Dynamisk rækkevidde og fotografisk breddegrad. Dynamisk rækkevidde i fotografering

Farvelægning
11.10.2019

"Himlen er væk"... kender du den tanke, når du ser på et foto af dig selv og mentalt sammenligner det med det, du faktisk så? Eller omvendt, himlen er smuk, og alt andet er skjult i dyb skygge. Så hvad skal man gøre? Hvad er grunden? Årsagen er det dynamiske område! Hvad er dette, er det muligt at rette situationen og hvordan man gør det - læs denne artikel! Alt er ikke så svært, som det ser ud til!

Dynamisk område er en enheds, i vores tilfælde et kameras, evne til at formidle lyse og mørke områder af et billede samtidigt uden forvrængning eller tab. Med andre ord er dette lysstyrkeområdet mellem det mørkeste og lyseste punkt på billedet, som enheden er i stand til at optage. I praksis beskriver dynamisk område et kameras evne til at fremhæve detaljer i skygge og lys.

Dynamisk rækkevidde i fotografering er også kendt som fotografisk breddegrad. Hvis enhedens rækkevidde er lille, vil en del af billedet ikke blive transmitteret korrekt. MED teknisk punkt vision, betyder dette i fotografering, at en del af gradationerne af billedets lysstyrke ikke vil blive optaget af film eller matrixen på et digitalkamera og vil gå tabt.

For eksempel, når du optager det indre af et rum med en del af et lyst vindue, er lysstyrkeområdet for individuelle områder meget stort. En fotografisk film eller matrix vil korrekt formidle enten billedet i rummet, men vinduet vil være fyldt med umalet hvidt, eller omvendt vil vinduet og udsigten uden for vinduet blive tegnet, men rummet vil være sort. Et andet eksempel, man ofte støder på, er at optage et landskab eller en arkitektur, når man får en levende tegnet himmel, men alt andet (f.eks. en skov, en flod i forgrunden) er nedsænket i dyb skygge, eller omvendt, skoven er tegnet vidunderligt, og himlen er blevet til et falmet, udtryksløst sted.

Dette sker, fordi forskellen mellem det mørkeste og det lyseste punkt på selve billedet er meget større end området mellem det lyseste og mørkeste punkt, som dit kamera er i stand til at fange.

Ved fotografering måles dynamisk rækkevidde i stop eller f-stop. Essensen er den samme. Et stop betyder en ændring i eksponeringen med et trin, eller med andre ord en fordobling af lysudbyttet. For eksempel vil forskellen mellem to eksponeringer med samme lukkerhastighed og blænde 5,6 i det første tilfælde og 8 i det andet være lig med et stop.

Lad os gå tilbage til landskabseksemplet. Hvorfor ser vi samtidig klart både skoven med alle detaljer og himlen med de mindste cirrusskyer? Fordi det menneskelige øje er i stand til at skelne forskellen mellem de mørkeste og lyseste områder i 12-14 stop, det vil sige, det dynamiske område af vores øje er 12-14 stop. Inden for fotografering har sort/hvid film det største dynamiske område - omkring 10 stop. Farvenegativfilm har et dynamisk område på omkring 7 stop, mens diasfilm kun har 4-5 stop. Matricer digitale kameraer har forskelligt dynamikområde. I dag når den i de dyreste modeller en værdi på 8 stop, men i langt de fleste digitale kameraer er rækkevidden fra 4 til 6 stop.

Det åbenlyse problem er, at vores kameraer har utilstrækkelig dynamisk rækkevidde. Og hvis der er et problem, skal der være en løsning. OM mulige løsninger og vil blive diskuteret yderligere. Men jeg vil gerne advare dig om, at for fuldt ud at forstå artiklen, er det tilrådeligt for dig at have mindst minimal viden om eksponering og minimal erfaring i Photoshop eller en anden grafikeditor, især i arbejdet med lag og lagmasker.

Ændring af det dynamiske område. Grundlaget.

For at ændre det dynamiske område i fotografering bruges traditionelt et gradient, neutralt gråfilter. En del af dette filter er helt gennemsigtigt, den anden del er fyldt med neutral grå. På samme tid bliver neutral grå til gennemsigtighed jævnt, gradvist. Den "grå" del af filteret dæmper lysstrømmen og reducerer derved forskellen i billedkontraster til en værdi, der kan sammenlignes med kameraets dynamiske område. Alt ville være fint, men ikke alle kameraer kan du sætte et filter på, og hvad skal man gøre i vanskelige tilfælde, for eksempel når grænsen mellem et mørkt og lyst område af billedet ikke falder sammen med den "glatte overgang" zone af filteret, eller når et mørkt område kiler sig ind i et lyst (f.eks. et højt monument i baggrunden lys himmel, eller det samme vindue midt på væggen i rummet).

Digital fotografering giver dig meget flere muligheder for at øge et billedes dynamiske rækkevidde. Disse metoder vil blive diskuteret yderligere. Men i starten ca generelt princip, som enhver metode beskrevet nedenfor er baseret på.

For at fungere skal du have mindst 2 versioner af det samme billede - undereksponeret og overeksponeret. Den undereksponerede vil have veludviklede skygger, og den overeksponerede vil vise detaljer i de fremhævede områder. Ved hjælp af Photoshop vil vi "kombinere" disse versioner til én og udvide det dynamiske område af det endelige billede ved at kombinere de "undereksponerede" og "overeksponerede" versioner. På engelsk kaldes en lignende teknik Image Blending, det vil sige "blanding af billeder."

Det skal især bemærkes, at billedet i begge fotografier KUN skal afvige i eksponering. Ellers er det usandsynligt, at du kan "kombinere" 2 forskellige billeder til ét. Få forskellige versioner kan gøres på forskellige måder:

1) Eksponeringsbracketing eller bracketing(braсketing), også kaldet "flereksponering" eller "eksponering". I dag er denne funktion tilgængelig i mange digitale kameraer, ikke kun dyre modeller. Når du bruger bracketing, indstiller du en "bracketing" i forhold til den "normale" eksponering, for eksempel +/- 1/3 stop (+/- 1/3 EV). I dette tilfælde tager kameraet ikke ét, men 3 billeder på én gang - et med "normal" eksponering, det andet med eksponering øget med 1/3 EV (overeksponeret), det tredje med eksponering reduceret med 1/3 EV (undereksponeret ).

2) Eksponeringskompensation. Ideen ligner bracketing. Kun du ikke indstiller en bracket, men blot flytter eksponeringen op eller ned i forhold til den "normale". Og kameraet tager ét billede, men med en "forskudt" eksponering. I nogle tilfælde kan dette være mere praktisk end bracketing, fordi du kan indstille en anden offset for optagelserne. Tag for eksempel et overeksponeret billede med en offset på + 1 EV og et undereksponeret med en offset på -2/3 EV.

3) Optagelse i RAW-format. Den nemmeste måde at få de nødvendige "versioner". Enhver RAW-konverter har enn. Du skal blot konvertere RAW-filen 2 gange, med forskellige indstillinger eksponeringskompensation. Vi vil arbejde videre med de to resulterende filer. Men desværre er det ikke alle kameraer, der understøtter RAW-formatet.

4) JPEG-korrektion. Lad os sige, at du kun har en JPEG-fil. Derefter kan du i en grafisk editor lave 2 versioner ved hjælp af f.eks. korrektion af niveauer (Levels) eller kurver (Curves). I det ene tilfælde vil vi "strække" de mørke områder ud ved korrektion, i det andet de lyse. Men glem ikke, at JPEG-formatet "smider" al "ekstra" information ud fra den grafiske fil, så mulighederne for at "udpakke" den er meget begrænsede. Før du begynder at rette en JPEG-fil, er det bedre at konvertere den til TIFF eller BMP - dette vil ikke forbedre kvaliteten af ​​billedet, men under redigeringen vil billedet ikke blive påvirket af JPEG-komprimeringsalgoritmen.

En vigtig bemærkning, når du optager med bracketing eller eksponeringskompensation - du skal bruge et stativ! Fordi et lille skift af kameraet i intervallet mellem optagelserne er nok, og du vil ikke være i stand til korrekt at "kombinere" de resulterende billeder til det endelige. Når du optager, er det bedre at indstille kameraet til blændeprioritet og bruge manuel fokusering eller autofokus i midtpunktet. På denne måde vil billederne have samme dybdeskarphed, selve rammerne vil være identiske og vil kun adskille sig i eksponering, hvilket er hvad vi har brug for.

Eksponeringskompensation
RAW-konverter (Photoshop CS2).

Lad os nu komme ned til det vigtigste - at behandle de resulterende versioner i Adobe Photoshop. I princippet er de vigtigste behandlingsmetoder beskrevet nedenfor baseret på at arbejde med lag (lag) og maskering, så enhver grafisk editor, der understøtter lag og lagmasker, vil klare sig.

Åbn begge versioner samtidigt i Photoshop. Vælg værktøjet "Flyt", og hold Shift nede på tastaturet, og træk et billede oven på det andet. SKIFT ind I dette tilfælde nødvendigt for at øverste lag stod tydeligt oven på den nederste og reddede os dermed fra ekstra arbejde ved at "justere" rammegrænser. Nu har vi ét billede med to lag præcist placeret oven på hinanden - den undereksponerede version på det ene lag, den overeksponerede version på det andet.

Metoderne beskrevet nedenfor er designet til at have en overeksponeret (mørk) version oven på en undereksponeret. Men ser jeg fremad, vil jeg sige - du kan arrangere lagene omvendt, så vil alle dine handlinger også være "omvendt", for eksempel i tilfælde af "tegning på en maske", opret først masken i tilstanden Reveal All og ikke Hide All, og tegn på den ikke sort, men hvid med en pensel.

Nu er alt det indledende arbejde afsluttet, og du kan begynde at "mikse".

Den første metode er at tegne fra en maske

Den mest "klassiske" metode, beskrevet for længe siden på Luminous Landscape hjemmesiden. Vi lægger lagene oven på hinanden, som tidligere nævnt.

Tilføj en maske til det øverste lag i tilstanden Skjul alle gennem menuen - Lag / Tilføj lagmaske / Skjul alle eller ved at holde ALT nede og klikke på ikonet i lagpaletten. Vælg nu børsteværktøjet og hvid farve for hende. Vi skal bruge en ret stor børste med slørede kanter.

Skift til lagmasken (klik bare på det rektangulære sorte maskeikon for det tilsvarende lag) og begynd at "male" på det med en pensel på de områder, der efter vores mening er for lyse på det nederste lag (himmel og vand).

I dette tilfælde "åbner" vi faktisk blot de dele af det mørke øverste lag, hvor penslen passerer, og vores øverste lag på disse steder bliver uigennemsigtigt og dækker det nederste, lyse lag. På grund af det faktum, at penslen har slørede kanter, er overgangen til "gennemsigtighed" glat, hvilket visuelt skjuler forskellen i toner på forskellige lag. Glathed afhænger af graden af ​​sløring af børstens kanter og dens størrelse. Bare for sjov, prøv at bruge en simpel børste med klare konturer, og du vil straks se forskellen.

Tegning fra en maske er en af ​​de mest nøjagtige metoder, men også den mest arbejdskrævende. Vær opmærksom på grenene. Grenene og himlen skaber et rigtigt ornament. I teorien, for at få den perfekte endelige version, skal vi kun vise himlen og lade grenene være uberørte. Du bliver nødt til at skifte til en tyndere børste og udføre et meget omhyggeligt og komplekst stykke arbejde med at "skitse" grenene.

Forresten, i vores eksempel er det mere praktisk at gøre det modsatte, det vil sige at placere det "lyse" lag over det mørke, oprette en maske i "Vis alle" -tilstand og male med en sort pensel over det mørke områder.

Selvom dette er det meste på den hårde måde, men du skal vide det. Der er nemmere måder, som er beskrevet nedenfor, som giver dig mulighed for at oprette den nødvendige maske til det øverste lag, men i mange tilfælde skal du stadig gøre " endelig finpudsning» sidste billede ved at tegne på masken..

Den anden metode er en lagmaske

En af de mest enkle måder, også beskrevet på Lysende Landskab. Ligesom før skal du først oprette vores lag og tilføje en maske til det øverste lag. Kun denne gang opretter vi masken i Reveal All-tilstanden. Skift derefter til det nederste lag, gør "vælg alle" (CTRL+A), og kopier derefter markeringen til systembufferen (CTRL+C).

Hold nu ALT-tasten nede, og klik på det rektangulære ikon på vores maske i lagpaletten. Hele billedet blev hvidt. Vi skiftede til maskeredigeringstilstand. Indsæt billedet fra bufferen på masken (CTRL+V). Vores fotografi dukkede op, men kun i sort/hvid - dette er vores maske.

Selve masken er allerede oprettet. Skifter du til det nederste lag igen, vil du se begge lag i en blandet version. Men denne maske er for "detaljeret" og ru. Billedet viser sig "utydeligt". Så lad os skifte til masken igen og bruge Gaussian Blur-filteret. Ved at ændre Gaussisk sløringsværdien slører vi masken og skaber jævne overgange og mere generelle "maskeringszoner", uden skarpe grænser.

Vær desuden opmærksom på, at jo højere sløringsgraden er, jo mere vil vores maske ændre retningen for at fremhæve de lyse og mørke områder af billedet.

Til sidst skifter vi til det nederste lag igen og styrer resultatet. Hvis resultatet på nogle områder stadig ikke tilfredsstiller dig, skal du polere det med yderligere maling på masken.

Den tredje metode er farveområde

Den tredje metode er beskrevet af Dmitry Rudakov i photoshop /tutorials/dynamicrange/»>en artikel på Photoscapes hjemmeside. Ligesom før lægger vi lagene oven på hinanden, men vi tilføjer ikke en maske endnu.

Derefter bruger vi Color Range fra menuen Vælg. I parametrene vil vi vælge Shadows, da vi i vores konkret tilfælde, vil vi maskere de mørke områder. Når vi har klikket på OK, vil alle skyggeområderne på vores billede blive fremhævet. Hvis noget blev glemt et sted, eller tværtimod, noget unødvendigt blev fanget, kan dette hurtigt rettes ved hjælp af Quick Mask eller manuelt ved hjælp af værktøjer til at arbejde med udvalgte områder.

Vi er næsten klar til at lave en lagmaske, men først skal vi "sløre" det valgte område lidt, så overgangen til gennemsigtighed bliver glat. For at gøre dette skal du vælge Feather-funktionen i menuen Vælg. Indtast den ønskede værdi i menuen, der vises. I dette tilfælde kan du blive guidet af følgende regel - jo flere små "blandede" detaljer (kviste mod baggrunden af ​​himlen og vandet i vores tilfælde), jo lavere skal værdien indtastes. Du skal muligvis prøve forskellige værdier og eksperimentere for at finde det bedste resultat.

Når det valgte område er sløret, skal du oprette en maske i tilstanden Skjul markering fra menuen Lag eller ved at klikke på ikonet i lagpaletten, mens du holder Alt nede. Vores maske er skabt!

Og igen, hvis resultatet skal rettes, så vælg en blød børste og skift til masken for at afslutte arbejdet.

Resultat

Som et resultat fik vi et billede, hvor himlen ikke er "overeksponeret", og forgrunden er tydeligt synlig og ikke skjult i mørket. Ved at flytte eksponeringen i to billeder udvidede vi det dynamiske område af det endelige billede med 1,5-2 stop.

Sidste skud, med forlænget
dynamisk rækkevidde

Du har måske bemærket, at alle metoderne beskrevet ovenfor ikke er andet end at skabe den nødvendige lagmaske. Forskellen mellem alle de beskrevne metoder er hovedsageligt i brugervenligheden. Resultatet bliver omtrent det samme.

Det vigtigste er at forstå selve ideen, og du kan finde på et par dusin flere måder at skabe en maske på.

Efter at have udvidet rækkevidden kan vi fortsætte med at arbejde med det endelige billede, redigering af kurver, niveauer, lysstyrke, mætning osv.

Alternative metoder

Blanding af billeder ved hjælp af en lagmaske er ikke den eneste teknologi. En af de alternative metoder er beskrevet i artiklen af ​​Konstantin Afanasyev - Digitalkamera - udvidelse af det dynamiske område. Det foreslår først at redigere kurverne på lag på en bestemt måde og derefter indstille den passende blandingstilstand for hvert lag.

Derudover kan vi for de virkelig dovne tilbyde "automater", det vil sige forskellige plug-ins, photoshop handlinger og separate programmer til at udvide "DD", for eksempel:

  • Dynamic Range Increase - DRI Pro - et lille plugin fra Fred Miranda. Desværre er plugin'et betalt og har ikke en "prøveversion". Men på den anden side er $20 ikke så mange penge for "bekvemmelighed"
  • Erik Krause Actions er et gratis sæt handlinger til Photoshop. Før brug anbefaler jeg dig kraftigt at læse readme-filen fra arkivet med handlinger
  • Photomatix er et separat program, der udover at udvide det dynamiske område også udfører andre nyttige funktioner. Det ser ud til at kunne fungere med RAW, men det er mærkeligt, ikke gennem hovedmenuen

Definition


På grund af den semantiske lighed mellem sådanne fotografiske parametre som dynamisk område og fotografisk breddegrad, er der en del forvirring i anvendelsen af ​​denne terminologi. Arten af ​​denne forvirring ligger i en manglende forståelse af forholdet mellem reel lysstyrke og deres visning på film eller digital. Jeg vil prøve at præcisere.

Fotografisk breddegrad- størst mulig rækkevidde ekstern lysstyrke, som på en eller anden måde kan optages af en fotografisk enhed (kamera, inklusive digital, scanner osv.) inden for én ramme.

Dynamisk rækkevidde- størst mulig brugbar rækkevidde optiske tætheder film, fotopapir mv. eller det maksimalt mulige brugbare område af antal elektroner, der kan passe i hver pixel af den elektroniske matrix af en fotografisk enhed.

Således bruges udtrykket "fotografisk breddegrad" til at estimere det opfangede område af ekstern lysstyrke, og dynamisk område bruges til at estimere fysiske egenskaber interne medier (filmens optiske tæthed, kapacitet og støjniveau for matrixpixels osv.).

Eksempler:

Fotografisk film breddegrad (kontrast) — dens evne til at registrere et vist område af ekstern lysstyrke. Omtrentlig værdier for negativer er 2,5-9 EV, for dias 2-4 EV, for film 14EV.
Film dynamisk område (optisk tæthedsområde)- dens evne til at ændre dens gennemsigtighed (optisk tæthed) i et bestemt område afhængigt af indflydelsen af ​​ekstern lysstyrke. Omtrentlige værdier for negativer 2-3D, for dias 3-4D.

Fotografisk breddegrad af fotografisk papir (kontrast) — dens evne til at optage et vist område af ekstern lysstyrke (fra en fotoforstørrer). Typiske værdier for sort/hvid papir: 0,7-1,7 EV.
Dynamisk række af fotopapir (optisk tæthedsområde) - dens evne til i et vist område at ændre graden af ​​refleksion (optisk tæthed) afhængigt af den eksterne lysstyrke (fra en fotoforstørrer). Typiske værdier er fra 1,2 til 2,5D.

Fotografisk breddegrad matricer digital enhed — dens evne til at registrere et vist område af ekstern lysstyrke. Digitale kompakte har 7-8 EV, DSLR'er har 10-12 EV.
Dynamisk rækkevidde matricer digitalt kamera - Matrix pixel kapaciteti et eller andet kvantitativt intervalakkumulerer forskellige antal elektroner afhængigt af niveauet af ekstern lysstyrke. Dynamisk række af digitale kompakte- 2.1-2.4D og DSLR'er- 3-3,6D.

Fotografisk breddegrad af grafikfilen— Fordi filen- det er baremetode til lagring af information, så på grund af tab af gradueringer, kan ethvert område af ekstern lysstyrke fyldes i ethvert filformat. Standardværdier for otte-bit JPEG-formatet- dette er 8 EV, for HDRI ( Radiance RGBE) - op til 252 EV. Denne parameter afhænger kun indirekte af antallet af bits, der er allokeret til at gemme hver pixel, da den måde information er pakket ind i disse bits forskellige formater forskellige.
Dynamisk område for en grafisk fil— en fils evne til at gemme et bestemt område af værdier for hver pixel.

Overvåg fotografisk breddegrad— Fordi monitoren— Da det kun er en skærmenhed, giver denne mulighed ikke meget mening. Den nærmeste betydningsparameter ville være skærmens evne til at vise rækken af ​​lysstyrkeværdier kodet i grafikfilen. Men det afhænger hovedsageligt af farveprofilen og det anvendte visningsprogram, som med varierende succes klemmer hele (eller ikke hele) den fotografiske breddegrad af billedet, der er indeholdt i filen, ind i skærmens dynamiske område. Det bemærker jegJo mere fotobreddegrad, der er presset ind i det dynamiske område, jo mindre kontrast ser billedet ud.
Overvåg dynamisk område (kontrast)- en monitorpixels evne til at ændre dens lysstyrke i et bestemt område afhængigt af spændingen af ​​det indkommende signal. Det dynamiske område af moderne skærme er inden for 2.3- 3D (200:1 - 1000:1).

Scanner matrix fotografisk breddegrad- dens evne til at optage et vist lysstyrkeinterval af lys reflekteret fra papir eller transmitteret gennem film. Spænder fra 6 EV til flatbed-scannere til kontoret til 16 EV til professionelle trommescannere.
Scanner matrix dynamisk område- evnen af ​​pixels i scannermatrixen i et bestemt kvantitativt områdeakkumulere forskelligt antal elektroner afhængigt afpå lysstyrken af ​​det lys, der reflekteres fra papiret eller transmitteres gennem filmen. Det dynamiske udvalg af scannere kan variere fra 1,8D for kontortablets til 4,9D for professionelle tromlescannere.

Scanner Bemærk: Da scannerlampen skaber en konstant belysning af det scannede materiale, er den øvre grænse for lysstyrken af ​​dette materiale fast (absolut Hvid liste eller helt gennemsigtig film). Derfor er den øvre grænse for det dynamiske område af matrixen fast, idet den justeres til denne maksimale lysstyrke. Følgelig falder værdierne for fotografisk breddegrad og dynamisk område sammen. Ved at kende filmens (papirets) dynamiske område og dets skift i forhold til fuldstændig gennemsigtighed (absolut hvidhed), kan du desuden trygt sammenligne de dynamiske områder af filmen (papiret) og scanneren og afgøre, om en bestemt scanner kan digitalisere filmen (papiret) uden tab af overgange . Til reference: dynamisk område Sløret (maksimal gennemsigtighed) af fotografiske film er ca. 0,1D.

Generel bemærkning 1. Ikke alle ovenstående sætninger bliver faktisk brugt, men de er nævnt for fuldstændighedens skyld, så du tydeligere kan forstå forskellen mellem fotografisk breddegrad og dynamisk område.

Generel note 2. Naturligvis fotografisk breddegrad og dynamisk områdefor den samme analoge fotografiske enhed eller materialehar forskellige mængder, selvom du forsøger at udtrykke dem i de samme enheder. For digitale fotografiske enheder har disse parametre samme værdi. På grund af dette er begrebet fotobredde normalt erstattet af begrebet dynamisk rækkevidde. Heldigvis er dette ikke kritisk for digitale fotoenheder.

Enheder


Dynamisk rækkevidde måles på en skala, hvor hver efterfølgende division svarer til et fald i den målte parameter med 10 gange, og fotografisk breddegrad på en skala, hvor hver efterfølgende division svarer til et fald i den målte parameter med 2 gange.

Baseret på begrebet en logaritme (eksponenten, som et tal skal hæves til for at opnå et andet), er begge disse skalaer logaritmiske. I det første tilfælde bruges logaritmen i base 10 (decimal logaritme - log 10 eller lg), i det andet - i base 2 ( binær logaritme- log 2 eller lb).

Decimallogaritmen bruges til at komprimere den dynamiske områdeskala og svarer hver næste division af den dynamiske områdeskala til den visuelle fornemmelse af et 2-fold fald i lysstyrke med et faktisk tifold fald i værdien af ​​den målte parameter og den binære logaritme bruges til at svare hver efterfølgende opdeling af den fotografiske breddegradsskala til den visuelle fornemmelse af et ensartet fald i lysstyrken med et geometrisk stigende fald i mængden af ​​lys.

Størrelsen af ​​det dynamiske område eller den fotografiske breddegrad er skrevet med et tal, der angiver antallet af delinger på den tilsvarende skala mellem de målte punkter. I dette tilfælde, hvis målingerne er taget på den dynamiske områdeskala, placeres betegnelsen D ved siden af ​​tallet (2D, 2,7D, 4D, 4,2D), og hvis på den fotografiske breddegradsskala, så betegnelsen EV (Eksponering). Værdi) eller blot antallet af trin eller stop (divisioner).

Dynamisk område skrives ofte blot som et forhold, såsom 100:1 (2D) eller 1000:1 (3D).

Formlen til måling af det nyttige dynamiske område er som følger: det dynamiske område er lig med decimallogaritmen af ​​forholdet mellem den maksimale værdi af den målte parameter og minimum, det vil sige støjniveauet:

D = log(maks/min)

Formlen til beregning af fotobredde er ens, men i stedet for decimallogaritmen bruges den binære.

Det dynamiske område af digitale enheder måles også i decibel. Målemetoden er næsten den samme som beskrevet ovenfor, da decibel også er en logaritmisk værdi, og også beregnes gennem decimallogaritmen. Men decibelværdien bliver 20 gange større (1D = 20 dB), og nu vil jeg forklare hvorfor.

I dette tilfælde måles forskellen i spænding, som elektronerne akkumuleret i hver pixel i matrixen omdannes til. Denne spænding er dog proportional med antallet af akkumulerede elektroner, men jeg nævnte spænding af en grund. Faktum er, at intervaller kun måles i decibel energimængder: kræfter, energier og intensiteter. Og metoden til at beregne dem svarer fuldstændig til den, der er beskrevet ovenfor, med undtagelse af at gange det endelige tal med 10, fordi vi ikke måler hvide, men decibel, som er 10 gange mindre.

Det er dog muligt at måle i decibel og amplitudeværdier spænding, strøm, impedans, elektriske eller magnetiske feltstyrker og størrelsen af ​​eventuelle bølgeprocesser. Men for dette er det nødvendigt at tage højde for afhængigheden af ​​den tilsvarende energiværdi af dem.

Lad os beregne kraftens afhængighed af spænding . Effekt er lig med kvadratet af spændingen divideret med modstanden, det vil sige, den afhænger af spændingen kvadratisk. Ved at øge spændingen med 2 gange, øges effekten med 4 gange. Dette betyder, at for at opretholde effektforholdet, skal du måle området ikke af spændinger, men af ​​kvadraterne af disse spændinger:

log(U maks. 2 /U min 2) = log(U maks. /U min) 2 = 2*lg(U maks. /U min)

Vi får værdien i bels. For at konvertere til decibel skal du gange med 10. Som følge heraf har den fulde formel formen:

Decibel = 20*lg(U max /U min)

Det viser sig således, at det dynamiske område i decibel er lig med det dynamiske område, vi har beregnet på skalaen, ganget med en faktor 20.


Nogle gange, på grund af forvirring i terminologi, måles dynamisk område i eksponeringsenheder (EV'er), stop eller stop, som fotografisk breddegrad, og fotografisk breddegrad som dynamisk område. For at bringe parametrene tilbage til det normale, skal du genberegne området fra en skala til en anden. For at gøre dette er det nødvendigt at beregne prisen for at dividere en skala i tal fra en anden. For eksempel prisen for opdeling af den fotografiske breddegradsskala i tal af den dynamiske områdeskala.

Derudover kan man, under hensyntagen til skalaernes logaritmiske karakter og kende det dynamiske område af en fotografisk enhed, beregne dens fotografiske breddegrad, og omvendt, ved dens fotografiske breddegrad kan man finde ud af dens dynamiske område. For at gøre dette skal du igen blot genberegne intervallet fra en skala til en anden.

Da inddelingerne af skalaen repræsenterer potenser, lad os beregne til hvilken potens vi skal hæve ti (dimensionen af ​​skalaen for dynamisk område) for at få to (dimensionen af ​​den fotografiske breddegradsskala). Vi tager decimallogaritmen af ​​to og får prisen på én division af den fotografiske breddegradsskala i enheder af den dynamiske områdeskala - cirka 0,301. Dette tal vil være konverteringsfaktoren. For nu at konvertere EV til D skal EV ganges med 0,3, og for at konvertere fra D til EV skal D divideres med 0,3.

Jeg bemærker, at den fotografiske breddegradsskala ikke kun bruges til at måle områder, men også til at måle specifikke eksponeringsværdier. Derfor har den et konventionelt nulpunkt, som svarer til lysstyrken af ​​det lys, der falder fra et objekt, hvis belysning er 2,5 lux (til normal eksponering af et objekt med sådan belysning kræves en blændeåbning på 1,0 og en lukkerhastighed på 1 sekund ved en følsomhed på ISO 100). Eksponeringen kan således godt tage denne skala negative værdier i EV. Rækkevidden er selvfølgelig altid positiv.

Bitdybde af en digital fotografisk enhed.


Når man taler om det dynamiske område af fotografiske enheder, nævnes deres bitdybde nogle gange. Lad os finde ud af, hvad det er.

Mellem maksimum- og minimumværdier er der et stort antal af gradueringer svarende til forskellige lysstyrker opfattet af pixlen. For digitalt at fange gradationer i binær repræsentation kræves et vist antal bits. Dette antal bit kaldes bitdybden af ​​ADC'en (analog-til-digital konverter af en fotografisk enhed, der konverterer antallet af exciterede elektroner i en pixel til et eller andet ciffer).

I moderne scannere til hver af tre farver Normalt tildeles 16 bits. I digitale kameraer er denne værdi lidt mindre. Men selv der er bitdybden for stor, fordi hovedbegrænsningen ikke er ADC-bitdybden, men det dynamiske område af pixels, som endnu ikke er i stand til at akkumulere flere elektroner, eller har en lavere rate af tilfældig termisk støj, så ikke at blokere nyttige elektroner. Som et resultat heraf er lavordensbits af den overskydende bitdybde hovedsageligt optaget af tilfældige termiske støjværdier.

fotofølsomme sensorer på kameraer. I den forbindelse blev det også sagt om den såkaldte. (film eller matrix er ligegyldigt).

Overvej nu konceptet dynamisk rækkevidde fra et fysisk synspunkt, dvs. baseret på designet af et digitalkameras matrix.

Dynamisk område af CCD-matricen.

For at sensoren skal være følsom over for en bred vifte af belysning af motivet, der fotograferes, dvs. at kunne gengive både dets mørke (skygge) sider og lyse (lysstyrke) sider tilstrækkeligt og proportionalt, skal hver pixel have et potentiale brønd med tilstrækkelig kapacitet. En sådan potentiel brønd bør være i stand til at holde en minimal ladning, når den udsættes for lys fra en svagt oplyst del af objektet, og samtidig kunne rumme en stor ladning, hvis belysningen af ​​en del af objektet er høj.

Denne evne hos en potentiel brønd til at akkumulere og holde en ladning af en vis størrelse kaldes dybden af ​​den potentielle brønd. Det er dybden af ​​den potentielle brønd, der bestemmes af matricen.


Skematisk illustration af lateral dræning.

Brugen af ​​dræning fører til et mere komplekst design af CCD-elementer, men dette er berettiget af skaderne på billedet på grund af blomstringen.

Et andet problem, der forværrer kvaliteten af ​​billedet opnået af en CCD-matrix, er den såkaldte. stuck pixels (stuck pixels), vi kalder dem ofte "brudte". Disse pixels vises ved enhver lukkerhastighed, i modsætning til støj, som er kaotisk af natur, og er lokaliseret på samme sted. De er forbundet med dårligt fremstillede CCD-elementer, hvor der, selv med en minimal belysningstid, sker en lavinelignende nedbrydning af elektroner til en potentiel brønd. De vises i hvert billede i form af prikker, der afviger væsentligt i farve fra dem, der er placeret i nærheden.

Jeg tror, ​​at mange, der har hentet et kamera, mere end én gang har bemærket, at vores øje ser helt anderledes end kameraet. Dette er især mærkbart på en overskyet dag: vi ser himlen og individuelle skyer, men på fotografiet er der kun en hvid plet, eller omvendt - himlen er ægte, med tekstur, men alt nedenunder er mørkt, som om i aften. Denne effekt afhænger direkte af bredden af ​​kameraets dynamiske område. I dagens artikel vil vi forsøge at finde ud af, hvad dynamisk rækkevidde er og formulere et par regler, der giver os mulighed for at undgå fejl forbundet med det.

Lad os først definere selve konceptet. Dynamisk område er kameraets evne til samtidig at fange både de lyse og mørke detaljer i en scene. Som et eksempel kan du forestille dig et billede jævnt udfyldt fra sort til hvid.

Den øverste bjælke viser, hvordan vi ser, den anden bjælke viser, hvordan kameraet "ser" scenen. Dets dynamiske område er smallere end det menneskelige øjes, og nogle af de mørke og lyse detaljer vil gå tabt, erstattet af ensartet sort eller hvid, henholdsvis. Hvis vi bevidst peger kameraet mod skyggerne, vil det dynamiske område ikke udvide sig, det vil skifte på grund af øgede tab i højlys, som i det tredje bånd. Hvis vi tværtimod forsøger at bevare lyse detaljer, vil vores tab i skyggerne stige (fjerde stribe). Selvfølgelig er dette en meget forenklet version, fordi vi ser i farver, og øjets evne til at tilpasse sig forskellige forhold belysning tillader ikke direkte sammenligning med kameramatricen, men overordnet er billedet ens.

Som flere rigtigt eksempel foto ovenfor. Optagelsen blev taget klokken elleve om morgenen, da solen allerede stod højt, med en næsten skyfri himmel, blitzen var rettet mod d.v.s. dens indvirkning på scenebelysningen er minimal. Som følge heraf ser vi på grund af manglen på dynamisk rækkevidde et stort lyspunkt i baggrunden, som efterlades stort set uden detaljer, mens selve billedet viser sig at være mørkt. Faktisk software Dette billede er ret nemt at rette, men eksemplet er ret illustrativt.

Jeg vil gerne bemærke, at bredden af ​​kameraets dynamiske område afhænger af mange parametre, men primært af størrelsen af ​​matrixen. Groft sagt, jo større kameramatrix, jo bredere er dets dynamiske område. I skygger er det begrænset af støjniveauet og følgelig støjreduktionsalgoritmer. I lys - matrixens evne til at analysere "mængden" af lys uden flare, dvs. dens lysfølsomhed. Dette kan betragtes som en anden fordel ved spejlreflekskameraer i forhold til peg-og-skyd-kameraer; vi kan sige, at de altid vil give et billede med en stor mængde detaljer i højlys og skygger. På billedet til venstre kan du se søjlerne på vinduet og folderne på tæppet; for de fleste peg-og-skyd-kameraer ville det være en umulig opgave at bevare disse dele af billedet.

En til interessant funktion af moderne kameraer er ujævnheden i det dynamiske område - det ser ud til at være forskudt mod den lyse del, dvs. Kameraet "ser" lyse detaljer bedre end mørke. Dette skyldes igen forekomsten af ​​digital støj i mørke områder af billedet.

Hvorfor er dette vigtigt for os fra et praktisk synspunkt? Først og fremmest kan vi formulere nogle regler, der hjælper med at undgå tab af detaljer under vanskelige lysforhold. Samtidig bør du ikke betragte tabte detaljer som noget ubetydeligt, de kan radikalt ændre billedet. Lad os sige, at når vi optager på en solskinsdag, i skyggen, på gaden og bevare himlen, risikerer vi kun at få et stort mørkt område på billedet i stedet for bygninger. Altså et par stykker simple regler som vil hjælpe dig med at undgå de mest alvorlige fejl.

  • Det er bedre at gøre billedet lysere end at gøre det mørkere. På grund af støj er det sværere at "trække" detaljer ud i skyggerne end i højlys. Dette gælder selvfølgelig for en mere eller mindre jævn eksponering; i tilfældet hvor overeksponering (skyet himmel) åbenlyst vil fremstå ved måling af eksponering i mørke områder, er det bedre at ofre skyggerne, men regn nogle detaljer ud i højlys.
  • Hvis der er stor forskel i lysstyrken i den fotograferede scene, skal du enten prøve at udligne lysstyrken eller måle eksponeringen i den mørke del.
  • Det bedste tidspunkt at tage billeder er morgen eller aften; ved middagstid er solen meget skarp, og skyggerne bliver for mørke, og kameraet vil ikke være i stand til at fange alle detaljerne.
  • Til portrætfotografering på en solskinsdag skal du bruge ekstra belysning eller prøve at optage i skyggen for at undgå alt for hårde skygger.
  • Alt andet lige er det bedre at bruge den lavest tilgængelige ISO-værdi.

Disse regler bør ikke betragtes som stive og uforanderlige, tværtimod skal de i nogle tilfælde anvendes præcis det modsatte. Hvis du for eksempel ønsker at få et meget kontrastfyldt bybillede, kan du alternativt gøre det lige ved middagstid, hvor lyset er skarpest. Men stadig, i de fleste tilfælde vil det at følge dem hjælpe med at lave bedre billeder.

I de følgende artikler om dette emne vil vi tale om mulighederne for at udvide det dynamiske område i processen med fotobehandling og specielle optagelsesteknikker.

Dynamisk område er forholdet mellem maksimum tilladt værdi målt værdi (lysstyrke for hver kanal) til minimumsværdien (støjniveau). Ved fotografering måles det dynamiske område normalt i eksponeringsenheder (trin, stop, EV), dvs. base 2 logaritme, sjældnere - decimallogaritmen (angivet med bogstavet D). 1EV = 0,3D. Af og til bruges også en lineær betegnelse, for eksempel 1:1000, hvilket er lig med 3D eller næsten 10EV.

Det karakteristiske "dynamiske område" bruges også til filformater, der bruges til at optage fotografier. I dette tilfælde er det tildelt af forfatterne af et specifikt filformat, baseret på de formål, som dette format vil blive brugt til. For eksempel DD

Udtrykket "dynamisk område" er nogle gange forkert kald et hvilket som helst forhold mellem lysstyrke i et fotografi:

  • forholdet mellem lysstyrken af ​​de lyseste og mørkeste objekter i fotografiet
  • det maksimale forhold mellem lysstyrken af ​​hvide og sorte farver på skærmen/fotopapiret (det korrekte engelske udtryk er kontrastforhold)
  • række af filmoptiske tætheder
  • andre, endnu mere eksotiske muligheder

Det dynamiske område for moderne digitalkameraer i begyndelsen af ​​2008 spænder fra 7-8 EV for kompaktkameraer til 10-12 EV for digitale spejlreflekskameraer (se test af moderne kameraer på http://dpreview.com). Samtidig er det nødvendigt at huske, at matrixen transmitterer skydeobjekter med forskellige kvaliteter, detaljer i skyggerne forvrænges af støj, og i højlys transmitteres de meget godt. Den maksimale DD for DSLR'er er kun tilgængelig, når der optages i RAW; når kameraet konverterer til JPEG, afskærer kameraet detaljer og reducerer området til 7,5-8,5EV (afhængigt af kameraets kontrastindstillinger).

Det dynamiske område af kamerafiler og matricer forveksles ofte med antallet af bits, der bruges til at registrere information, men der er ingen direkte sammenhæng mellem disse mængder. Derfor er f.eks. DD af Radiance HDR (32 bits pr. pixel) større end 16-bit RGB (photo latitude), som viser det lysstyrkeområde, som filmen kan formidle uden forvrængning, med samme kontrast (lysstyrkeområdet på den lineære del af filmens karakteristiske kurve). Filmens fulde DD er normalt noget bredere end fotobreddegraden og er synlig på grafen for filmens karakteristiske kurve.

Fotobredden på et dias er 5-6EV, et professionelt negativ er omkring 9EV, et amatørnegativ er 10EV, en film er op til 14EV.

Udvidelse af dynamisk rækkevidde

Det dynamiske udvalg af moderne kameraer og film er ikke nok til at formidle nogen scene fra den omgivende verden. Dette er især bemærkelsesværdigt, når du optager med et dias eller et kompakt digitalkamera, som ofte ikke kan formidle selv et lyst daglandskab i midterste bane Rusland, hvis der er objekter i skyggerne (og lysstyrkeområdet for en natscene med kunstig belysning og dybe skygger kan nå op til 20EV). Dette problem kan løses på to måder:

  • øge det dynamiske område af kameraer (videokameraer til overvågningssystemer har et mærkbart større dynamikområde end kameraer, men dette opnås ved at forringe andre kameraegenskaber; hvert år nye modeller af professionelle kameraer med bedste egenskaber, mens deres dynamiske område langsomt øges)
  • ved at kombinere billeder taget ved forskellige eksponeringer (HDR-teknologi i fotografering), hvilket resulterer i et enkelt billede, der indeholder alle detaljerne fra alle de originale billeder, både i de ekstreme skygger og i de maksimale højlys.

Fil:HDRIeksempel.jpg

HDRi-fotografi og tre fotografier, hvorfra det er kompileret

Begge veje kræver løsning af to problemer:

  • Valg af et filformat, hvor du kan optage et billede med et udvidet lysstyrkeområde (almindelige 8-bit sRGB-filer er ikke egnede til dette). I dag er de mest populære formater Radiance HDR, Open EXR, samt Microsoft HD Photo, Adobe Photoshop PSD, RAW-filer fra SLR digitalkameraer med et stort dynamisk område.
  • Visning af et fotografi med et stort lysstyrkeområde på skærme og fotografisk papir, der har et væsentligt mindre maksimalt lysstyrkeområde (kontrastforhold). Dette problem løst ved hjælp af en af ​​to metoder:
    • tonemapping, som reducerer et stort udvalg af luminanser til et lille udvalg af papir, skærm eller 8-bit sRGB-filer ved at reducere kontrasten i hele billedet ensartet for alle pixels i billedet;
    • tonemapping (tone mapping), som producerer en ikke-lineær ændring i pixellysstyrke med forskellige mængder for forskellige områder af billedet, mens den oprindelige kontrast bibeholdes (eller endda øges), men skygger kan se unaturligt lyse ud, og glorier kan forekomme i fotografigrænserne for områder med forskellige lysstyrkeændringer.

Tonemapping kan også bruges til at behandle billeder med et lille lysstyrkeområde for at øge den lokale kontrast.

På grund af tonekortlægningens evne til at producere "fantastiske" billeder i stil med computerspil og massepræsentationen af ​​sådanne fotos med tegnet "HDR" (selv opnået fra et enkelt billede med et lille lysstyrkeområde), er de mest professionelle fotografer og erfarne amatører har udviklet en stærk modvilje mod det dynamiske ekspansionsteknologiområde på grund af den misforståelse, at det er nødvendigt for at få sådanne billeder (eksemplet ovenfor viser brugen af ​​HDR-metoder til at opnå et normalt realistisk billede).

se også

Links

  • Definitioner af grundlæggende begreber:
    • TSB, artikel "fotografisk breddegrad"
    • Gorokhov P.K. "Forklarende ordbog for radioelektronik. Grundlæggende vilkår" - M.: Rus. lang., 1993
  • Fotobreddegrad af film og DD-kameraer
    • http://www.kodak.com/global/en/professional/support/techPubs/e4035/e4035.jhtml?id=0.2.26.14.7.16.12.4&lc=da
  • Filformater:

Wikimedia Foundation. 2010.

Se, hvad "Dynamisk rækkevidde i fotografering" er i andre ordbøger:

    Dynamisk område: Dynamisk område (teknik) er en karakteristik af en enhed eller et system designet til at konvertere, transmittere eller lagre en bestemt mængde (effekt, kraft, spænding, lydtryk, der repræsenterer logaritmen ... ... Wikipedia

    Dynamisk område er en karakteristik af en enhed eller et system designet til at konvertere, transmittere eller lagre en vis mængde (effekt, kraft, spænding, lydtryk osv.), der repræsenterer logaritmen af ​​forholdet mellem maksimum og ... ... Wikipedia

    Dette udtryk har andre betydninger, se Dynamisk område. Dynamisk rækkevidde er en karakteristik af en enhed eller et system designet til at konvertere, transmittere eller lagre en bestemt mængde (effekt, kraft, spænding, lyd... ... Wikipedia

    Fotografisk breddegrad er et kendetegn ved fotofølsomt materiale (fotografisk film, transmitterende tv-rør, matrix) i fotografi, tv og biograf. Bestemmer et lysfølsomt materiales evne til korrekt at transmittere lysstyrke... ... Wikipedia

    Kontrast i den mest generelle forstand, enhver væsentlig eller mærkbar forskel (f.eks. "Rusland er et land med kontraster ...", "kontrast af indtryk", "kontrast af smagen af ​​dumplings og bouillonen omkring dem"), ikke nødvendigvis målt kvantitativt. Kontrastgrad... Wikipedia

    For at forbedre denne artikel, er det ønskeligt?: Find og formatér som fodnoter links til autoritative kilder, bekræfter hvad der blev skrevet ... Wikipedia

    Dette udtryk har andre betydninger, se HDR. High Dynamic Range Imaging, HDRI eller blot HDR er en generel betegnelse for billed- og videoteknologier, hvis lysstyrkeområde overstiger standardteknologiernes muligheder. Oftere... ... Wikipedia

    Denne artikel skal være Wikified. Formatér det venligst efter reglerne for formatering af artikler... Wikipedia

    Wikipedia har n... Wikipedia

    - (lat. redactus sat i rækkefølge) ændring af det originale billede ved hjælp af klassiske eller digitale metoder. Det kan også henvises til med udtrykket retouchering, retouchering (fransk retoucher at male på, korrekt). Formålet med at redigere... ... Wikipedia