Динамический диапазон камеры: Что такое динамический диапазон камеры, и в чем может быть выгода для фотографа?

Что такое динамический диапазон камеры, и в чем может быть выгода для фотографа?

by Cal Redback

Динамический диапазон является одним из многих параметров, на которые обращают внимание все, кто покупает или обсуждает фотокамеру. В различных обзорах часто используется этот термин наряду с параметрами шума и разрешения матрицы. Что же обозначает этот термин?

Не должно быть секретом, что динамический диапазон фотоаппарата – это способность камеры к распознаванию и одновременной передаче светлых и темных деталей снимаемой сцены.

Если говорить более детально, то динамический диапазон камеры – это охват тех тонов, которые она может распознать между черным и белым. Чем больше динамический диапазон, тем больше этих тонов могут быть записаны и тем больше деталей может быть извлечено из темных и светлых участков снимаемой сцены.

Динамический диапазон обычно измеряется в значениях экспозиции, или стопах. Хотя вроде бы и очевидно, что важным является возможность захватить наибольшее, насколько это возможно, число тонов, для большинства фотографов приоритетной остается цель – попытаться создать приятный образ. А это как раз не означает, что необходимо, чтобы была видна каждая деталь изображения. Например, если темные и светлые детали изображения будут разбавлены серыми полутонами, а не черными или белыми, то вся картинка будет иметь очень низкую контрастность и выглядеть довольно скучно и нудно. Ключевыми являются границы динамического диапазона фотокамеры и понимание как можно использовать его для создания фотографий с хорошим уровнем контрастности и без т.н. провалов в светах и тенях.

Что видит камера?

Каждый пиксель в изображении представляет один фотодиод на сенсоре камеры. Фотодиоды собирают фотоны света и превращают их в электрический заряд, который затем преобразуется в цифровые данные. Чем больше фотонов, которые собираются, тем больше электрический сигнал и тем ярче будет в изображении пиксель. Если фотодиод не собирает никаких фотонов света, то никакой электрический сигнал не будет создан и пиксель будет черным.

датчик 1 дюйм

датчик APS-C

Тем не менее, датчики бывают различных размеров и разрешений, а также при их производстве используются различные технологии, которые влияют на размер фотодиодов каждого датчика.

Если рассматривать фотодиоды как ячейки, то можно провести аналогию с наполнением. Пустой фотодиод будет воспроизводить черный пиксель, в то время как 50% от полного покажет серый цвет и заполненный на 100% будет белым.

Скажем, мобильные телефоны и компактные камеры имеют очень маленькие датчики изображения по сравнению с DSLR. Это означает, что они также имеют гораздо меньшие фотодиоды на датчике. Таким образом, даже при том, что и компактная камера, и DSLR может иметь датчик 16-миллионов пикселей, динамический диапазон будет отличаться.

Чем больше фотодиод, тем больше его способность хранить фотонов света по сравнению с меньшим размером фотодиода в меньшем датчике. Это означает, что чем больше физический размер, тем диод может лучше записывать данные в светлых и темных областях

Наиболее распространена аналогия, что каждый фотодиод похож на ведро, которое собирает свет. Представьте себе, что 16 миллионов ведер занимаются сбором света по сравнению с 16 млн. чашек. Ведра имеют больший объем, за счет которого способны собрать большее количество света. Чашки гораздо меньшей емкости, поэтому при наполнении могут передать фотодиоду гораздо меньший по мощности импульс, соответственно пиксель может воспроизводиться с гораздо меньшим количеством световых фотонов, чем получается от более крупных фотодиодов.

Что это означает на практике? Камеры с меньшими размерами датчиков, такие как в смартфонах или потребительские компакты, имеют меньший динамический диапазон, чем даже самый компактный фотоаппарат из системных камер или зеркалок, которые используют большие датчики. Тем не менее, важно помнить, что влияет на ваши изображения общий уровень контраста в сцене, которую вы фотографируете.

В сцене с очень низкой контрастностью разница в тональном диапазоне, захваченном камерой мобильного телефона и DSLR, может быть мала или вообще не различима. Датчики обеих камер способны захватывать полный диапазон тонов сцены, если свет выставлен правильно. Зато при съемке высококонтрастных сцен будет очевидным, что, чем больше динамический диапазон, тем большее количество полутонов он способен передать. И так как более крупные фотодиоды имеют лучшую способность при записи более широкого диапазона тонов, следовательно, и имеют больший динамический диапазон.

Давайте посмотрим разницу на примере. На фотографиях ниже можно наблюдать отличия в передаче полутонов камерами с разным динамическим диапазоном при одинаковых условиях высокой контрастности освещения.

Что такое разрядность изображения?

Разрядность тесно связана с динамическим диапазоном и диктует камере какое количество тонов может быть воспроизведено в изображении. Хотя цифровые снимки полноцветные по умолчанию, и они не могут быть сняты не цветными, датчик камеры на самом деле не записывает непосредственно цвет, он просто записывает цифровое значение для количества света. Например, 1-битное изображение содержит самую простую «инструкцию» для каждого пикселя, поэтому в данном случае есть только два возможных конечных результата: черный или белый пиксель.

-битное изображение состоит уже из четырех различных уровней (2×2). Если оба бита равны – это белый пиксель, если оба выключены, то это черный. Есть также возможность иметь два варианта, что на изображении будет соответственное отражение еще двух тонов. Двухбитное изображение дает черно-белый цвет плюс два оттенка серого.

Если изображение 4-битное, соответственно существует 16 возможных комбинаций в получении различных результатов (2x2x2x2).

Когда дело доходит до обсуждения цифровых изображений и датчиков, чаще всего можно услышать о 12, 14 и 16-битных датчиках, каждый из которых способен записывать 4096, 16384 и 65536 различных тонов соответственно. Чем больше битовая глубина, тем большее количество значений яркости или тона может быть записано с помощью датчика.

Но и тут кроется подвох. Не все камеры способны воспроизводить файлы с такой глубиной цвета, которую может позволить создать датчик. Например, на некоторых камерах Nikon исходные файлы могут быть как 12 бит, так и 14 бит. Дополнительные данные в 14-битных изображениях означают, что в файлах, как правило, больше деталей в светлых и темных областях. Так как размер файла больше, то и времени на обработку и сохранение тратится больше. Сохранение необработанных изображений 12-битных файлов происходит быстрее, но тональный диапазон изображения из-за этого сжимается. Это означает, что некоторые очень темные серые пиксели будут отображаться как черные, а некоторые светлые тона могут выглядеть как полноценный белый цвет.

Когда происходит съемка в формате JPEG, файлы сжимаются еще больше. Изображения JPEG являются 8-разрядными файлами, состоящими из 256 различных значений яркости, поэтому многие из мелких деталей, доступных для редактирования в исходных файлах, снятых в RAW-формате, полностью теряются в файле JPEG.

Таким образом, если у фотографа имеется возможность получить наиболее полную отдачу от всего возможного динамического диапазона фотокамеры, то лучше сохранять исходники в «сыром» виде – с максимально возможной битовой глубиной. Это означает, что снимки будут хранить наибольшее количество информации о светлых и темных областях, когда дело коснется редактирования.

Чем понимание динамического диапазона фотокамеры важно для фотографа? Исходя из имеющейся информации, можно сформулировать несколько прикладных правил, придерживаясь которых, повышается вероятность получения хороших и качественных изображений в трудных условиях для фотосъемки и избегать серьезных ошибок и недочетов.

  • Лучше снимок сделать более светлым, чем перетемнить его. Детали в светах «вытягиваются» проще, потому что они не такие шумные, как детали в тени. Безусловно, что правило действует при условиях более-менее правильно выставленной экспозиции.
  • При замере экспозиции по темным областям лучше жертвовать детализацией в тенях, более тщательно проработав света.
  • При большой разнице в яркости отдельных участках снимаемой композиции экспозицию следует замерять по темной части. При этом желательно выравнивать по возможности общую яркость поверхности изображения.
  • Оптимальное время для съемки считается утреннее или вечернее, когда свет распределяется равномерней, чем в полдень.
  • Портретная съемка пройдет лучше и легче, если использовать дополнительное освещение с помощью выносных вспышек для фотокамеры (например, купить современные накамерные вспышки http://photogora.ru/cameraflash/incameraflash ).
  • При прочих равных следует пользоваться наименьшим из возможных значением ISO. 

Технология расширенного динамического диапазона (WDR) для видеонаблюдения от компании Axis

Технология поддержки расширенного динамического диапазона (англ. Wide Dynamic Range (WDR)) от компании Axis выравнивает освещенность изображения, получаемого от камеры IP-видеонаблюдения в условиях контрастного освещения или встречной засветки. В результате на изображении становятся вполне различимыми те объекты, которые были в глубокой тени или на слишком засвеченных участках.


В процессе организации системы видеонаблюдения зачастую достаточно трудно разместить камеры идеально, чтобы в объектив не попадал излишний свет, мешающий наблюдать за менее освещенными объектами.

Например, солнце, движущееся по небосводу, может периодически попадать в поле зрения камеры видеонаблюдения, засвечивая матрицу.

В условиях искусственного освещения, также очень часто возникают условия, когда часть объектов находятся в полной тени, например, за каким либо элементом интерьера, или часть объектов находится на слишком освещенном месте, например, на фоне открытой двери в затененном помещении.

В таком случае, на изображении, полученном от обычных камер видеонаблюдения, будут непроглядные черные пятна в тени и также не различимые, белые засвеченные области.

В условиях охранного видеонаблюдения это может быть недопустимо. Например, на фоне открытой двери может пройти человек, не зафиксированный системой видеонаблюдения. Также могут быть совершены какие-либо несанкционированные действия в затененной части магазина, склада, офиса и т. п.

Как выход из положения, можно затратить много средств и времени на организацию идеального освещения и оптимальную ориентацию камер видеонаблюдения.

Однако практически (из-за условий рельефа местности, окружающей застройки и т. п.) бывает невозможно сориентировать камеру так, чтобы солнце не попадало в поле зрения.

В условиях искусственного освещения, даже при невероятно продуманной системе освещения, любая перестановка мебели или других крупных предметов, уже может создать теневые зоны.

В таких случаях выход один — применение камер видеонаблюдения с поддержкой WDR.

IP камера без технологии расширенного динамического диапазона (WDR)

IP камера с технологией расширенного динамического диапазона (WDR)

1. Обеспечение WDR при помощи функции динамического контраста

При данном способе камера захватывает изображение с бо́льшим динамическим диапазоном, чем тот, который она потом сможет передать.

Затем в камере происходит тональная компрессия, то есть вырезание некоторых уровней яркости, чтобы снизить глубину цвета до диапазона, который сможет отобразить дисплей.

Тональная компрессия может обрабатывать все поле изображения, отображая усредненный, но вполне приемлемый результат.

Также тональная компрессия может обрабатывать отдельные светлые и темные участки изображения, что требует значительных вычислительных ресурсов, однако обеспечивает гораздо лучший результат.

2. Обеспечение WDR при помощи функции динамического захвата

В данном случае камера видеонаблюдения делает несколько снимков одного кадра с различной экспозицией. В результате при короткой экспозиции хорошо фиксируются объекты в сильно освещенных областях изображения, а при съемке с более длительной экспозицией хорошо отображаются затененные области сцены.

Затем снимки, полученные с разной экспозицией, программно объединяются в один кадр, на котором хорошо видны объекты, как в тени, так и на засвеченных областях изображения.

В результате получается невероятно отчетливое изображение со множеством деталей и на свету и в тени. Однако для этого необходимы матрица с высокой чувствительностью и процессор камеры видеонаблюдения со значительно большей скоростью обработки кадров.

Для обеспечения наилучшего результата обе технологии зачастую используются совместно, что естественно требует применения наиболее качественного оборудования.

Что такое динамический диапазон в фотографии?

Мы все слышали термин «динамический диапазон», когда читали последние и лучшие предложения производителей камер — «у этой камеры самый высокий динамический диапазон в своей категории!» Мы понимаем, что больший динамический диапазон — это, как правило, хорошо.

Возможно, мы уже знаем и используем эту концепцию в нашей фотографии, но точная наука все еще немного размыта. Так что же это такое и как правильно использовать это в нашей фотографии?

В этой статье, с целью понимания технических аспектов фотографии и фотографического оборудования, мы исследуем такое особое явление, как динамический диапазон.

Содержание

Динамический диапазон: пример

Прежде чем мы начнем, ответьте на вопрос: у вас когда-нибудь был секрет или комментарий, который вам нужно было прошептать человеку рядом с вами? У вас было что сказать, что вы не хотели, чтобы кто-то услышал, и вам нужно было сказать это осторожно («Зачем мы проводим эту длинную встречу, когда было бы достаточно простого электронного письма группе?»). Вы когда-нибудь задумывались, почему мы шепчем?

Ответ может быть очевидным, но если говорить более конкретно, мы не хотим, чтобы люди слышали, что мы говорим. С технической точки зрения, первичным источником звука является то, что называется «сигналом». Когда сигнал слишком слаб для того, чтобы что-то обнаружить, или выходной сигнал слишком слаб, мы говорим, что сигнал выходит за пределы динамического диапазона этого объекта.

Фото: Depositphotos

Это может быть ухо или глаз человека, это может быть микрофон или динамик, или это может быть сенсор вашей камеры. Мы шепчем, потому что звук, который он издает, выпадает из динамического диапазона уха удаленного слушателя. Это ухо не может правильно улавливать и понимать шепот на расстоянии.

Кроме того, предположим, что в этой комнате есть проектор с вентилятором и кондиционер, выдувающий прохладный воздух. Человек, говорящий в передней части комнаты, говорит своим голосом. Этот окружающий шум в комнате — все эти вещи вместе взятые — на самом деле можно считать «шумом» по сравнению с человеком, шепчущим сзади.

Если «сигнальный» шепот ниже, чем окружающий «шум», в конечном итоге сигнал не будет слышен большинству людей в комнате. Чем выше отношение «сигнал-шум», тем четче принимается сигнал.

Технические штучки

Это, конечно же, относится и к фотографии. Динамический диапазон, применимый к вашей камере, на самом деле может быть рассчитан как отношение наибольшего и наименьшего значений, которые могут быть обнаружены датчиком. В частности, камера определяет значения яркости, в отличие от звуковых сигналов в приведенном выше примере.

Обратите внимание, что это также может означать вывод, поэтому снимаемая вами сцена также имеет динамический диапазон. Если динамический диапазон сцены находится в пределах возможностей динамического диапазона используемой вами камеры, то теоретически у вас есть инструменты для захвата как самых светлых, так и самых темных частей сцены без потери информации.

В идеале камера имеет достаточный динамический диапазон для захвата деталей как в самых темных, так и в самых светлых частях сцены. Фото: Depositphotos.

Вы почти наверняка слышали о понятии «остановки» где-то в фотографии и, возможно, слышали о нем в контексте динамического диапазона. Как мы упоминали ранее, его часто рекламируют для камер, в которых можно сказать, что датчик имеет диапазон 13 или 15 ступеней света. Иногда это также выражается в терминах коэффициента контрастности — например, разница в 10 ступеней между самой яркой и самой темной частью сцены составляет коэффициент контрастности 1000: 1).

Возможно, вы также слышали это в контексте фотопленки, которая сама по себе похожа на датчик цифровой камеры, записывающий значения яркости. Определенная разновидность пленки может быть способна обнаруживать определенный диапазон значений яркости, например, 10 или 13 ступеней света.

Остановка света просто описывает удвоение или уменьшение вдвое количества света в фотографическом изображении. Если вы увеличите экспозицию на один стоп, вы увеличите количество света на фотографии вдвое. Следующая дополнительная диафрагма снова умножает свет на два, и так далее, и тому подобное. Таким образом, динамический диапазон датчика говорит вам, как долго вы можете удваивать или уменьшать вдвое этот свет, прежде чем он больше не сможет точно записывать данные в светах или тенях соответственно.

Что происходит, когда датчик больше не может записывать эту информацию? Информация потеряна. Мы часто называем это «затушевыванием бликов» или «раздавливанием теней».

Пейзажная фотография с размытыми бликами в небе. Большое количество деталей в облаках было потеряно, так как камера экспонировала относительно более темный пейзаж на переднем плане. Фото Джабретни, лицензия CC BY-SA 4.0.

Даже если вы увеличите или уменьшите экспозицию в постобработке, информации просто не будет. Тени остаются черными, пересветы остаются на 100 % белыми без деталей. Эта информация выходила за пределы динамического диапазона возможностей сенсора.

Когда детали в светлых участках фотографии действительно теряются, корректировка значений во время постобработки не может восстановить недостающие данные. Обратите внимание, как большие части облаков всегда чисто-белые.

Как мы практически используем динамический диапазон в фотографии?

Итак, что мы можем сделать, чтобы избежать этой ситуации? При рассмотрении освещения в сцене фотограф должен учитывать как отраженный, так и случайный свет.

Замер отраженного света означает, что вы рассчитываете правильную экспозицию для света, отражающегося от объекта от источника света (солнце, вспышка, лампочка). И наоборот, если вы измеряете падающий свет, вы измеряете сам источник света. Это имеет значение при попытке сохранить детали сцены.

При замере теней или отраженного света есть вероятность, что светлые участки могут быть засвечены, если падающий свет слишком силен для записи датчиком. При измерении падающего света, например, неба в солнечный день, вы можете обнаружить, что тени раздавлены. Изучение того, как работают ваши режимы замера, если вы не знакомы, может помочь правильно экспонировать сцену с высоким динамическим диапазоном.

Портретная фотография с падающим светом (от солнца в небе) и отраженным светом (от объекта на переднем плане).

В качестве примера: если фон неба на 16 ступеней ярче, чем лицо объекта, а динамический диапазон вашей камеры составляет 14 ступеней, вам придется сделать выбор: потеря информации с неба или с объекта.

Если вы когда-либо разговаривали с фотографом на открытом воздухе или свадебным фотографом, или сами являетесь одним из них, вы можете понять, почему они часто предпочитают пасмурное небо. Это связано с тем, что он уменьшает динамический диапазон сцены, тем самым увеличивая вероятность того, что датчик сможет захватить весь доступный свет. На небе или на лице человека меньше шансов получить пересветы, а свет более равномерен на объектах.

Пасмурное небо уменьшает динамический диапазон сцены, позволяя избежать пересветов и/или размытых теней на уличных фотографиях. Фото Анастасии Враговой.

Если у вас нет возможности изменить освещение сцены в вашем месте, HDR-фотография также может помочь объединить изображения, чтобы избежать потери информации. Это метод, при котором фотограф снимает несколько фотографий одной и той же сцены или объекта с разными значениями экспозиции, чтобы захватить более широкий динамический диапазон между всеми фотографиями.

Путем выбора правильно экспонированных областей на каждой фотографии и объединения их в один снимок в результате получается фотография с более широким динамическим диапазоном, чем камера могла бы получить за одну экспозицию. Этот процесс можно выполнять как вручную, так и с помощью специализированного программного обеспечения HDR.

Пример фотографии HDR. Были сделаны две фотографии с разной экспозицией: одна с правильно экспонированной сценой на открытом воздухе и недоэкспонированной областью в помещении (слева), а другая с правильно экспонированной внутренней частью и переэкспонированной на улице (в центре). Путем объединения правильно экспонированных областей в одну фотографию достигается изображение с более высоким динамическим диапазоном (справа). Фотографии сделаны Скарабеушем и находятся под лицензией CC BY-SA 3.0.

В фотографии более высокий динамический диапазон также позволяет получить более высокое отношение сигнал/шум. Это становится более важным в условиях слабого освещения, таких как астрофотография, где может быть намного меньше сигнала (звездного света) по сравнению с основным шумом, создаваемым сценой или камерой.

При отсутствии достаточной диафрагмы или скорости затвора камера просто должна попытаться усилить как сигнал, так и шум, чтобы получить приемлемое изображение. Это может привести к появлению шума на изображении. Наличие датчика камеры с более высоким динамическим диапазоном снижает количество шума по отношению к сигналу, что приводит к более чистым изображениям в таких ситуациях.

Пленка и цифра

Как динамический диапазон влияет на экспозицию пленки и цифровой фотографии? Вот основной принцип экспозиции для каждого из них: « При съемке пленки выставляйте экспозицию слева. При цифровой съемке выставляйте экспозицию вправо. » Мы слышали, как это часто повторяли, и, возможно, мы даже применяем это на практике. Вы когда-нибудь задумывались, почему дается этот совет?

Каждый носитель записывает и удерживает свет по-разному. Пленка обычно сохраняет детали в светлых участках относительно лучше, чем цифровые датчики. Если вы экспонируете слева, измеряя тени, обычно у вас будет некоторая свобода действий в сохранении деталей в светлых участках при постобработке. Различные пленки могут сохранять детали в светлых участках на 8 или 10 с лишним ступеней (+8EV или +10EV) выше значений яркости теней, поэтому это помогает лучше сохранять детали в тенях и светлых участках, чем при экспонировании вправо.

Если мы используем экспозицию для светлых участков с пленкой, существует большая вероятность того, что детали в тенях будут потеряны, поскольку пленка также не справляется с созданием теней. Значение экспозиции фильма может быть только -4EV на нижнем пределе.

Лаборатория Carmencita Film Lab в Валенсии, Испания, провела тест, показывающий, как недоэкспонирование пленки легко приводит к размытым теням, а переэкспонирование с тем же EV приводит к восстанавливаемой детализации в светлых участках.

Для цифровых, с другой стороны, экспозиция вправо позволяет нам сохранить детали света, так как цифровые датчики намного лучше сохраняют детали в тенях (скажем, -10EV для некоторых цифровых камер) и хуже для света (+4EV). ). Таким образом, важно учитывать не только общий динамический диапазон, но и гибкость обработки в этом диапазоне выбранной среды.

Хуже недоэкспонировать пленку и переэкспонировать цифру. Фотограф Билл Лоусон провел тест, который показал, как переэкспонирование на 6 ступеней приводит к пригодной для использования пленочной фотографии, а переэкспонирование цифровой фотографии при недодержке на 6 ступеней приводит к сжатой пленочной фотографии, но пригодной для использования цифровой фотографии.

Форматы файлов цифровых изображений

Возможно, вы уже читали о различных цифровых форматах, таких как RAW и JPEG, и о том, как файлы RAW хранят больший объем информации, чем JPEG. Это также имеет значение в отношении динамического диапазона. Фотографии, сделанные в формате JPEG, обязательно содержат меньше информации, и, таким образом, это также снижает возможность восстановления светлых участков или теней при постобработке. «Эффективный» динамический диапазон уменьшается из-за сжатия файлов. Фотографы получат преимущества от возможностей полного динамического диапазона своих сенсоров при использовании файлов RAW.

Объединенная группа экспертов по фотографии, комитет, который создал и поддерживает стандарт цифровых изображений JPEG, также запустил стандарт сжатия следующего поколения под названием JPEG XT в 2015 году. динамический диапазон и улучшенное представление цвета.

Вот сравнение некоторых наиболее популярных форматов файлов цифровых изображений с точки зрения динамического диапазона:

  • JPEG — это формат сжатия изображений с потерями, который использует 8 бит на канал для информации о цвете. Динамический диапазон JPEG ограничен, что приводит к уменьшению диапазона уровней освещенности и информации о цвете по сравнению с другими форматами.
  • TIFF может быть форматом изображения без потерь, который поддерживает различную глубину цвета, включая 8 бит на канал, 16 бит на канал и 32 бита на канал. Динамический диапазон TIFF выше, чем у JPEG, и зависит от используемой битовой глубины. Файл TIFF, использующий 16 бит на канал, будет иметь более широкий динамический диапазон, чем файл TIFF, использующий 8 бит на канал.
  • RAW относится к большому количеству форматов изображений без потерь, которые хранят необработанные данные изображения непосредственно с сенсора камеры. Файлы RAW обычно используют 12 или 14 бит на канал, что обеспечивает широкий динамический диапазон. Файлы Raw обеспечивают больший контроль над окончательным изображением и обеспечивают большую гибкость при постобработке — фотографы могут «сохранять» недоэкспонированные или переэкспонированные фотографии в гораздо большей степени, чем с изображением в формате JPEG.

Инструменты для уменьшения динамического диапазона

Градуированный фильтр нейтральной плотности может уменьшить динамический диапазон уличной сцены за счет уменьшения количества света от верхней, неба части сцены. Фото BenFrantzDale, лицензия CC BY-SA 3.0.

Когда естественный динамический диапазон сцены слишком велик, есть и другие инструменты, которые можно использовать, чтобы сохранить все в пределах возможностей сенсора. Например, в пейзажной фотографии вам может пригодиться градуированный фильтр нейтральной плотности. Это затемняет половину или часть изображения, обычно небо, тем самым уменьшая общий динамический диапазон.

Так какой динамический диапазон мне нужен?

При приблизительном 21 ступени доступного динамического диапазона человеческий глаз по-прежнему превосходит датчики на большинстве цифровых камер. Высококачественные цифровые камеры в наши дни предлагают динамический диапазон от 12 и более 15 ступеней. Если вы ищете камеру более высокого класса, это хороший базовый диапазон для таргетинга.

Наличие камеры, способной захватить максимально возможное количество света в сцене, даст вам большую гибкость как в полевых условиях при выборе сцены, так и при последующей обработке. Это особенно важно, если вы фотограф, который любит снимать высококонтрастные сцены и при этом хочет сохранить детали.

Итак, идите вперед и фотографируйте, надеюсь, зная немного больше о том, как учет динамического диапазона может принести пользу вашему фотографическому процессу.


Об авторе : Адам Кланн — фотограф-фрилансер из Бангкока, Таиланд. Вы можете найти больше работ Кланна на его веб-сайте, в Twitter и Instagram.


Изображение предоставлено: Фотография в заголовке сделана Бэзилом Морином под лицензией CC BY-SA 4.0.

Что такое динамический диапазон в фотографии? Как найти и использовать

Это руководство по динамическому диапазону камеры.

Содержание

Что такое динамический диапазон в фотографии?

Динамический диапазон означает (в грубом смысле) разницу между самым светлым и самым темным тоном на фотографии, от самого чистого белого до самого темного черного. Динамический диапазон относится к приращениям, которые датчик изображения может обнаружить от чистого белого до чистого черного, и он также включает все тона между ними.

Итак, что мы подразумеваем под приращениями? Эти приращения широко известны как стопы. На фотографиях их также называют диафрагмой, остановкой света или значением экспозиции.

Стопы используются в качестве единицы измерения для считывания и управления количеством света, которое может видеть ваша камера.

Чем выше число остановок сенсора камеры, тем шире будет ее динамический диапазон.

Динамический диапазон (сокращенно DR) очень важен для каждой камеры, поскольку каждая из них использует датчик, который записывает в тонах или оттенках серого.

Есть также несколько датчиков, которые не могут видеть чистый белый и черный, они фиксируют детали от темно-серого до светло-серого.

динамический диапазон

Почему динамический диапазон важен в фотографии?

Динамический диапазон особенно важен при съемке слишком ярких или слишком темных сцен.

Окружающая среда, например, на открытом воздухе и в переулке, часто выглядит для нас нормально.

Это «феномен» происходит потому, что наши глаза имеют больший динамический диапазон, чем наши дорогие камеры.

Даже производители камер соревнуются друг с другом в достижении динамического диапазона, которым обладают наши глаза.

Интересно, что наши глаза имеют динамический диапазон в 20 ступеней. Что составляет (по контрастности) 1 000 000:1. Да, именно столько.

В любом случае, камеры с большим динамическим диапазоном способны сохранять детали на изображениях, которые в противном случае были бы слишком темными или слишком яркими.

Он может сохранять тонкие детали и цвета, которые придают изображению естественный вид.

Представьте себе полосу, которая начинается от черного к белому с плавным переходом и включает другие промежуточные тона. Чем больше тонов (или остановок) может уловить ваша камера, тем лучше становится качество фотографии.

Разница становится более очевидной, когда вы сравниваете снимки вашего мобильного телефона (который обычно имеет низкий динамический диапазон) с вашей камерой, желательно DSLR.

На устройствах с низким динамическим диапазоном тени теряют детализацию и становятся нечеткими.

С другой стороны, камеры DLSR гораздо лучше способны захватывать более темные/светлые тона.

захват темных и светлых тонов

Большинство цифровых камер могут выдерживать от 12 до 14 ступеней, в то время как самые лучшие камеры могут выдерживать всего лишь 15 ступеней на фотографии.

При таком динамическом диапазоне черные и белые участки изображения становятся более заметными.

Как найти динамический диапазон камеры?

Мало кому интересно узнать динамический диапазон своей камеры дома. Но учитывая, что у нас сейчас так много времени, почему бы и нет?

Популярным методом измерения динамического диапазона камеры является использование серой карты или шкалы серого.

Вы можете точно измерить динамический диапазон камеры и сделать самую светлую область (на шкале серого) на 14 ступеней ярче самой темной области.

Этот метод проверяет количество различимых областей в оттенках серого.

Чем больше легко различимых областей, тем выше будет общий динамический диапазон датчика.

Другие области, которые невозможно отличить друг от друга, будут либо слишком яркими, либо слишком темными и не будут учитываться.

Чтобы быть более точным, вы можете использовать формат файла RAW вместо файлов jpg. Файлы RAW являются лучшим инструментом для масштабирования производительности датчиков камеры , поскольку они более независимы.

В отличие от формата файла RAW, файлы jpg слишком зависят от многих параметров, таких как стиль изображения, контрастность и другие исправления.

Мы знаем простой способ определить динамический диапазон вашей камеры, и это работа в Интернете. Из-за огромного количества людей, интересующихся фотографией, некоторые веб-сайты рассматривают динамический диапазон камер.

Некоторые веб-сайты сообщают вам количество ступеней, в то время как другие используют слова «очень хорошо» или «фантастически» для описания динамического диапазона камеры.

Для дальнейшего изучения того, как измерить динамический диапазон на вашей камере, мы также рекомендуем это видео от D3Sshooter:

Что влияет на динамический диапазон?

Популярной аналогией для объяснения того, как работает фотография с динамическим диапазоном, является ведро с дождевой водой. Если каждый пиксель эквивалентен ведру, собирающему дождь, меньшие наполняются быстрее.

Это называется «верхним пределом» или уровнем насыщения.

Между тем, нижний предел представляет собой шум, создаваемый ведрами, в которые не попадает дождь. Некоторые фотографы называют это уровнем шума.

Соотношение между обоими этими пределами называется динамическим диапазоном сенсора вашей камеры.

Помимо ограничения отношения, вы также должны учитывать, что ваш динамический диапазон зависит от всех следующих методов обработки изображения.

Каждый процесс, через который проходит фотография, например: преобразование аналоговых сигналов, разрядность преобразователя, настройки захвата, используемые фотографом, постобработка и другие.

Как правило, большие фотодетекторы лучше, поскольку они обеспечивают большую разрядность и динамический диапазон. Загвоздка в том, что они дадут вам более низкое разрешение в пикселях.

Отсюда и причина «пристрастия» профессионального фотографа к полнокадровым и среднеформатным сенсорам.

Что такое остановки динамического диапазона?

Итак, динамический диапазон фотографии измеряется в стопах, верно? Но что они означают?

Каждая диафрагма удваивает или вдвое меньше текущего количества света. Увеличение экспозиции на стоп фактически удваивает ее.

f- стоп-таблица

Например, если вы снимали с выдержкой 1/50. Если вы сделаете его на стоп ниже, то он станет 1/100.

Вы уже должны уловить идею и запомнить значение динамического диапазона. Фактически это означает, что чем больше остановок, тем веселее.

Камера с 1 остановкой может сделать самую яркую часть фотографии в два раза ярче самой темной. Если динамический диапазон составляет 2 ступени, это может сделать область в 4 раза ярче, чем самая темная область.

Но превышение 2 ступеней приведет либо к переэкспонированию, либо к недоэкспонированию изображения.

Хотя многие профессиональные фотографы предпочли бы, чтобы их изображения были недоэкспонированы, потому что их все еще можно сохранить с помощью приложений постобработки.

Для дальнейшего изучения темы динамического диапазона и диафрагмы мы также рекомендуем это видео от Northrups:

Влияет ли ISO на динамический диапазон?

ISO является одним из основных компонентов экспозиции. Тем не менее, у ISO есть свои достоинства, которые заключаются в недоэкспонировании или переэкспонировании вашей фотографии.

Определение динамического диапазона — это способ измерения разницы между самой яркой и самой темной частями.

Изображения с хорошим динамическим диапазоном будут отображать настоящий черный и настоящий белый цвет с различными средними тонами.

С другой стороны, изображения с плохим динамическим диапазоном будут выглядеть более ограниченными.

Эта «способность» измерять и выделять детали из теней ограничена шумом изображения, а шум изображения в основном вызван высоким значением ISO камеры. Чем больше шума в тенях, тем меньше будет динамический диапазон.

Это становится основной причиной того, что изображения с более высоким значением ISO дают фотографии с меньшим тональным и цветовым диапазоном.

Решение этой проблемы — покупка камеры с лучшими показателями ISO. Эти камеры способны производить меньше шума при усилении сигнала, придавая ему больший динамический диапазон.

«Но зачем покупать камеру с лучшими значениями ISO, если я могу просто снизить значение ISO?»

К сожалению, некоторые чрезвычайно низкие настройки ISO могут также уменьшить динамический диапазон вместе с шумом.

При значении ISO 50 вы переэкспонируете изображение на одну ступень. В то же время вы также уменьшаете блики, что заканчивается общим уменьшением динамического диапазона.

Существует два типа шума: один существует на уровне пикселей (всегда независимо), а другой появляется из-за усиления сигнала (или при использовании более высокого значения ISO).

Шум на уровне пикселей не будет заметен, пока вы не поднимете ISO выше среднего уровня. Ниже среднего уровня шум будет появляться в тенях, но это зависит от вашей камеры.

Высокий динамический диапазон против низкого динамического диапазона

Фотографы почти всегда создают свои снимки с оптимальной экспозицией, не слишком яркой и не слишком темной.

Изображения, в которых много ярких и темных частей, описываются как имеющие высокий динамический диапазон/высокую контрастность.

С другой стороны, сцены, которые освещены, но не слишком темные и не слишком яркие, описываются как имеющие низкий динамический диапазон/низкий контраст.

Обе эти сцены не обязательно впечатляют или ужасны, и они больше связаны с вашей целью и ситуацией при съемке.

В разное время суток будут разные условия освещения, поэтому планируйте заранее.

Съемка средь бела дня склонит вас к сценам с высоким динамическим диапазоном, поскольку будут резкие тени и яркий солнечный свет.

Он содержит как очень яркие, так и очень темные элементы, поэтому становится сценой с высоким динамическим диапазоном.

Изображения с низким динамическим диапазоном работают так же хорошо, хотя некоторые могут возразить, что они могут выглядеть не так эффектно, как первые.

Но я думаю, что фотография с низким динамическим диапазоном выглядит более реалистично и естественно.

низкий или высокий динамический диапазон

Чем лучше расширенный динамический диапазон?

Обработка с расширенным динамическим диапазоном, безусловно, сейчас в моде. Сам хайп оправдан.

Изображения, сделанные в режиме HDR, выглядят потрясающе из-за множества ярких и темных областей на одном снимке.

Количество деталей и динамический диапазон, которые могут уместиться на одной фотографии, просто огромны.

Как сделать HDR-фотографию?

Фотографы могут выполнять этот метод вручную или автоматически, используя функции камеры. Он работает путем наложения нескольких изображений одних и тех же сцен с разными значениями экспозиции.

Сделайте пять изображений, каждое из которых на одну ступень ниже или выше предыдущего. Затем эти изображения волшебным образом объединяются в одно изображение, создавая широкий динамический диапазон.

Но и этот метод не идеален и не надежен. При использовании этого метода фотографы должны предвидеть любые внезапные изменения в своих сценах, главным виновником которых является движение.

Небольшое движение деревьев и случайные животные, проходящие мимо этих природных явлений, только усложняют процесс.

Метод непростой и требует от фотографа значительных трудозатрат.

Иногда изображения, созданные с использованием обработки HDR, выглядят слишком реальными, что противоречит его цели — созданию сцены, которая выглядит настолько естественной, насколько наши глаза ее воспринимают.

Говорить, что лучше, просто неправильно для нас.

Мы считаем, что прежде чем обсуждать динамический фотодиапазон, изображениям следует отдавать предпочтение своей цели, теме и посылу.

Какие камеры имеют лучший динамический диапазон?

Gear — это еще не все в фотографии. К счастью, вы можете компенсировать недостаток вашего снаряжения с помощью некоторых советов и приемов.

Но для фотографов, готовых относиться к делу более серьезно и располагающих деньгами для достижения этой цели, покупка камер с лучшим динамическим диапазоном дает множество преимуществ.

Вот наши рекомендации для камер с лучшим динамическим диапазоном:

1. Leica Q2:

Лучший динамический диапазон, но дорогой.

[amazon box=»B07PPJ915T» template=»горизонтальный»]

2. Nikon D850 :

Впечатляющие датчики и технологии, но ему не хватает времени автономной работы.

[amazon box=»B07524LHMT» template=»горизонтальный»]

3. Olympus OM-D E-M1 Mark III:

Чрезвычайно удобный, но плохой электронный видоискатель

[amazon box=”B083Y46RHQ” template=”horizontal”]

4. Sony α7R IV:

Лучше, чем предыдущие поколения, но есть некоторые проблемы с фокусировкой.

[amazon box=»B0973h4N8V» template=»горизонтальный»]

5. Nikon D3500:

Бюджетный вариант обеспечивает непрерывную съемку со скоростью 5 кадров в секунду.

[amazon box=»B08HBC87QG» template=»горизонтальный»]

Каждая камера имеет один из лучших динамических диапазонов, доступных на рынке. Хотя некоторые камеры могут быть лучше других.

Динамический диапазон камеры: Что такое динамический диапазон камеры, и в чем может быть выгода для фотографа?

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Пролистать наверх