech можно считать функцию WideLux. Практически это система двойного сканирования, выполненная на типовой матрице Super HAD II. По эффективности она напоминает известные системы Double Scan WDR, но существенно дешевле, поскольку вместо специальной матрицы двойного сканирования используется типовая матрица.

Ключевые отличия

Мы не будем рассматривать технологию PIXIM, реализованную на матрицах CMOS с поэтапным многократным (5 и более раз) съемом сигнала, и Digital WDR, не предполагающую управление сканированием или накоплением.

Основное отличие технологии WideLux от типового Double Scan – это реализация режима двойного сканирования с типовой матрицей Super HAD II и в каждом полукадре изображения. Данная технология обеспечивается с помощью уникального встроенного тактового генератора, позволяющего матрице работать на двойной скорости сканирования при расширении динамического диапазона.

В системе WideLux реализовано сближение временных интервалов накопления, что расширило возможности камеры при высоком контрасте изображения. Благодаря этому оба интервала накопления умещаются в течение одного полукадра, что сохраняет максимальным вертикальное разрешение камеры в сравнении с режимом Double Scan. При снижении освещенности камера WideLux переходит в режим одиночного сканирования с увеличением чувствительность более чем в 2 раза. Таким образом, камера WideLux использует режим двойного сканирования в условиях значительного перепада яркости в кадре и режим одиночного сканирования для условий с недостаточной освещенностью.

Примеры реализации

Как базовый вариант технологии расширения динамического диапазона, функция WideLux была предложена компанией Vision Hi-Tech в 2010 г. и реализуется в моделях видеокамер наблюдения цветного изображения высокого разрешения с режимом «день/ночь» серии S практически всех конструктивных вариантов.

Опубликовано: Журнал «Системы безопасности» #5, 2011
Посещений: 20126

Автор Чура Н.И.Технический консультант ООО «Система СБ» и ООО «Микровидео /Группа». Всего статей:  57

В рубрику «Видеонаблюдение (CCTV)» | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Расширение динамического диапазона #1

В этом уроке я расскажу, как создать иллюзию расширения динамического диапазона на фотографии (на самом деле, на конечном изображении, он,  конечно не расширяется, а просто перераспределяется тональный диапазон отдельных участков). Это не HDR в том смысле этого термина, который применяют к гипертрофированно избитым различными плагинами-детализаторами картинкам. Применять такую обработку нужно там, где это действительно необходимо. Для нашей картинки такой необходимости нет. Мы будем работать стандартными инструментами Adobe Photoshop CS5

Для реализации эффекта расширения динамического диапазона нам необходимо 3 снимка в формате JPEG, сделанные с брекетингом по экспозиции в +2 ступени, либо сконвертированные из одного RAW файла три изображения в формате TIFF или PSD с разной экспозицией. О том, как это сделать, рассказывается в уроке «Camera Raw для начинающих #12»

Можно, конечно, вытянуть детали в тенях и светах еще на этапе работы в Adobe Camera Raw, но дело в том, что алгоритмы работы параметров Заполняющий свет и Экспокоррекция, основанные практически на том же нерезком маскировании, что и фильтр Контурная резкость, пока несовершенны и дают на выходе не очень хорошее качество картинки.  В фотошопе же мы можем полностью управлять процессом, вовремя подавляя нежелательные артефакты.

Загружаем наши картинки в один файл в фотошопе. Вы должны получить вот такой бутерброд из слоев: нижний слой – картинка с нормальной экспозицией, второй слой – картинка с экспозицией + 2 ступени, верхний слой – картинка с экспозицией  — 2 ступени.

Теперь отключаем видимость двух верхних слоев и посмотрим на исходную картинку с нормальной экспозицией. Мы видим, что в тенях и светах недостает деталей. Давайте исправлять ситуацию.

Включаем сначала видимость слоя +2EV и переходим на него. Из этого изображения мы возьмем детали для теневых областей. Мы не будем использовать маски, а воспользуемся стилем слоя, а точнее, параметрами наложения. Для этого откроем окно стилей слоя. Нас интересует нижний блок с регуляторами тонового диапазона наложения (обведено красным)

Затем разделяем правый регулятор, отвечающий за светлые тона, на две части (для этого нужно удерживать клавишу ALT и потянуть мышью за половинку регулятора). Передвигаем половинку регулятора в крайнее левое положение

Теперь на изображении тени стали значительно светлее, и в них появились детали. Правда, изображение стало малоконтрастным, но мы исправим это в следующих действиях.

Теперь включаем видимость верхнего слоя

Из этого слоя мы возьмем детали для светлых областей. Вызываем окно стилей слоя, дважды кликнув по слою вне его названия и миниатюры. Теперь разделяем левый регулятор для верхнего слоя, отвечающий за темные тона, и передвигаем половинку в крайнее правое положение.

Мы получили малоконтрастное изображение, но в нем есть информация как в светлых, так и в темных областях.

 Для того, чтобы изображение стало выглядеть хорошо, мы применим команду Тонирование HDR.  Но предварительно нужно создать дубликат изображения, так как структура со слоями нам еще понадобится. Дубликат создается в палитре История

Слои изображения при этом сливаются в фоновый слой, а само изображение может выглядеть не очень красиво. Это потому, что команда применяет настройки по умолчанию, которые не подходят к конкретной картинке.

Нам нужно повысить детализацию и отрегулировать тоновый диапазон. В каждом конкретном случае настройки будут подбираться индивидуально. Для этого изображения они получились вот такие

Само изображение стало выглядеть намного лучше, но есть один неприятный момент – ореолы вокруг контрастных объектов на однородном фоне (листва, фонари и провода). Это очень хорошо видно на фрагменте изображения в 100% масштабе.

Давайте избавляться от этих артефактов. Для этого перейдем на картинку со слоями, создадим новый пустой слой поверх остальных и применим команду Внешний канал. В качестве источника выберем дубликат изображения, накладываемый канал – RGB. Теперь наше изображение, к которому мы применяли команду Тонирование HDR, появилось на этом слое.

Дадим этому слою название Темные (имеются ввиду ореолы), а режим наложения поставим Затемнение

Затем продублируем слой, назовем его Светлые (все те же самые ореолы), режим наложения изменим на Замена светлым. Непрозрачность этого слоя уменьшаем до тех пор, пока не снизится видимость светлых ореолов до приемлемого уровня. Лучше всего контролировать этот процесс при 100% масштабе изображения. Ниже я представил два изображения в сравнении для наглядности

Теперь еще раз продублируем верхний слой, установим режим наложения Нормальный и непрозрачность 100%. Затем создадим на нем маску.

Черной кистью с непрозрачностью 100% закрасьте на маске слоя те области, где необходимо избавиться от ореолов. Это область неба. Его цвет может несколько измениться, но это не страшно.

Теперь переведем изображение в режим LAB, разрешив сведение слоев. Затем создадим сверху корректирующий слой Кривые. Опять же, в каждом конкретном случае кривые будут различаться. Для данного изображения я немного поднял контраст яркостного канала и увеличил крутизну кривых каналов а и b. В результате изображение приобрело контраст и насыщенность. Сохранив при этом все детали.

В результате получилась вот такая картинка

На этом, в принципе, можно и остановиться. Если есть желание поднять локальный контраст, можно сделать это следующим образом: создаем слой из сведенного изображения сверху. Для этого нужно нажать комбинацию клавиш CTRL+ALT+SHIFT+E.

Затем применим к полученному слою фильтр Контурная резкость, но с малым значением эффекта и большим значением радиуса. У Дэна Маргулиса этот метод называется HIRALOAM.

Получаем изображение с усиленным локальным контрастом.

Теперь изменяем непрозрачность верхнего слоя по вкусу, переводим изображение обратно в режим RGB и сохраняем.

Автор: Евгений Карташов

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

Цифровая камера — расширение динамического диапазона

В прошлом номере я обещал рассказать, как при помощи эксповилки увеличить динамический диапазон снимка. Ну раз обещал, значит, рассказываю. Но сначала пару слов о том, что такое динамический диапазон. Динамический диапазон (или, что более привычно для фотографов, фотографическая широта) характеризует возможность камеры выделять детали в тени и на свету. Если обозначить минимальный уровень освещенности, при котором камера еще «видит» детали в тени как A, а максимальный уровень освещенности с еще видимыми деталями на свету как B, то отношение A/B как раз и будет численным выражением динамического диапазона. В принципе, это определение динамического диапазона для цифровой камеры аналогично определению для сканеров (см. «КВ» №3 за этот год). Но в фотографии принято выражать эту величину в стопах (то есть в изменениях экспозиции в два раза). Для цифровых камер динамический диапазон составляет, в среднем, порядка 8 стопов (это меньше, чем у негативной пленки, но больше, чем у отпечатков, которые с нее делают). Причем он имеет тенденцию уменьшаться с увеличением чувствительности матрицы (что совершенно понятно, поскольку при этом возрастают шумы, определяющие нижнюю границу динамического диапазона). Будем считать, что на этом знакомство с динамическим диапазоном закончено, и перейдем к намного более интересному вопросу — как его расширить.

Итак, понятно, что на один кадр больше 7-8 стопов не лезет совершенно. Соответственно, если композиция имеет большой контраст, то мы потеряем либо детали на свету, либо в тени. Но тут можно воспользоваться одной хитростью. Ведь мы можем снять не один, а несколько кадров с разными экспозициями. Если затем свести эти кадры в одну картинку, то ее общий динамический диапазон возрастет. Вот тут как раз очень удобно воспользоваться функцией эксповилки — ведь она позволяет автоматически снять один и тот же кадр с разными значениями экспозиции (если камера не поддерживает функцию эксповилки — не беда, можно воспользоваться экспокоррекией, которая имеется практически у всех цифровых камер). Единственное требование к композиции — она должна быть статична, иначе вы просто получите последовательность разных кадров. По этой же причине очень желательно фотографировать со штатива (вспышку при этом рекомендуется отключить).

Итак, в результате мы получаем три снимка — нормальный, недодержанный (экспокоррекция, в зависимости от камеры, -2 или -1.5 EV, содержит информацию о пересвеченных на основном кадре деталях) и передержанный (экспокоррекция +2EV дополняет детали в тени).

Снимок -2 EV	Снимок без коррекции	Снимок +2 EV	Итоговый снимок

Теперь у нас есть все необходимые детали сцены, остается объединить отдельные кадры в Photoshop или другом графическом редакторе. Сначала проработаем тени — загрузим в Photoshop нормальный и передержанный кадры. Включаем режим наложения этих двух картинок, причем передержанный кадр должен находиться под нормальным. Режим смешивания для нормального слоя ставим как Screen (кроме этого, никаких изменений в нормальный кадр вносить не надо). Теперь переходим к передержанному снимку. Вызываем для него функцию Curves и редактируем кривую передачи так, чтобы картинка занимала примерно нижнюю треть исходного диапазона. В результате получается кадр с хорошо различимыми деталями в тени. Остается проделать то же самое с пересвеченной областью.

Загружаем недодержанный кадр и накладываем его поверх уже скомбинированных передержанного и нормального. Режим наложения для нового слоя выставляем как Multiply. Осталось проделать с этим кадром процедуру редактирования Curves. Только теперь отредактированный тоновый диапазон должен занимать верхнюю треть исходного.

А теперь посмотрим на получившуюся картинку — на ней видны дополнительные детали и в тени, и на свету. Общий динамический диапазон кадра увеличился на два стопа сверху и снизу. То есть, если мы использовали экспокоррекцию на 2 EV в обе стороны, то получим 4 дополнительных стопа. Если считать динамический диапазон камеры равным восьми стопам, то расширение получилось в целых полтора раза — до суммарных 12 стопов. А это значительно больше, чем у любой пленки.

Надо сказать, что приведенная выше техника image blending (именно так это называется) самая простая, но далеко не единственная. Существуют более сложные и продвинутые методы. Например, с частичным маскированием изображения, чтобы добавлять детали только там, где они пропадают на исходном изображении. Естественно, что все вышеописанное можно проделать и для двух кадров — curves при этом редактируются немного по-другому, но суть остается той же. Можно даже найти в интернете готовые actions для Photoshop, которые полностью автоматизируют вышеописанную процедуру. Но это уже детали. Познакомиться с другими техниками Image blending можно на следующих сайтах:

luminous-landscape.com/tutorials/digital-blending.shtml

www.erik-krause.de/blending

www.fredmiranda.com/DRI/index.html

Константин АФАНАСЬЕВ

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

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

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

От чего зависит динамический диапазон?

Есть два основных фактора — программный и аппаратный.

Один из главных программных методов заключается в склейке нескольких кадров для получения максимального количества информации в одной итоговой фотографии. Такой метод называется HDR-фотография. Сейчас он активно применяется в телефонах. Кстати, мы можем посмотреть, как отличается фото с HDR на телефоне и 1 фотография без склеек, обработанная из raw файла с камеры Fujifilm X-T3 + объектив 12mm.

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

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

Ширина динамического диапазона в фотоаппаратах зависит от следующих факторов:

• года выпуска
• размера матрицы
• типа матрицы.

Да, на первое место я поставил год выпуска. Старые полнокадровые фотоаппараты выдают худший динамический диапазон, чем современные кроп-камеры. За счёт современных технологий получается добиться такого эффекта. Также важен тип матрицы. Например, кроп-камеры Fujifilm с BSI матрицей (обратная засветка) дают ощутимо больший динамический диапазон по сравнению с камерами той же компании с обычными CMOS сенсорами. Убедиться в этом можно, посмотрев графики на этом сайте. Но если вы будете брать камеры, не сильно отстающие друг от друга по времени (2-3 года между выпуском), и с одним типом матрицы (скажем, только CMOS), то полный кадр будет иметь преимущество перед кропом. А средний формат перед полным кадром.

В худшую сторону по возможностям матрицы выбиваются такие модели, как Canon 6D mark II и Canon RP. И мой личный опыт и графики на сайте photonstophotos.net показывают, что эти полнокадровые камеры по динамическому диапазону уступают многим современным кропам. Вывод — если производитель продаёт вам недорогой полный кадр, будьте готовыми к тому, что он что-то там порежет. С другой стороны, если не увлекаться растягиванием raw-файлов до предела, то и RP будет отличным спутником начинающего фотографа.

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

Но это в теории…а на практике?

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

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

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

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

Также читайте:

Яковлев В.Ф. Расширение динамического диапазона выходного сигнала датчика температуры охлаждающей жидкости на автомобиле в зоне рабочих температур

Яковлев Вадим Фридрихович
Самарский государственный технический университет
кандидат технических наук, доцент кафедры Теоретическая и общая электротехника

Yakovlev Vadim Fridrihovich
Samara state technical university
Candidate of Technical Science, Associatte Professor, the chair of Electrotechnology

Библиографическая ссылка на статью:
Яковлев В.Ф. Расширение динамического диапазона выходного сигнала датчика температуры охлаждающей жидкости на автомобиле в зоне рабочих температур // Современная техника и технологии. 2014. № 12 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2014/12/4998 (дата обращения: 12.09.2020).

Температуру охлаждающей жидкости на автомобиле измеряют с помощью полупроводникового датчика − терморезистора (ДТОЖ) [1, c.1]. Терморезистор в латунном стакане помещен в рубашке водяного охлаждения двигателя.

Датчик подключен к аналоговому входу микроконтроллера в ЭБУ (Рис.1) по схеме делителя напряжения [2, c.3; 3, с.2].

Рис.1. Схема подключения датчика к ЭБУ

По падению напряжения на сопротивлении датчика R_t ЭБУ определяет температуру охлаждающей жидкости.

Рабочая температура охлаждающей жидкости прогретого двигателя около 100 ºС, системы, контролирующие токсичность двигателя (продувка адсорбера, рециркуляция выхлопных газов, вентиляция картера) включаются при температуре охлаждающей жидкости выше 60 ºС [4, c.43]. Основную полезную информацию о температуре двигателя контроллер получает с ДТОЖ в интервале его выходного напряжения 0.5 ÷ 1.65 В [1, c.1] и динамический диапазон АЦП 0 ÷ 5 В [3, c.2] используется нерационально.

В некоторых ЭБУ применяется следующая схема подключения ДТОЖ (Рис.2) для растяжения динамического диапазона выходного напряжения [4, c.44]:

Рис.2. Расширение динамического диапазона ДТОЖ для рабочих температур

При увеличении температуры V_x уменьшается, ЭБУ замыкает  полупроводниковый ключ К изменяя коэффициент передачи делителя R₀— R‘- R_t за счет параллельного включения резисторов R₀— R‘. Напряжение V_x увеличивается, АЦП используется оптимально, но сигнал от ДТОЖ обрабатывается в ЭБУ по другой калибровочной таблице, саморазогрев терморезистора увеличивается.

Лучшим решением является реализация экспандера, который осуществляет масштабирование и смещение выходного сигнала V_x с терморезистора, с помощью операционного усилителя (Рис.3).

Рис.3. Экспандер на операционном усилителе

Считается оптимальным, чтобы аналоговый сигнал с автомобильного датчика находился в пределах 0.5 – 4.5 В, т.е. имел динамический диапазон 4 В. Для ДТОЖ, подключенного к ЭБУ по схеме на рисунке 1, динамический диапазон составляет 1.65 – 0.5 = 1.15 В.

Таким образом, сигнал с ДТОЖ следует усилить в 4/1.15 = 3.478 раз и устранить появляющееся при этом смещение 0.5·3.478 = 1.739 В.

Поясним работу схемы на Рис.3. По первому закону Кирхгофа для инвертирующего входа ОУ:

                                                         (1)

Для линейного режима работы ОУ V₁ = V₂, поэтому:

                                                       (2)

Выразим V_вых = V_out:

                                   (3)

Здесь   – коэффициент усиления,    — смещение. В нашем случае:

                                                         (4)

Пусть R2 = 100 кОм, тогда по расчету R1 = 287 кОм и R3 = 46 кОм, ближайшие стандартные значения R1 = 300 кОм, R3 = 47 кОм.

Теперь динамический диапазон АЦП микроконтроллера используется оптимально. Операционный усилитель должен допускать работу от однополярного напряжения питания +5 В.

Библиографический список

1. Щербаков М.Е., Яковлев В.Ф. Анализ погрешности датчика температуры охлаждающей жидкости на автомобиле// Современная техника и технологии. 2014. № 10 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2014/10/4624 (дата обращения: 28.10.2014).
2. Яковлев В.Ф., Исмагулов М.К., Кузькин К.В. Датчики автомобильных электронных систем. Альманах современной науки и образован. Изд-во Грамота, Тамбов, 2009, №11, с.98-99.
3. Щербаков М.Е., Яковлев В.Ф. Подключение датчиков к микроконтроллеру в электронных блоках управления автомобильных систем // Современная техника и технологии. 2014. № 11 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2014/11/4818 (дата обращения: 12.11.2014).
4. Соснин Д.А., Яковлев В.Ф. Новейшие автомобильные электронные системы, – М., Солон-Пресс, 2005. – 247 с.

---

Все статьи автора «Яковлев Вадим Фридрихович»

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с вашим системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Расширение динамического диапазона

с помощью газофазного ионного фракционирования и обогащения для получения изображений масс-спектрометрии

Препринт

, представленный 18.05.2020, 01:25 и опубликованный 19.05.2020, 13:27 Бун Прентис, Дэниел Райан, Керри Гроув, Д Шеннон Корнетт, Ричард Каприоли, Джеффри Спраггинс

При анализе биологической ткани с помощью визуализирующей масс-спектрометрии (IMS) предел обнаружения и динамический диапазон имеют первостепенное значение для получения экспериментальных результатов, которые обеспечивают понимание основных биологических процессов.Многие важные биомолекулы присутствуют в тканевой среде в низких концентрациях и в сложных смесях с другими соединениями в широком диапазоне распространений, что ставит под сомнение ограничения аналитических технологий. Во многих экспериментах IMS в ионном сигнале могут преобладать несколько очень распространенных видов ионов. На платформах приборов на основе ловушек, которые накапливают ионы перед масс-анализом, эти ионы с высоким содержанием могут уменьшить обнаружение и динамический диапазон ионов с низким содержанием. Здесь мы охарактеризуем две стратегии для борьбы с этими проблемами во время экспериментов IMS на гибридной QqFT-ICR MS.В одной итерации возможности квадрупольного фильтра масс по разрешению масс используются для выборочного обогащения интересующими ионами с помощью метода, ранее называвшегося непрерывным накоплением выбранных ионов (CASI). Во-вторых, мы ввели дополнительный диполярный сигнал переменного тока в квадрупольный массовый фильтр коммерческого масс-спектрометра QqFT-ICR для выполнения выбранного выброса ионов до области накопления ионов. Эта установка позволяет избирательно выбрасывать наиболее распространенные виды ионов до их накопления, тем самым значительно улучшая молекулярную глубину, с которой IMS может зондировать образцы тканей.

Прочтите опубликованную статью

в области аналитической химии

История

Учреждение

Университет Флориды

Страна

США

ORCID Для отправителя заявки

0000-0002-1927-9457

Декларация конфликта интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Экспорт

Выберите вариант

RefWorksBibTeXRef. managerEndnoteDataCiteNLMDC

Расширение динамического диапазона приводит к созданию новой, генетически отличной популяции волков в Центральной Европе

1.

Excoffier, L., Foll, M. & Petit, R.J. Генетические последствия расширения ареала. Annu. Rev. Ecol. Evol. 40 , 481–501, https://doi.org/10.1146/annurev.ecolsys.39.110707.173414 (2009).

Артикул Google ученый

2.

Рокес, Л., Гарнье, Дж., Хамель, Ф. и Кляйн, Э. К. Эффект Аллее способствует разнообразию бегущих волн колонизации. Proc. Natl. Акад. Sci. США 109 , 8828–8833, https: // doi.org / 10.1073 / pnas.1201695109 (2012).

ADS MathSciNet Статья PubMed Google ученый

3.

Гарнье, Дж. И Льюис, М. А. Экспансия в условиях изменения климата: генетические последствия. Бык. Математика. Биол. 78 , 2165–2185, https://doi.org/10.1007/s11538-016-0213-x (2016).

MathSciNet Статья PubMed МАТЕМАТИКА Google ученый

4.

Provine, W. B. In: Genetics, Specification, and the Founder Principle . (ред. Гиддингс, Л. В., Канеширо, К. Ю., Андерсон, В. В.). Нью-Йорк, Oxford Univ. Нажмите. С. 43–76 (1989).

5.

Broders, H.G. et al. . Генетическая структура популяции и влияние событий-основателей на генетическую изменчивость лося, Alces alce s, в Канаде. Мол. Ecol. 8 , 1309–15, https://doi.org/10.1046/j.1365-294X.1999.00695.x (1999).

CAS Статья PubMed Google ученый

6.

Клегг, С. М. и др. . Генетические последствия последовательных событий-основателей птиц, колонизирующих острова. Proc. Natl. Акад. Sci. USA 99 , 8127–8132, https://doi.org/10.1073/pnas.102583399 (2002).

ADS CAS Статья PubMed Google ученый

7.

ДеДжорджио, М., Якобссон, М. и Розенберг, Н. А. Объяснение всемирных закономерностей генетической изменчивости человека с использованием основанной на объединении серийной модели миграции из Африки. Proc. Natl. Акад. Sci. США 106 , 16057–16062, https://doi.org/10.1073/pnas.01106 (2009).

ADS Статья PubMed Google ученый

8.

Питер Б. М. и Слаткин М. Эффективный эффект основателя в пространственно расширяющейся популяции. Evolution 69 , 721–734, https://doi.org/10.1111/evo.12609 (2015).

Артикул PubMed PubMed Central Google ученый

9.

Свислоцка, М., Чайковска, М., Дуда, Н. и Раткевич, М. Добавка способствует генетической изменчивости популяций лосей с узким горлышком в восточной части Польши. Мамм. Res. 60 , 169–179, https://doi.org/10.1007/s13364-015-0221-5 (2015).

Артикул Google ученый

10.

Фишер, М. Л. и др. . Множественные эффекты основателя сопровождаются расширением ареала и добавлением во время процесса вторжения енота ( Procyon lotor ) в Европу. Дайверы. Дистриб. 23 , 409–20, https://doi.org/10.1111/ddi.12538 (2017).

Артикул Google ученый

11.

Drygala, F. et al. . Гомогенная популяционная генетическая структура неместной енотовидной собаки ( Nyctereutes procyonoides ) в Европе в результате быстрого роста популяции. Plos One 11 , e0153098, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0153098 (2016).

CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

12.

Ripple, W. J. et al. . Статус и экологические последствия крупнейших хищников мира. Наука 343 (6167), 1241484, https://doi.org/10.1126/science.1241484 (2014).

CAS Статья Google ученый

13.

Новак, С. и Мыслаек, Р. В. Реакция популяции волков ( Canis lupus Linnaeus, 1758) на различные режимы хозяйствования на краю ареала распространения в Западной Польше, 1951–2012 гг. Заявл. Ecol. Env. Res. 15 (3), 187–203, https://doi.org/10.15666/aeer/1503_187203 (2017).

Артикул Google ученый

14.

Новак С. и Мыслаек Р. В. Восстановление и динамика численности населения в Западной Польше, 2001–2012 гг. Мамм. Res. 61 , 83–98, https://doi.org/10.1007/s13364-016-0263-3 (2016).

Артикул Google ученый

15.

Chapron, G. et al. . Восстановление крупных хищников в современных европейских ландшафтах, где доминируют люди. Наука 346 , 1517–1519, https://doi.org/10.1126/science.1257553 (2014).

ADS CAS Статья Google ученый

16.

Czarnomska, S. D. et al. . Согласованное структурирование митохондриальной и микросателлитной ДНК между польскими низинными и карпатскими волками. Консерв. Genet. 14 , 573–588, https://doi.org/10.1007/s10592-013-0446-2 (2013).

Артикул Google ученый

17.

Новак С. и др. . Оседлые, но не рассредоточенные волки Canis lupus , повторно заселившие Западную Польшу (2001–2016 гг.), Соответствуют предсказаниям Модели пригодности местообитаний. Дайверы. Дистриб. 23 , 1353–1364, https://doi.org/10.1111/ddi.12621 (2017).

Артикул Google ученый

18.

Андерсен, Л. В. и др. . Распространение на большие расстояния волка Canis lupus на северо-западе. Европа. Мамм. Res. 60 , 163–168, https://doi.org/10.1007/s13364-015-0220-6 (2015).

Артикул Google ученый

19.

Ražen, N. et al. . Распространение на большие расстояния связывает популяции динарско-балканских и альпийских серых волков (Canis lupus). Eur. J. Wildlife Res. 62 (1), 137–142, https://doi.org/10.1007/s10344-015-0971-z (2015).

Артикул Google ученый

20.

Hulva, P. et al. . Волки на перекрестке: биогеография ареалов деления и синтеза в Западных Карпатах и ​​Центральной Европе. Дайверы.Дистриб. 24 , 179–192, https://doi.org/10.1111/ddi.12676 (2018).

Артикул Google ученый

21.

Pilot, M. et al. . Экологические факторы влияют на популяционно-генетическую структуру европейских серых волков. Мол. Ecol. 15 , 4533–4553, https://doi.org/10.1111/j.1365-294X.2006.03110.x (2006).

CAS Статья Google ученый

22.

Стронен, А.В. и др. . Дифференциация север-юг и область высокого разнообразия европейских волков ( Canis lupus ). PLoS One 10 , e76454, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0076454 (2013).

CAS Статья Google ученый

23.

Hindrikson, M. et al. . Пространственно-генетический анализ выявил загадочную структуру популяции и характер миграции в постоянно добываемой популяции серого волка ( Canis lupus ) в северо-восточной Европе. PLoS One 8 , e75765, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0075765 (2013).

ADS CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

24.

Silva, P. et al. . Загадочная структура популяции свидетельствует о низком расселении иберийских волков. Sci. Реп. 8 , 14108, https://doi.org/10.1038/s41598-018-32369-3 (2018).

ADS CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

25.

Jędrzejewski, W. et al. . Модель пригодности среды обитания для польских волков Canis lupus на основе долгосрочной национальной переписи населения. Anim. Консерв. 11 , 377–390, https://doi.org/10.1111/j.1469-1795.2008.00193.x (2008).

Артикул Google ученый

26.

Клопфштейн С. Судьба мутаций, перемещающихся на волне расширения диапазона. Мол. Биол. Evol. 23 , 482–490, https: // doi.org / 10.1093 / molbev / msj057 (2005).

CAS Статья PubMed Google ученый

27.

Excoffier, L. & Ray, N. Серфинг во время экспансии популяций способствует генетическим революциям и структурированию. Trends Ecol. Evolut. 23 , 347–351, https://doi.org/10.1016/j.tree.2008.04.004 (2008).

Артикул Google ученый

28.

Balloux, F.& Лугон-Мулен, Н. Оценка дифференциации населения с помощью микросателлитных маркеров. Мол. Ecol. 11 , 155–165, https://doi.org/10.1046/j.0962-1083.2001.01436.x (2002).

Артикул PubMed Google ученый

29.

Pilot, M. et al. . Филогеографическая история серых волков в Европе. BMC Evol. Биол. 10 , 104, https://doi.org/10.1186/1471-2148-10-104 (2010).

CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

30.

Эванно, Дж., Регнаут, С. и Гуде, Дж. Определение количества групп людей с помощью программного обеспечения СТРУКТУРА: исследование моделирования. Мол. Ecol. 14 , 2611–2620, https://doi.org/10.1111/j.1365-294X.2005.02553.x (2005).

CAS Статья Google ученый

31.

Kalinowski, S. T. Компьютерная программа STRUCTURE не позволяет надежно идентифицировать основные генетические кластеры внутри видов: моделирование и последствия для структуры человеческой популяции. Наследственность 106 , 625–632, https://doi.org/10.1038/hdy.2010.95 (2011).

CAS Статья PubMed Google ученый

32.

Жомбарт, Т., Девиллард, С. и Баллу, Ф. Дискриминантный анализ основных компонентов: новый метод анализа генетически структурированных популяций. BMC Genet. 11 , 94, https://doi.org/10.1186/1471-2156-11-94 (2010).

Артикул PubMed PubMed Central Google ученый

33.

Родригес-Рамило, С. Т. и Ван, Дж. Влияние близких родственников на неконтролируемые байесовские алгоритмы кластеризации в анализе генетической структуры популяции. Мол. Эко. Ресурс. 12 , 873–884, https://doi.org/10.1111/j.1755-0998.2012.03156.х (2012).

Артикул Google ученый

34.

Pilot, M. et al. . Генетическая изменчивость серого волка Canis lupus на Кавказе по сравнению с Европой и Ближним Востоком: особая или промежуточная популяция? PLoS One 9 , e93828, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0093828 (2014).

ADS CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

35.

Джейнс, Дж. К. и др. . Загадка K = 2. Мол. Ecol. 26 , 3594–3602, https://doi.org/10.1111/mec.14187 (2017).

Артикул PubMed Google ученый

36.

Уилсон, Г. А. и Раннала, Б. Байесовский вывод о недавних темпах миграции с использованием мультилокусных генотипов. Генетика 163 , 1177–91 (2003).

PubMed PubMed Central Google ученый

37.

Фаубет П., Ваплс Р. С. и Гаджотти О. Е. Оценка эффективности мультилокусного байесовского метода оценки скорости миграции. Мол. Ecol. 16 , 1149–1166, https://doi.org/10.1111/j.1365-294X.2007.03218.x. (2007).

Артикул PubMed Google ученый

38.

Geffen, E. et al. . Частота встреч с родственниками и избегание инбридинга у псовых. Mol Ecol. 20 , 5348–5358, https: // doi.org / 10.1111 / j.1365-294X.2011.05358.x (2011).

Артикул PubMed Google ученый

39.

vonHoldt, B. M. et al. . Генеалогия и генетическая жизнеспособность повторно интродуцированных серых волков Йеллоустона. Мол. Ecol. 17 , 252–274, https://doi.org/10.1111/j.1365-294X.2007.03468.x (2008).

Артикул PubMed Google ученый

40.

Bensch, S. и др. . Отбор на гетерозиготность дает надежду дикой популяции инбредных волков. PLoS One 1 , e72 – e77, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0000072 (2006).

ADS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

41.

Galaverni, M. et al. . Разборчивые волки? Преимущество гетерозиготы, но отсутствие доказательств дисассортативного спаривания на основе MHC. J Hered. 107 , 134–42, https://doi.org/10.1093/jhered/esv090 (2016).

Артикул PubMed Google ученый

42.

Huck, M. et al. . Пригодность среды обитания, коридоры и барьеры для расселения крупных хищников в Польше. Acta Theriol. 55 , 177–192, https://doi.org/10.4098/j.at.0001-7051.114.2009 (2010).

Артикул Google ученый

43.

Карсон, Х. Л. Популяционный прилив и его генетические последствия. В: Population biology and evolution (ed. Lewontin, R.C) Syracuse University Press, Syracuse, NY, pp. 123–137 (1968).

44.

Graciá, E. et al. . Серфинг в черепахах? Эмпирические признаки генетического структурирования за счет расширения ареала. Bio.l Let. 9 , 20121091, https://doi.org/10.1098/rsbl.2012.1091 (2013).

Артикул Google ученый

45.

Graciá, E. et al. . Генетические признаки демографических изменений у высшего хищника птиц в течение последнего столетия: узкие места и распространение евразийской орлиной совы на Пиренейском полуострове. PLoS One 10 , e0133954, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0133954 (2015).

CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

46.

Перейра, П., Тейшейра, Дж. И Вело-Антон, Г.Аллельный серфинг сформировал генетическую структуру европейской прудовой черепахи через колонизацию и расширение популяции на Пиренейском полуострове из Африки. J. Biogeogr. 45 , 2202–2215, https://doi.org/10.1111/jbi.13412. (2018).

Артикул Google ученый

47.

Уайт, Т. А., Перкинс, С. Е., Хекель, Г. и Сирл, Дж. Б. Адаптивная эволюция во время продолжающегося расширения ареала: инвазивная рыжая полевка ( Myodes glareolus ) в Ирландии. Мол. Ecol. 22 , 2971–2985, https://doi.org/10.1111/mec.12343 (2013).

CAS Статья PubMed Google ученый

48.

Шайн Р., Браун Г. П. и Филлипс Б. Л. Эволюционный процесс, который объединяет фенотипы в пространстве, а не во времени. Proc.Nat. Акад. Sci. США 108 , 5708–5711, https://doi.org/10.1073/pnas.1018989108 (2011).

ADS Статья PubMed Google ученый

49.

Лесняк И. и др. . Расширение популяции и индивидуальный возраст влияют на богатство и разнообразие эндопаразитов в повторно заселяющейся большой популяции хищников. Sci. Отчет 7 , 41730, https://doi.org/10.1038/srep41730 (2017).

ADS CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

50.

Jędrzejewski, W., Niedziałkowsk, A. M., Nowak, S. & Jędrzejewska, B. Переменные среды обитания, связанные с распространением и численностью волка (Canis lupus) в северной Польше. Дайверы. Дистриб. 10 , 225–233, https://doi.org/10.1111/j.1366-9516.2004.00073.x (2004).

Артикул Google ученый

51.

Huck, M. et al. . Анализ путей наименьших затрат для определения влияния типов местообитаний на проницаемость ландшафта: волки в Польше. Acta Theriol. 56 , 91–101, https://doi.org/10.1007/s13364-010-0006-9 (2011).

Артикул PubMed Google ученый

52.

Новак, С., Мыслаек, Р. В., Клосинска, А. и Габрись, Г. Рацион и выбор добычи волков Canis lupus , переселяющий Западную и Центральную Польшу. Мамм. Биол. 76 , 709–715, https://doi.org/10.1016/j.mambio.2011.06.007 (2011).

Артикул Google ученый

53.

Flousek, J. et al. . Velké šelmy ( Carnivor a) в Крконоших, Йизерскихоррах, Горах Столович а на Броумовске (Чешская республика, Польша) — минимум и пршитомность. Opera Corcontica 51 , 37–59 (2014).

Google ученый

54.

Кондрацкий Ю. Типы природных ландшафтов (географическая среда) Польши. Польский. Географический обзор 32 (Дополнение), 29–39 (1960).

Google ученый

55.

Jędrzejewski, W., Niedziałkowska, M., Mysłajek, R. W., Nowak, S. & Jędrzejewska, B.Выбор среды обитания волками Canis lupus на возвышенностях и в горах на юге Польши. Acta Theriol. 50 , 417–428, https://doi.org/10.1007/BF03192636 (2005).

Артикул Google ученый

56.

Уотерс, Дж. М., Фрейзер, К. И. и Хьюитт, Г. М. Основатель принимает все: процессы, зависящие от плотности, структурируют биоразнообразие. Trends Ecol. Evolut. 28 , 78–85, https: // doi.org / 10.1016 / j.tree.2012.08.024. (2013).

Артикул Google ученый

57.

Funk, W. C., Mckay, J. K., Hohenlohe, P. A. & Allendorf, F. W. Использование геномики для определения структур сохранения. Trends Ecol. Evol. 27 , 489–496, https://doi.org/10.1016/j.tree.2012.05.012 (2012).

Артикул PubMed PubMed Central Google ученый

58.

Palsbøll, P. J., Bérubé, M. & Allendorf, F. W. Идентификация единиц управления с использованием генетических данных популяций. Trends Ecol. Evol. 22 , 11–16, https://doi.org/10.1016/j.tree.2006.09.003 (2007).

Артикул PubMed Google ученый

59.

Тейлор Б. Л. и Дайзон А. Э. Сначала политика, затем наука: почему единицы управления, основанные исключительно на генетических критериях, не могут работать. Мол. Ecol. 8 (доп.1), S11 – S16, https://doi.org/10.1046/j.1365-294X.1999.00797.x (1999).

CAS Статья PubMed Google ученый

60.

Линнелл, Дж., Сальватори, В. и Бойтани, Л. Руководство по планам управления на уровне популяции крупных хищников в Европе. Инициатива по крупным хищникам для Европы. Отчет подготовлен для Европейской комиссии. Доступно на http://ec.europa.eu/environment/nature/conservation/species/carnivores/pdf/guidelines для управления на уровне популяции.pdf (2008).

61.

Boitani, L. Canis lupus . Красный список видов, находящихся под угрозой исчезновения МСОП 2018: e.T3746A133234888. http://dx.doi.org/10.2305/IUCN.UK.2018-2.RLTS.T3746A133234888.en. Загружено 05 января 2019. (2018).

62.

Boitani, L. et al. . Основные действия для крупных популяций хищников в Европе. Институт прикладной экологии (Рим, Италия). Отчет для Генерального директора по окружающей среде Европейской комиссии, Брюссель. (2015).

63.

Мориц, К. Д. «Эволюционно значимые единицы» для сохранения. Trends Ecol. Evol. 9 , 373–375, https://doi.org/10.1016/0169-5347(94)

-4 (1994).

CAS Статья PubMed Google ученый

64.

Jędrzejewski, W. et al. . Выбор добычи и рацион волков, относящийся к сообществам копытных и субпопуляциям волков в Польше. J. Mammal. 93 , 1480–1492, https: // doi.org / 10.1644 / 10-MAMM-A-132.1 (2012).

Артикул Google ученый

65.

Angelstam, P. et al. . Развитие зеленой инфраструктуры на восточной границе Европейского Союза: последствия дорожной инфраструктуры и утраты среды обитания в лесах. J. Environ. Управлять. 193 , 300–311, https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2017.02.017 (2017).

Артикул PubMed Google ученый

66.

Сея-Хассе, А., Борда-де-Агуа, Л., Грило, К. и Перейра, Х. М. Глобальное воздействие хищников на дороги. Glob. Ecol. Биогеогр. 26 , 592–600, https://doi.org/10.1111/geb.12564 (2017).

Артикул Google ученый

67.

Таберле П. и Буве Дж. Полиморфизм митохондриальной ДНК, филогеография и генетика сохранения бурого медведя Ursus arctos in. Europe. П. Рой.Soc. B-Biol. Sci. 255 , 195–200, https://doi.org/10.1098/rspb.1994.0028 (1994).

CAS Статья Google ученый

68.

Fumagalli, L., Taberlet, P., Favre, L. & Hausser, J. Происхождение и эволюция гомологичных повторяющихся последовательностей в контрольной области митохондриальной ДНК землероек. Мол. Биол. Evol. 13 , 31–46, https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.molbev.a025568 (1996).

CAS Статья PubMed Google ученый

69.

Франциско, Л. В., Лэнгстон, А. А., Меллерш, С. С., Нил, К. Л. и Острандер, Е. А. Класс высокополиморфных тетрануклеотидных повторов для генетического картирования собак. Мамм. Геном 7 , 359–362, https://doi.org/10.1007/s003359

4 (1996).

CAS Статья Google ученый

70.

Шибуя, Х., Коллинз, Б. К., Хуанг, Т. Х. М. и Джонсон, Г. С. Полиморфный (AGGAAT) (N) тандемный повтор в интроне собачьего гена фактора фон Виллебранда. Anim. Genet. 25 , 122–122 (1994).

CAS Статья Google ученый

71.

Neff, M. W. et al. . Карта генетического сцепления второго поколения домашней собаки, Canis knownis . Генетика 151 , 803–820 (1999).

CAS PubMed PubMed Central Google ученый

72.

Фредхольм, М.И Винтеро, А. К. Вариация коротких тандемных повторов внутри и между видами, принадлежащими к семейству Canidae . Мамм. Геном 6 , 11–18, https://doi.org/10.1007/Bf00350887 (1995).

CAS Статья Google ученый

73.

Seddon, J. Праймеры, специфичные для собак, для определения пола на молекулярном уровне с использованием тканевых или неинвазивных образцов. Консерв. Genet. 6 , 147–149 (2005).

Артикул Google ученый

74.

Таберле, П. и др. . Надежное генотипирование образцов с очень низким содержанием ДНК с помощью ПЦР. Nucleic Acids Res. 24 , 3189–3194 (1996).

CAS Статья Google ученый

75.

Scandura, M., Capitani, C., Iacolina, L. & Apollonio, M. Эмпирический подход для надежного микросателлитного генотипирования ДНК волка из множества неинвазивных источников. Консерв. Genet. 7 , 813–823, https: // doi.org / 10.1007 / s10592-005-9106-5 (2006).

CAS Статья Google ученый

76.

Пиколл, Р. и Смаус, П. Е. GenAlEx 6.5: генетический анализ в Excel. Популяционно-генетическое программное обеспечение для обучения и исследований — обновление. Биоинформатика 28 , 2537–2539, https://doi.org/10.1093/bioinformatics/bts460 (2012).

CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

77.

Ван Остерхаут, К., Хатчинсон, У. Ф., Уиллс, П. М. и Шипли, П. Микроконтроллер: программа для выявления и исправления ошибок генотипирования в микросателлитных данных. Мол. Ecol. Примечания. 4 , 535–538, https://doi.org/10.1111/j.1471-8286.2004.00684.x (2004).

CAS Статья Google ученый

78.

Goudet, J. FSTAT (версия 1.2): компьютерная программа для расчета F-статистики. J. Hered. 86 , 485–486 (1995).

Артикул Google ученый

79.

Линч М. и Ритланд К. Оценка попарного родства с молекулярными маркерами. Генетика 152 , 1753–1766 (1999).

CAS PubMed PubMed Central Google ученый

80.

Калиновски, С. Т., Тапер, М. Л. и Маршалл, Т. К. Пересмотр того, как компьютерная программа CERVUS учитывает ошибки генотипирования, увеличивает успех в установлении отцовства. Мол. Ecol. 16 , 1099–1106, https://doi.org/10.1111/j.1365-294X.2007.03089.x (2007).

Артикул PubMed PubMed Central Google ученый

81.

Jones, O. & Wang, J. COLONY: программа для определения отцовства и родства на основе данных мультилокусного генотипа. Мол. Ecol. Ресурс . 10 , 551–555. DOI: 0.1111 / j.1755-0998.2009.02787.x (2010)

82.

Pritchard, J.К., Стивенс, М. и Доннелли, П. Вывод о структуре популяции с использованием данных мультилокусного генотипа. Генетика 155 , 945–959 (2000).

CAS PubMed PubMed Central Google ученый

83.

Эрл, Д. А. и фон Холдт, Б. М. STRUCTURE HARVESTER: веб-сайт и программа для визуализации выходных данных STRUCTURE и реализации метода Эванно. Консерв. Genet. Ресурс. 4 , 359–361, https: // doi.org / 10.1007 / s12686-011-9548-7 (2012).

Артикул Google ученый

84.

Копельман, Н. М., Майзель, Дж., Якобссон, М., Розенберг, Н. А. и Мэйроуз, И. Клампак: программа для определения режимов кластеризации и выводов структуры популяции упаковки в K. Mol. Ecol. Ресурс. 15 , 1179–91, https://doi.org/10.1111/1755-0998.12387 (2015).

CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

85.

Rosenberg, N.A. DISTRUCT: программа для графического отображения структуры населения. Мол. Ecol. Примечания 4 , 137–138, https://doi.org/10.1046/j.1471-8286.2003.00566.x (2004).

Артикул Google ученый

86.

Якобссон, М. и Розенберг, Н. А. CLUMPP: программа сопоставления и перестановки кластеров для работы с переключением меток и мультимодальностью в анализе структуры популяции. Биоинформатика 23 , 1801–1806, https: // doi.org / 10.1093 / bioinformatics / btm233 (2007).

CAS Статья Google ученый

87.

Harris, LN, Moore, J.-S., Galpern, P., Tallman, RF & Taylor, EB. Географические влияния на мелкомасштабную иерархическую структуру населения северных канадских популяций анадромного арктического голца ( Salvelinus alpinus ). Environ. Биол. Рыбы. 97 , 1233–1252 (2014).

Артикул Google ученый

88.

Пиза, Г. и др. . Выявление иерархической генетической структуры популяции: пример огненной саламандры ( Salamandra salamandra ) в Северной Италии Ecol . Evol. 5 , 743–758, https://doi.org/10.1002/ece3.1335 (2015).

Артикул Google ученый

89.

Гийо, Г., Сантос, Ф. и Эступ, А. Анализ данных популяционной генетики с географической привязкой с помощью Geneland: новый алгоритм для работы с нулевыми аллелями и дружественный графический интерфейс пользователя. Биоинформатика 24 , 1406–1407 (2008).

CAS Статья Google ученый

90.

Гийо, Г. Популяционный генетический и морфометрический анализ данных с использованием R и программы Geneland. Доступно по адресу: http://www2.imm.dtu.dk/~gigu/Geneland/Geneland-Doc.pdf (2012)

91.

Jombart, T. adegenet: пакет R для многомерного анализа генетических маркеров . Биоинформатика. 24 , 1403–1405, https: // doi.org / 10.1093 / bioinformatics / btn129 (2008).

CAS Статья PubMed Google ученый

Расширение динамического диапазона с использованием обучения кумулятивной гистограмме для создания изображений с высоким динамическим диапазоном — Университет Йонсей

TY — JOUR

T1 — Расширение динамического диапазона с использованием обучения кумулятивным гистограммам для создания изображений с высоким динамическим диапазоном

AU — Jang, Hanbyol

AU — Bang, Kihun

AU — Jang, Jinseong

AU — Hwang, Dosik

N1 — Информация о финансировании: Работа частично поддержана компанией Samsung Electronics Co.Авторские права издателя: © 2013 IEEE. Авторские права: Copyright 2020 Elsevier B.V., Все права защищены.

PY — 2020

Y1 — 2020

N2 — В современных цифровых фотографиях большинство изображений имеют форматы с низким динамическим диапазоном (LDR), что означает, что диапазон интенсивности света от самого темного до самого яркого намного ниже диапазона что может быть воспринято человеческим глазом. Следовательно, чтобы визуализировать изображения как можно более естественно на устройствах, которые отображают их в формате с расширенным динамическим диапазоном (HDR), изображения LDR необходимо преобразовать в изображения HDR.Целью этого исследования была разработка адаптивного оператора обратного тонального отображения (iTMO), который может преобразовывать одиночное LDR-изображение в реалистичное HDR-изображение на основе искусственных нейронных сетей. В отличие от обычных алгоритмов iTMO, наша методика была разработана путем изучения сложной взаимосвязи между различными парными изображениями LDR-HDR, что позволило создавать практически достоверные изображения HDR из различных типов изображений LDR. Новый метод обучения называется кумулятивным обучением на основе гистограмм и обучением различию цветов.Превосходство нашей техники по сравнению с традиционными методами было оценено путем объективной оценки различных типов изображений LDR и HDR.

AB — В современных цифровых фотографиях большинство изображений имеют форматы с низким динамическим диапазоном (LDR), что означает, что диапазон интенсивности света от самого темного до самого яркого намного ниже диапазона, который может восприниматься человеческим глазом. Следовательно, чтобы визуализировать изображения как можно более естественно на устройствах, которые отображают их в формате с расширенным динамическим диапазоном (HDR), изображения LDR необходимо преобразовать в изображения HDR.Целью этого исследования была разработка адаптивного оператора обратного тонального отображения (iTMO), который может преобразовывать одиночное LDR-изображение в реалистичное HDR-изображение на основе искусственных нейронных сетей. В отличие от обычных алгоритмов iTMO, наша методика была разработана путем изучения сложной взаимосвязи между различными парными изображениями LDR-HDR, что позволило создавать практически достоверные изображения HDR из различных типов изображений LDR. Новый метод обучения называется кумулятивным обучением на основе гистограмм и обучением различию цветов.Превосходство нашей техники по сравнению с традиционными методами было оценено путем объективной оценки различных типов изображений LDR и HDR.

UR — http://www.scopus.com/inward/record.url?scp=85081562923&partnerID=8YFLogxK

UR — http://www.scopus.com/inward/citedby.url?scp=85081562923&partnerID=8Y

U2 — 10.1109 / ACCESS.2020.2975857

DO — 10.1109 / ACCESS.2020.2975857

M3 — Артикул

AN — ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ: 85081562923

VL — 8

EE3 — 9675000 EP — 9675000 EP — 38552

Доступ

JF — IEEE Access

SN — 2169-3536

M1 — 64

ER —

7.1.10 Обработка динамики — Цифровой звук и музыка

7.1.10.1 Регулировка и нормализация амплитуды

Одним из самых простых типов обработки звука является регулировка амплитуды — такая же простая вещь, как увеличение или уменьшение громкости. В аналоговом мире изменение громкости достигается за счет изменения напряжения аудиосигнала. В цифровом мире это достигается путем добавления или вычитания значений выборки в аудиопотоке — простая арифметика.

Важной формой обработки амплитуды является нормализация , которая влечет за собой увеличение амплитуды всего сигнала на равномерную пропорцию. Нормализаторы достигают этого, позволяя вам указать максимальный уровень сигнала, который вы хотите, в процентах или дБ и увеличивая амплитуды всех сэмплов в идентичной пропорции, так что самый громкий существующий сэмпл настраивается вверх или вниз до желаемого уровня. Это помогает максимально использовать доступные биты в звуковом сигнале, а также согласовывать уровни амплитуды для разных звуков.Имейте в виду, что это повысит уровень всего в вашем аудиосигнале, включая минимальный уровень шума.

Рисунок 7.12 Нормализатор от Adobe Audition

7.1.10.2 Сжатие и расширение динамики

[тег wpfilebase = идентификатор файла = 141 tpl = дополнение /]

Динамическая обработка относится к любому виду обработки, которая изменяет динамический диапазон аудиосигнала путем его сжатия или расширения. Как объяснялось в главе 5, динамический диапазон — это измерение воспринимаемой разницы между самой громкой и самой тихой частями аудиосигнала.{n-1}} {1/2} \ right) dB $$ дает вам верхний предел динамического диапазона цифрового аудиосигнала, но конкретный сигнал может не занимать этот полный диапазон. У вас может быть сигнал, в котором нет большой разницы между самой громкой и самой тихой частями, например, разговор между двумя людьми, говорящими примерно на одном уровне. С другой стороны, у вас может быть запись симфонии Рахманинова с очень широким динамическим диапазоном. Или вы можете готовить фоновое звуковое окружение для живого выступления.В конечном итоге вы можете обнаружить, что хотите изменить динамический диапазон, чтобы он лучше соответствовал целям записи или живого выступления. Например, если вы хотите, чтобы звук был менее навязчивым, вы можете сжать динамический диапазон, чтобы не было такого резкого эффекта от внезапной разницы между тихой и громкой частью.

В динамической обработке существуют две основные возможности — сжатие и расширение, каждая из которых может выполняться в направлении вверх или вниз (рисунок 7.13). Как правило, компрессия ослабляет более высокие амплитуды и усиливает более низкие, в результате чего разница в уровнях между громкими и тихими частями уменьшается, что снижает динамический диапазон. Расширение обычно увеличивает высокие амплитуды и ослабляет более низкие, что приводит к увеличению динамического диапазона. Если быть точным:

• Сжатие вниз ослабляет сигналы, превышающие заданный порог, не изменяя сигналы ниже порогового значения. Это уменьшает динамический диапазон.
• Сжатие вверх усиливает сигналы ниже заданного порога, не изменяя сигналы выше порогового значения. Это уменьшает динамический диапазон.
• Расширение вниз ослабляет сигналы ниже заданного порога, не изменяя сигналы выше порогового значения. Это увеличивает динамический диапазон.
• Расширение вверх усиливает сигналы, превышающие заданный порог, не изменяя сигналы ниже порогового значения. Это увеличивает динамический диапазон.

Общие параметры, которые могут быть установлены при динамической обработке, — это порог, время атаки и время восстановления. Порог — это предел амплитуды входного сигнала, который запускает сжатие или расширение. (Тот же порог запускает деактивацию сжатия или расширения, когда он проходит в другом направлении.) Время атаки — это количество времени, отведенное для увеличения или уменьшения общей амплитуды, которое должно быть достигнуто после запуска сжатия или расширения.Время восстановления — это количество времени, отведенное для «выключения» динамической обработки и достижения уровня, при котором усиление или ослабление больше не применяется к входному сигналу.

Рис. 7.13 Сжатие и расширение динамики.

Adobe Audition имеет динамический процессор с большим количеством элементов управления. Управление большинством динамических процессоров проще — например, разрешено только сжатие, при этом пороговые значения применяются только к сжатию вниз.Процессор Audition позволяет настраивать сжатие и расширение и имеет графическое представление, поэтому он хорошо иллюстрирует все возможности динамики.

На рис. 7.14 показаны два вида динамического процессора Audition, графическое и традиционное, с настройками для сжатия вниз и вверх. Эти два представления предоставляют одинаковую информацию, но в разной форме.

В графическом представлении необработанный входной сигнал расположен по горизонтальной оси, а обработанный входной сигнал — по вертикальной оси.Традиционный взгляд показывает, что все, что выше -35 dBFS, должно быть сжато с соотношением 2: 1. Это означает, что уровень сигнала выше -35 dBFS должен быть уменьшен на 1/2. Обратите внимание, что в графическом представлении наклон части линии над входным значением -35 dBFS равен ½. Этот наклон дает ту же информацию, что и настройка 2: 1 в традиционном представлении. С другой стороны, соотношение 3: 1, связанное с порогом -55 дБFS, указывает на то, что для любого входного сигнала ниже -55 дБFS разница между сигналом и -55 дБFS должна быть уменьшена до 1/3 исходной величины.Когда любой порог пройден (-35 или -55 дБ полной шкалы), время атаки (указанное на отдельной панели, не показанной) определяет, сколько времени требуется компрессору для достижения целевого затухания или повышения. Когда входной сигнал возвращается между значениями -35 dBFS и -55 dBFS, время восстановления определяет, сколько времени потребуется процессору, чтобы прекратить применение сжатия.

Рисунок 7.14. Обработка динамики в Adobe Audition, нисходящее и восходящее сжатие

На рисунке 7 показан более простой компрессор — один из плагинов ARDOR LADSPA.15. В дополнение к регуляторам атаки, восстановления, порога и соотношения, этот компрессор имеет настройки радиуса изгиба и усиления компенсации. Радиус колена позволяет формировать атаку сжатия не линейно, обеспечивая потенциально более плавный переход, когда она начинается. Настройка усиления макияжа (часто называемая просто усилением ) позволяет вам усилить все выходной сигнал после применения всех остальных обработок.

Рисунок 7.15 Плагин SC1 Compressor для Ardor

7.1.10.3 Ограничение и стробирование

[в сторону] Лимитер можно представить как компрессор со степенью сжатия от бесконечности до 1. См. Следующий раздел о динамическом сжатии. [/ В стороне]

Ограничитель — это инструмент, который предотвращает превышение амплитуды сигнала заданного уровня. Лимитеры часто применяются на мастер-шине, обычно после фейдера. На рисунке 7.16 показан плагин LADSPA Fast Lookahead Limiter. Регулятор входного усиления позволяет вам увеличить входной сигнал до того, как он будет проверен ограничителем.Этот ограничитель смотрит вперед во входном сигнале, чтобы определить, собирается ли он превысить предел, и в этом случае сигнал ослабляется на величину, необходимую, чтобы вернуть его в пределы. Предварительный просмотр позволяет ослабить почти мгновенно, и, таким образом, нет времени атаки. Время восстановления показывает, сколько времени потребуется, чтобы вернуться к нулевому ослаблению, когда ограничение текущей амплитуды сигнала больше не требуется. Вы можете наблюдать за этой работой в реальном времени, посмотрев на ползунок затухания справа, который подпрыгивает вверх и вниз по мере того, как ограничение вступает в силу.

Рисунок 7.16. Подключаемый модуль Limiter LADSPA

Логический элемент позволяет входному сигналу проходить, только если он превышает определенный порог. Жесткий вентиль имеет только настройку порога, обычно уровень в дБ, выше или ниже которого включается эффект. Другие ворота позволяют вам установить время атаки, удержания и спуска, чтобы повлиять на открытие, удержание и закрытие ворот (рис. 7.18). Гейтс иногда используется для ударных или других инструментов, чтобы сделать их атаки более резкими и уменьшить утечку от других инструментов, непреднамеренно захваченных в этом звуковом сигнале.

Рисунок 7.18 Шлюз (Logic Pro)

Шумовой вентиль — это специально разработанный вентиль, который предназначен для уменьшения посторонних шумов в сигнале. Если минимальный уровень шума оценивается, например, в -80 дБ полной шкалы, то порог может быть установлен таким образом, что все, что тише этого уровня, блокируется и эффективно передается как тишина. Управление гистерезисом на шумовом затворе указывает, что существует пороговая разница между открытием и закрытием затвора. В шумоподавлении на рисунке 7.18, порог -50 дБ и установка гистерезиса -3 дБ показывают, что гейт закрывается при -50 дБ полной шкалы и снова открывается при -47 дБ полной шкалы. Элементы управления боковой цепью позволяют некоторому сигналу, отличному от основного входного сигнала, определять, когда входной сигнал стробируется. Сигнал боковой цепи может привести к закрытию ворот, основываясь только на амплитудах только высоких частот (верхний срез) или низких частот (нижний срез).

В практическом смысле нет реальной разницы между затвором и затвором шума. Распространенное заблуждение состоит в том, что шумовые ворота могут использоваться для удаления шума в записи.На самом деле все, что они действительно могут сделать, это отключить звук или уменьшить уровень шума, когда присутствует только шум. Как только какая-либо часть сигнала превышает порог стробирования, весь сигнал пропускается через затвор, включая шум. Тем не менее, это может быть очень эффективным для очистки звука между словами или фразами на вокальной дорожке или снижения общего уровня шума, когда у вас есть несколько дорожек с активными областями, но без реального сигнала, возможно, во время инструментального соло.

Рисунок 7.18 Шумоподавитель (Logic Pro)

методов расширения динамического диапазона и…

I Методы для динамического диапазона расширения и Повышение отношения сигнал / шум в эластографии EE Konofagoul’2, SK Alaml, I. Ophir ‘.’ и T. Krouskop ‘Ультразвуковая лаборатория, Отделение радиологии, Медицинская школа Техасского университета, Хьюстон, Техас 77030 2 Кафедра электротехники, Хьюстонский университет, Хьюстон, Техас 77204 ‘Кафедра физической медицины и реабилитации, Медицинский колледж Бейлора, Хьюстон, Техас 77030 Резюме Обсуждаются два метода увеличения динамический диапазон и увеличивает отношение сигнал / шум при эластографии (SNR,).Один метод использует переменные приложенные деформации для увеличения и эластографического динамического диапазона путем выбора оценок деформации с самым высоким SNR из множества оценок деформации. Второй — это совершенно новый модуль оценки, который оценивает деформацию с помощью итеративного алгоритма временного растяжения оконного эхо-сигнала RF после сжатия. Мы исследуем эти методы с помощью 2D моделирования методом конечных элементов и полученных экспериментальных фильтров деформации.Наконец, показано, что комбинация этих двух методов позволяет получить эластограмму с более высоким динамическим диапазоном, а также SNk. Введение. Было показано, что эластография выявляет повреждения и опухоли in vitro и in vivo [I]. Этот метод также может потенциально способствовать диагностике этих обнаруженных поражений. Эластография — это метод, который включает в себя получение и обработки ультразвуковых эхосигналов для e и после сжатия, чтобы оценить осевую деформацию, возникающую в ткани [ 2].Осевая деформация обычно оценивается путем вычисления осевого градиента оценок смещения (метод градиента). Поскольку эластография включает внешнее сжатие ткани, обнаружение повреждений груди является подходящим методом эластографии. Грудь — очень неоднородная ткань. Он может содержать жировую, фиброзную, гл и улярную и опухолевую ткань. Здесь для e жесткость этих структур может составлять несколько порядков величины.В таблице I перечислены некоторые значения жесткости, экспериментально обнаруженные в различных тканях груди. Между самыми мягкими (жирными) и самыми твердыми (скиррозная карцинома) структурами груди динамический диапазон жесткости в груди может достигать 31 дБ. Эластография использует оператор градиента для оценки деформации от смещения. Независимо от того, используется ли однократное сжатие [Z] или многократное сжатие [3,4], для получения эластограмм используется фиксированная приложенная деформация. Различные источники шума могут исказить эти оценки деформации.Когда деформация ткани мала, шум r и om в оценках деформации может быть сопоставим с оценками деформации, что приводит к низкому SNk. С другой стороны, h и , при более высоких деформациях, декорреляция сигнала из-за де образования ограничивает SNk в оценках деформации. Эти эффекты в сочетании ограничивают эластографический динамический диапазон верхней границей 15-20 дБ, оцененной путем вычисления ширины 6 дБ деформационного фильтра (SF), теоретического дескриптора верхней границы средства оценки деформации на для mance in elastography [5] W: Лабораторные измерения тканей груди in vitro. I Breast Tissue. для e, эластограмма, полученная с использованием оператора градиента и фиксированного приложенная деформация не может покрыть требуемый эластографический динамический диапазон, по крайней мере, в ткани груди.В этой статье мы описываем, как два метода: переменная прикладываемая деформация [6] и методы адаптивного растяжения [7] могут быть использованы для преодоления этого ограничения. Оба эти метода подробно описаны в другом месте. В этой статье делается попытка оценить вклад каждого метода ( и их комбинации) в увеличение и эластографического динамического диапазона и усиления сигнала к -шум. Методы Метод переменных прикладываемых деформаций основан на том факте, что увеличение и динамического диапазона прикладываемых деформаций можно использовать для увеличения эластографического динамического диапазона, т. е. DR , + DR, = DR ,, (1) 0-7803-4153-8 / 97 / 10,00 долл. США 0 1997 IEEE 1997 IEEE ULTRASONICS SYMPOSIUM — 1157

Как использовать Обработка динамики: начало работы с компрессорами, затворами и др.

Аудиосигналы имеют очень широкое отношение пикового уровня к среднему уровню сигнала, иногда называемое динамическим диапазоном, которое представляет собой разницу между самым громким и самым тихим уровнями.Это может создать проблемы как в живом, так и в записывающем окружении при каскадировании усиления сигнала, потому что, когда применяется достаточное усиление для адекватного захвата самого тихого уровня, пиковый сигнал может вызвать перегрузку звуковой цепи, что приведет к искажению сигнала. Обработка динамики — это процесс изменения динамического диапазона аудиоисточника, чтобы упростить его включение в общий микс. Распространенные типы динамических процессоров включают:

• Компрессор. Компрессор — это тип усилителя, в котором коэффициент усиления зависит от уровня сигнала, проходящего через него.Вы можете установить максимальный уровень, через который компрессор может пройти, тем самым вызывая автоматическое снижение усиления выше некоторого заранее определенного уровня сигнала, также известного как «порог». Пунш, кажущаяся громкость и присутствие — вот лишь три из многих терминов, используемых для описания эффектов сжатия.
• Ограничители. Подобно компрессору, лимитер — это усилитель, который ограничивает верхний динамический диапазон сигнала до определенного порога. В отличие от компрессора, который работает постепенно, чтобы уменьшить сигнал, лимитер предотвращает практически любое увеличение усиления на верхнем конце динамического диапазона.
• Расширители. Расширители увеличивают динамический диапазон сигнала после того, как сигнал пересекает пороговое значение. Есть два основных типа расширения: динамическое и нисходящее.
• Шумовые ворота. Шумоподавитель помогает уменьшить нежелательные звуки, позволяя слышать сигнал только после того, как он превышает определенную амплитуду.

PreSonus собрал это краткое руководство, чтобы ответить как на часто задаваемые вопросы, так и объяснить терминологию динамики

Динамический диапазон можно определить как соотношение между максимально возможным уровнем звука и минимально возможным уровнем.Например, если процессор заявляет, что максимальный входной уровень до искажения составляет +24 дБн, а минимальный уровень шума на выходе составляет -92 дБн, то общий динамический диапазон процессора составляет 116 дБ (24 + 92 = 116 дБ).

Некоторые стили музыки намного более динамичны, чем другие. Например, средний динамический диапазон оркестрового исполнения может варьироваться в среднем от -50 дБн до +10 дБн. Это соответствует динамическому диапазону 60 дБ. Хотя 60 дБ может показаться не большим динамическим диапазоном, посчитайте, и вы обнаружите, что +10 дБн в 1000 раз громче, чем -50 дБн!

Рок-музыка, с другой стороны, имеет гораздо меньший динамический диапазон: обычно от -10 дБн до +10 дБн, или 20 дБ.Это делает микширование различных сигналов рок-исполнения гораздо более утомительной задачей, потому что разница в уровнях между инструментами гораздо более тонкая, поэтому простое использование фейдеров для балансировки микса не решит проблему в одиночку.

Сжатие

Компрессоры

обычно используются для многих аудиоприложений и работают, понижая самый верхний динамический диапазон сигнала до установленного порога. Как только сигнал превысит этот порог, компрессор включится и уменьшит его на заданную величину.Компрессоры также позволяют инженеру определять, насколько быстро будет задействовано снижение усиления и насколько медленно оно будет отпускаться.

Сжатие уменьшает величину, на которую может увеличиваться выходной уровень сигнала относительно входного уровня. Это полезно для уменьшения динамического диапазона инструмента или вокала, что позволяет избежать искажения вывода. Он также помогает в процессе микширования, уменьшая количество изменений уровня, необходимых для конкретного инструмента.

Насколько сильно компрессор снижает сигнал, определяется двумя параметрами: отношением и порогом.Коэффициент 2: 1 или меньше считается умеренным сжатием, уменьшая выходной сигнал в два раза для сигналов, которые превышают порог сжатия. Коэффициенты выше 10: 1 считаются жесткими ограничениями. Предполагая номинальный уровень входного сигнала, при понижении порога сжатия большая часть входного сигнала сжимается.

Итак, как помогает сжатие?

Возьмем для примера вокальное исполнение, которое обычно имеет широкий динамический диапазон. Переходные процессы — это обычно самые громкие части любого инструмента, но они могут выходить далеко за пределы среднего уровня вокального сигнала.Это означает, что уровень меняется непрерывно и резко. Эта проблема усугубляется тем, что многие вокалисты передвигаются перед микрофоном во время выступления, из-за чего выходной уровень неестественно меняется вверх и вниз.

Одно из решений этой проблемы известно как «управление фейдером». Как следует из названия, это означает, что звукорежиссер постоянно держит палец на фейдере канала, отслеживая уровень, чтобы гарантировать, что он никогда не будет слишком тихим или слишком громким. Хотя это решение может работать, если у вас есть очень внимательный звукорежиссер, который занимается только одним или двумя каналами, это не лучшее решение для сложного микширования.Здесь в дело вступает компрессор.

Компрессор автоматически регулирует усиление без изменения тонкостей исполнения, исправляя эту проблему, уменьшая громкие звуки до уровня, достаточного для совместимости с общей производительностью.

Допустим, вы микшируете рок со средним динамическим диапазоном 20 дБ (от -10 дБн до +10 дБн). Вы хотите добавить в микс несжатый вокал. Средний динамический диапазон несжатого вокала составляет около 40 дБ, от тихих -30 дБн до +10 дБн.Отрывки с уровнем +0 dBu и выше будут довольно четко слышны в миксе. Однако пассажи с уровнем -20 дБн и ниже никогда не будут слышны из-за шума остальной части микса. В этой ситуации можно использовать компрессор для уменьшения (сжатия) динамического диапазона вокала до примерно 10 дБ (от 0 дБн до +10 дБн). В этом динамическом диапазоне более тихие аспекты исполнения по-прежнему значительно превышают нижний уровень микса, а более громкие фразы не заглушают микс, позволяя вокалу «сидеть на дорожке».”

То же самое можно сказать о любом инструменте в миксе. У каждого инструмента есть свое место, и хороший компрессор может помочь звукорежиссеру создать общую смесь. Например, бас-барабан может затеряться в стене электрогитар. Независимо от того, насколько повышен уровень, басовый барабан остается потерянным в «грязи». Прикосновение к компрессии может усилить звук бас-барабана, позволяя ему пробивать, не поднимая уровень вверх. Соло-гитара может казаться замаскированной ритм-гитарами.Компрессия может заставить ваш лидер взлететь над дорожкой, не проталкивая фейдер сквозь крышу. Бас-гитару бывает сложно записать. Последовательный уровень с хорошей атакой может быть достигнут с помощью правильной компрессии, что придает басу мощь, необходимую для воспроизведения низа микса.

Из-за этого большинству инструментов требуется некоторая форма компрессии, часто очень тонкая, чтобы правильно слышать в миксе. Конечно, если инструмент идеально вписывается в микс без компрессии, не связывайтесь с ним.Но в большинстве случаев он вам понадобится.

Сверхкомпрессия: когда слишком много — значит слишком много

Хорошо спроектированный и правильно настроенный компрессор не должен быть слышен — если, конечно, это сделано специально для эффекта, но это уже другая статья.

Слишком сильная компрессия может нарушить акустический динамический отклик выступления. Более того, некоторые люди используют сильную компрессию, чтобы сделать свой микс как можно более громким, имитируя то, что они слышат по радио, но лучшие профессионалы обычно получают этот эффект путем тщательной компрессии во время мастеринга, а не во время трекинга и сведения.

Если вы используете много компрессии в ваших треках и миксе, вы можете уменьшить динамический диапазон до такой степени, что вы не предоставили мастеринг-инженеру достаточно гибкости. Так что используйте сжатие часто, но не переусердствуйте, если вы не делаете это как эффект. Вы все еще хотите, чтобы ваш микс «дышал». Если кажется, что он поднимается до одного уровня и остается там, не двигаясь, вы, вероятно, слишком сильно подавили свои сигналы.

Боковое подключение компрессора

Сайдчейн компрессора позволяет снизить уровень одного источника входного сигнала, чтобы освободить место для другого.Это особенно полезно в прямом эфире или в приложениях, где музыка и комментарии воспроизводятся одновременно. В записывающих приложениях это обычно достигается за счет тщательной автоматизации уровня. Сайдчейн компрессора позволяет достичь аналогичного результата без необходимости использовать фейдеры. По этой причине микшеры StudioLive® Series III и Studio One® обеспечивают сайдчейн.

Ниже приведены два наиболее распространенных варианта использования:

• Dialogue Ducking. Это, вероятно, наиболее известное приложение для сайдчейна компрессора.Рассмотрим обычную ситуацию в Доме Поклонения, когда пастор ведет медитацию, пока играет пианино или заранее записанная музыка. Примените компрессор к музыкальной стереодорожке с довольно низким порогом, высоким коэффициентом, быстрой атакой и длительным временем восстановления, используя канал микрофона пастора в качестве ключевого источника для компрессора. Теперь компрессор будет реагировать на колебания уровня микрофона пастора, позволяя музыке естественным образом подниматься и опускаться в противовес речевому образцу.
• Извлечение барабана. В некоторых случаях синтезаторная басовая линия или загруженная партия бас-гитары мешают присутствию бас-барабана и звучат в миксе. Для этого приложения вы примените компрессор к бас-каналу, используя канал бас-барабана в качестве ключевого источника, позволяя бас-бочке пробивать басовую линию.

Компоненты компрессора

• Атака. Устанавливает скорость, с которой компрессор воздействует на входной сигнал.Медленное время атаки позволяет начальному компоненту сигнала (обычно называемому начальным переходным процессом) проходить без сжатия, тогда как быстрое время атаки запускает сжатие немедленно, когда сигнал превышает пороговое значение.
• Автоматический режим. Фиксирует время атаки и восстановления в соответствии с предварительно запрограммированной кривой. Каждый цифровой микшер StudioLive предлагает эту функцию, помогая упростить сжатие как для новичков, так и для раздраженных профессиональных пользователей.
• Степень сжатия. Коэффициент устанавливает крутизну сжатия, которая является функцией выходного уровня в зависимости от входного уровня. Например, если у вас установлено соотношение 2: 1, любые уровни сигнала выше порогового значения будут сжаты с соотношением 2: 1. Это означает, что на каждые 2 дБ повышения уровня выше порогового значения мощность компрессора будет увеличиваться только на 1 дБ.
• Жесткое / мягкое колено. При сжатии жесткого перегиба уменьшение усиления, применяемое к сигналу, происходит, как только сигнал превышает уровень, установленный пороговым значением.При компрессии с мягким изгибом начало уменьшения усиления происходит постепенно после того, как сигнал превысил пороговое значение, создавая более музыкальный отклик (для некоторых).
• Упреждающее сжатие . Некоторые цифровые компрессоры могут анализировать то, что они собираются обработать («смотреть вперед»), и могут помещать время атаки прямо в начало — или даже раньше — звука, что приводит к нулевому времени атаки. Это отлично подходит для улавливания нежелательных переходных процессов, но его следует использовать с осторожностью, чтобы не удалить нежелательные переходные процессы, такие как атака малого барабана.Из-за количества вычислительной мощности, необходимой для этого анализа, предварительные компрессоры чаще всего встречаются в виде надстроек, таких как PreSonus Channel Strip, Compressor, Multiband Dynamics и Tricomp plug-ins для Studio One.
• Усиление макияжа. При сжатии сигнала уменьшение усиления обычно приводит к общему ослаблению уровня. Регулятор усиления позволяет восстановить эту потерю уровня и отрегулировать громкость до уровня предварительной компрессии (при желании).
• Выпуск. Устанавливает время, необходимое компрессору для возврата к нулю уменьшения усиления (без уменьшения усиления) после перехода ниже порога компрессии. Очень короткое время восстановления может привести к прерывистому или «дергающемуся» звуку, особенно при сжатии инструментов с большим количеством низкочастотных компонентов, таких как бас-гитара. Очень долгое время восстановления может привести к чрезмерно сжатому или «сдавленному» звуку. Однако все диапазоны выпуска могут быть полезны, и вам следует поэкспериментировать, чтобы ознакомиться с различными звуковыми возможностями
• Порог. Когда амплитуда (уровень) сигнала превышает пороговое значение, включается компрессор. При понижении порога компрессия начинается с более низкой амплитуды (громкости) и дополнительно ограничивает динамический диапазон сигнала.

Настройки сжатия: начальные точки

Ниже приведены предустановки сжатия, которые использовались в популярном, но снятом с производства PreSonus BlueMax. Мы включили их в качестве отправной точки для начала.

вокал

Мягкий. Это легкая компрессия с низким коэффициентом сжатия для баллад, обеспечивающая более широкий динамический диапазон. Это хорошо для живого использования. Эта настройка помогает вокалу «сидеть в треке».

Порог	Соотношение	Атака	Выпуск
-8,2 дБ	1,8: 1	0,002 мс	38 мс

---

Средний. У этого параметра больше ограничений, чем у параметра «Мягкое сжатие», что обеспечивает более узкий динамический диапазон. Он больше сдвигает вокал в миксе.

Порог	Соотношение	Атака	Выпуск
-3,3 дБ	2,8: 1	0,002 мс	38 мс

---

Крикун. Этот параметр предназначен для громкого вокала. Это довольно жесткая настройка компрессии для вокалиста, который много и выключается из микрофона. Это ставит голос «тебе в лицо».

Порог	Соотношение	Атака	Выпуск
-1,1 дБ	3,8: 1	0,002 мс	38 мс

---

Ударный

Малый барабан / бас-барабан. Эта настройка разрешает прохождение первого переходного процесса и сжимает остальную часть сигнала, обеспечивая резкий «щелчок» впереди и более длительное освобождение.

Порог	Соотношение	Атака	Выпуск
-2,1 дБ	3,5: 1	78 мс	300 мс

---

Левый / правый (стерео) накладные расходы. Низкое соотношение и порог в этой настройке дают «жирный» контур для выравнивания звука от накладных микрофонов ударных. Низкие частоты увеличены, и общий звук более присутствующий и менее окружающий. Вы получаете больше «стрелы» и меньше «места».

Порог	Соотношение	Атака	Выпуск
-13,7 дБ	1,3: 1	27 мс	128 мс

---

Грифельные инструменты

Бас-гитара. Быстрая атака и медленное восстановление в этой настройке усиливают электрический бас и дают вам контроль над более стабильным уровнем.

Порог	Соотношение	Атака	Выпуск
-4,4 дБ	2,6: 1	45,7 мс	189 мс

---

Акустическая гитара. Эта настройка подчеркивает атаку акустической гитары и помогает поддерживать равномерный уровень сигнала, предотвращая исчезновение акустической гитары в дорожке.

Порог	Соотношение	Атака	Выпуск
-6,3 дБ	3,4: 1	1471 мс	400 мс

---

Электрогитара. Это настройка для ритм-гитары «кранч». Медленная атака помогает ближе познакомиться с электрической ритм-гитарой и придает мощь вашему кранчу.

Порог	Соотношение	Атака	Выпуск
-0,1 дБ	2,4: 1	26 мс	1471 мс

---

Клавиатуры

Фортепиано. Это специальная настройка для равномерного распределения по клавиатуре. Он разработан, чтобы помочь ровно поднять верх и низ акустического пианино. Другими словами, это помогает слышать левую руку вместе с правой.

Порог	Соотношение	Атака	Выпуск
-10,8 дБ	1,9: 1	108 мс	112 мс

---

Synth. Быстрая атака и отпускание в этой настройке можно использовать для ударов рогом синтезатора или для басовых линий, играемых на синтезаторе.

Порог	Соотношение	Атака	Выпуск
-11,9 дБ	1,8: 1	0,002 мс	85 мс

---

Оркестровый. Используйте этот параметр для струнных пэдов и других типов синтезируемых оркестровых партий. Это уменьшит общий динамический диапазон для более легкого размещения в миксе.

Порог	Соотношение	Атака	Выпуск
3,3 дБ	2,5: 1	1,8 мс	50 мс

---

Стерео микс

Стерео ограничитель. Как следует из названия, это установка жесткого лимитера, или «кирпичной стены», идеальная для управления уровнем на двухдорожечной микшерной деке или стереовыходе.

Порог	Соотношение	Атака	Выпуск
5,5 дБ	7,1: 1	0,001 мс	98 мс

---

Контур. Этот параметр делает основной микс жирнее.

Порог	Соотношение	Атака	Выпуск
-13,4 дБ	1,2: 1	0,002 мс	182 мс

---

Эффекты

Сожмите. Это динамическая компрессия для сольной работы, особенно для электрогитары.Это дает вам гладкий звук «Tele / Strat». Это настоящая классика.

Порог	Соотношение	Атака	Выпуск
-4,6 дБ	2,4: 1	7,2 мс	471 мс

---

Насос. Это настройка, позволяющая заставить компрессор «накачивать» желаемым образом.Этот эффект хорош для малых барабанов, так как увеличивает длину переходного процесса за счет увеличения сигнала после начального пика.

Порог	Соотношение	Атака	Выпуск
0 дБ	1,9: 1	1 мс	0,001 мс

---

Ограничители

На простейшем уровне ограничитель — это компрессор, который настроен на предотвращение любого повышения уровня сигнала выше порога.Например, если у вас установлена ​​ручка порога на 0 дБ, а коэффициент полностью повернут по часовой стрелке, компрессор становится ограничителем на 0 дБ, так что выходной сигнал не может превышать 0 дБ независимо от уровня входного сигнала. Обычно степень сжатия 10: 1 считается ограничивающей.

Настоящий аналоговый ограничитель пиков — это не просто компрессор с высоким коэффициентом сжатия. Схема детектора компрессора обычно предназначена для определения среднеквадратичных или средних уровней, поэтому переходные пики обычно превышают пороговый уровень компрессора.Истинный ограничитель пиков использует схему детектора, которая реагирует на пиковые уровни энергии и, таким образом, реагирует быстрее.

Шумовые ворота

Шумоподавление — это процесс удаления нежелательных звуков из сигнала путем ослабления всех сигналов ниже установленного порога. Как описано, гейт работает независимо от аудиосигнала после «срабатывания» сигналом, пересекающим пороговое значение гейта. Ворота будут оставаться открытыми, пока сигнал выше порога. Как быстро ворота открываются, чтобы пропустить «хороший» сигнал, определяется временем атаки.Как долго ворота остаются открытыми после того, как сигнал опустился ниже порогового значения, определяется временем удержания. Скорость закрывания ворот определяется выпуском. Насколько гейт ослабляет нежелательный сигнал в закрытом состоянии, определяется диапазоном.

Изначально шумоподавители

были разработаны для устранения посторонних шумов и нежелательных артефактов из записи, таких как шипение, грохот или переходные процессы от других инструментов в комнате. Поскольку шипение и шум не такие громкие, как звук записываемого инструмента, правильно настроенный гейт позволит пройти только предполагаемому звуку; громкость всего остального снижена.Это не только удалит нежелательные артефакты, но и добавит четкости и ясности желаемому звуку. Это очень популярное приложение для шумовых гейтов, особенно с ударными инструментами, поскольку оно добавляет ударности или «сжимает» ударный звук и делает его более выраженным.

Рассмотрим пример сжатого вокала, который мы привели ранее; Теперь у вас есть динамический диапазон 20 дБ для вокального канала. Проблемы возникают, когда шум или инструменты (кондиционер, громкий барабанщик и т. Д.) На заднем плане вокального микрофона становятся более слышимыми после увеличения нижнего предела динамического диапазона.Вы можете попытаться заглушить вокал между фразами, чтобы удалить нежелательные звуки; однако это, вероятно, закончится плачевно. Лучше использовать шумоподавитель. Порог шумового гейта может быть установлен в нижней части динамического диапазона вокала, скажем -10 дБн, чтобы гейт перекрывал нежелательные сигналы между фразами.

Шумовые гейты также часто используются на ударных. Если вы когда-либо микшировали живой звук, вы знаете, что тарелки могут создавать проблемы, просачиваясь через том-микрофоны.Как только вы добавляете некоторые высокие частоты, чтобы добиться от тома некоторой отдачи, тарелки вылетают из строя, отправляя рупорные динамики на ваших громкоговорителях на небольшую орбиту. Если вы отключите эти том-микрофоны, чтобы тарелки больше не звенели сквозь них, это даст вам огромный импульс в очищении всего микса.

Сайдчейн и фильтрация ключей с помощью шлюза

Некоторые шумоподавители, например, на цифровых микшерах StudioLive, позволяют вам установить частоту, с которой будет открываться гейт. Установка определенной частоты в дополнение к определенному уровню децибел обеспечивает большее формирование звука.Правильно установленный ключевой фильтр на гейте может значительно улучшить общее качество звука микса.

Например, если вы вставляете гейт в микрофон малого барабана, вы можете получить достаточно звука из бочки, чтобы открыть гейт. Здесь может пригодиться ключевой фильтр. Установив ключевой фильтр на частоту, на которой резонирует малый барабан, вы можете настроить гейт так, чтобы он открывался только при ударе по малому барабану. Это отфильтрует все посторонние шумы и даст вашему малому барабану больше присутствия, чтобы пробить микс с большей отдачей.

Ключевой фильтр на микшерах StudioLive обеспечивает дополнительное управление, позволяя вам запускать его по выбранному каналу или сигналу шины или путем присоединения его к другому каналу и использования его сигнала в качестве источника. Это позволяет вам выбрать другой канал в качестве источника запуска для ключевого фильтра StudioLive Gate. Сайдчейнинг имеет множество применений, два из самых распространенных:

• Усильте ритм-секцию . Вы можете использовать боковой ключевой фильтр, чтобы усилить ритм-секцию, подключив канал бас-барабана к каналу баса и настроив гейт на открытие с частотой бочки.Это в сочетании с быстрой атакой и отпусканием сделает вашу ритм-секцию более связной. Увеличьте время расслабления, чтобы ослабить ощущение. Обратите внимание, что хотя подключение бас-барабана к бас-каналу может усилить хорошую ритм-секцию и сделать их звучание еще лучше, это не исправит проблемы с синхронизацией и фактически усилит их, если ваш бас-гитарист и барабанщик не в кармане. .
• Ритмический эффект. Еще одно прекрасное применение сайдчейна — это эффект при производстве EDM.Попробуйте связать барабанную петлю с устойчивым источником, например пэдами или струнными. Таким образом, каждый раз, когда удар барабана запускает ключевой фильтр, ваш сустейн-источник будет слышен. Между попаданиями этот источник будет отключен. Игра с атакой и отпусканием превратит этот эффект из ритмичного пульса в прерывистое заикание.

Компоненты шумоподавителя

• Атака. Время атаки ворот устанавливает скорость, с которой ворота открываются. Высокая скорость атаки имеет решающее значение для ударных инструментов, тогда как такие сигналы, как вокал и бас-гитара, требуют более медленной атаки.Слишком быстрая атака на этих медленно нарастающих сигналах может вызвать артефакт в сигнале, который будет слышен как щелчок. Все ворота могут щелкать при открытии, но правильно установленные ворота никогда не щелкают.
• Удерживать. Время удержания используется для того, чтобы шлюз оставался открытым в течение фиксированного периода после того, как сигнал упадет ниже порога стробирования. Это может быть очень полезно для таких эффектов, как gated snare, когда гейт остается открытым после удара по малому в течение времени удержания, а затем внезапно закрывается.
• Ключевой фильтр. Key Filter — это фильтр с переменной частотой, который позволяет удалять проблемные частоты из сигнала запуска гейта. Предположим, вы хотите установить гейт на малом барабане, чтобы гейт открывался каждый раз, когда барабанщик ударяет по малому, пропуская малый барабан, а затем снова закрывается. Это можно использовать как эффект или просто для того, чтобы шум, просачивающийся в малый микрофон, не мешал общему звуку. Чтобы открыть гейт, вы используете копию необработанного сигнала с микрофона малого барабана, чтобы запустить гейт, позволяя звуку малого барабана пройти.Проблема в том, что другие инструменты — особенно тарелки — часто просачиваются в малый микрофон, и они могут случайно запустить гейт. Ключевой фильтр позволяет отфильтровать высокие частоты тарелок, так что для запуска гейт остается только сигнал малого барабана.
• Ключ Слушать. Key Listen позволяет прослушивать сигнал триггера гейта, чтобы вы могли регулировать частоту Key Filter до тех пор, пока проблемные частоты не будут устранены.
• Диапазон. Диапазон гейта — это величина уменьшения усиления, производимого гейтом. Следовательно, если диапазон установлен на 0 дБ, сигнал не изменится, когда он пересечет пороговое значение. Если диапазон установлен на -60 дБ, сигнал будет стробирован (уменьшен) на 60 дБ.
• Выпуск. Время открытия ворот определяет скорость, с которой ворота закрываются. Время затухания обычно должно быть установлено таким образом, чтобы не влиять на естественное затухание стробируемого инструмента или вокала. Более короткое время восстановления помогает убрать шум в сигнале, но может вызвать «дребезг» в ударных инструментах.Более длительное время выхода обычно устраняет «дребезг» и должно быть установлено путем внимательного прослушивания для наиболее естественного выхода сигнала.
• Порог. Порог ворот устанавливает уровень, при котором ворота открываются. По сути, все сигналы выше порогового значения проходят без изменений, тогда как сигналы ниже порогового значения снижаются по уровню на величину, установленную регулятором диапазона. Если порог установлен полностью против часовой стрелки, гейт выключен (всегда открыт), позволяя всем сигналам проходить через него без изменений.

Расширители

Основное различие между расширением и шумоподавлением заключается в том, что расширение зависит от уровня сигнала после того, как уровень пересекает пороговое значение, тогда как истинный шумовой вентиль работает независимо от уровня сигнала, превышающего пороговое значение.

На практике расширители и шумоподавители используются практически одинаково. Основное отличие состоит в том, что эспандер более плавный и постепенный, что облегчает правильную настройку времени атаки и восстановления.

Расширители

можно разделить на две категории: динамические и нисходящие.

• Расширение вниз. Расширение вниз — наиболее распространенное расширение, используемое при живом звучании и записи. В отличие от сжатия, которое снижает уровень сигнала после того, как он поднимается выше порога сжатия, расширение снижает уровень сигнала после того, как сигнал становится ниже порога расширения. Величина снижения уровня определяется степенью расширения. Например, коэффициент расширения 2: 1 снижает уровень сигнала в два раза.(например, если уровень упадет на 5 дБ ниже порога расширения, расширитель снизит его до 10 дБ ниже порога.)

Обычно используется для уменьшения шума, расширение очень эффективно в качестве простого шумоподавителя. Основное различие между расширением и шумоподавлением заключается в том, что расширение зависит от уровня сигнала после того, как уровень пересекает порог, тогда как истинный шумовой вентиль работает независимо от уровня сигнала, превышающего пороговое значение.

Этот тип расширения снижает уровень сигнала, когда сигнал падает ниже установленного порогового уровня.Это чаще всего используется для снижения шума.

• Динамическое расширение. По сути, это противоположность сжатия. Фактически, радиовещательные компании используют динамическое расширение, чтобы «отменить» сжатие перед передачей аудиосигнала. Это обычно называется компандированием или сжатием с последующим расширением.

Компоненты расширителя

Поскольку экспандер очень похож на шумоподавитель, вы обнаружите, что он имеет большинство, если не все, одинаковых элементов управления, функционирующих почти так же, как и на шумоподавлении.Исключением является регулятор диапазона, который вы найдете только на шумоподавлении.

Степень расширения. Коэффициент расширения устанавливает величину уменьшения, применяемого к сигналу, когда сигнал упал ниже порога расширения. Например, коэффициент расширения 2: 1 ослабляет сигнал на 2 дБ на каждый 1 дБ, когда он падает ниже порогового значения. Соотношение 4: 1 и выше действует как шумоподавитель, но без возможности настройки времени атаки, удержания и спуска.

No related posts.