High Dynamic Range | Современная терминология 3D графики | 3D графика, 3D редакторы | Софт

Страница 9 из 10

 

High Dynamic Range (HDR)

High Dynamic Range (HDR) в применении к 3D графике — это рендеринг в широком динамическом диапазоне. Суть HDR заключается в описании интенсивности и цвета реальными физическими величинами. Привычной моделью описания изображения является RGB, когда все цвета представлены в виде суммы основных цветов: красного, зеленого и синего, с разной интенсивностью в виде возможных целочисленных значений от 0 до 255 для каждого, закодированных восемью битами на цвет. Отношение максимальной интенсивности к минимальной, доступной для отображения конкретной моделью или устройством, называется динамическим диапазоном. Так, динамический диапазон модели RGB составляет 256:1 или 100:1 cd/m² (два порядка). Эта модель описания цвета и интенсивности общепринято называется Low Dynamic Range (LDR).

Возможных значений LDR для всех случаев явно недостаточно, человек способен видеть гораздо больший диапазон, особенно при малой интенсивности света, а модель RGB слишком ограничена в таких случаях (да и при больших интенсивностях тоже).

Динамический диапазон зрения человека от 10^-6 до 10⁸ cd/m², то есть 100000000000000:1 (14 порядков). Одновременно весь диапазон мы видеть не можем, но диапазон, видимый глазом в каждый момент времени, примерно равен 10000:1 (четырем порядкам). Зрение приспосабливается к значениям из другой части диапазона освещенности постепенно, при помощи так называемой адаптации, которую легко описать ситуацией с выключением света в комнате в темное время суток — сначала глаза видят очень мало, но со временем адаптируются к изменившимся условиям освещения и видят уже намного больше. То же самое случается и при обратной смене темной среды на светлую.

Итак, динамического диапазона модели описания RGB недостаточно для представления изображений, которые человек способен видеть в реальности, эта модель значительно уменьшает возможные значения интенсивности света в верхней и нижней части диапазона. Самый распространенный пример, приводимый в материалах по HDR, — изображение затемненного помещения с окном на яркую улицу в солнечный день.

С RGB моделью можно получить или нормальное отображение того, что находится за окном, или только того, что внутри помещения. Значения больше 100 cd/m 2 в LDR вообще обрезаются, это является причиной тому, что в 3D рендеринге трудно правильно отображать яркие источники света, направленные прямо в камеру.

Сами устройства отображения данных пока что серьезно улучшить нельзя, а отказаться от LDR при расчетах имеет смысл, можно использовать реальные физические величины интенсивности и цвета (или линейно пропорциональные), а на монитор выводить максимум того, что он сможет. Суть представления HDR в использовании значений интенсивности и цвета в реальных физических величинах или линейно пропорциональных и в том, чтобы использовать не целые числа, а числа с плавающей точкой с большой точностью (например, 16 или 32 бита). Это снимет ограничения модели RGB, а динамический диапазон изображения серьезно увеличится. Но затем любое HDR изображение можно вывести на любом средстве отображения (том же RGB мониторе), с максимально возможным качеством для него при помощи специальных алгоритмов tone mapping.

HDR рендеринг позволяет изменять экспозицию уже после того, как мы отрендерили изображение. Дает возможность имитировать эффект адаптации человеческого зрения (перемещение из ярких открытых пространств в темные помещения и наоборот), позволяет выполнять физически правильное освещение, а также является унифицированным решением для применения эффектов постобработки (glare, flares, bloom, motion blur). Алгоритмы обработки изображения, цветокоррекцию, гамма-коррекцию, motion blur, bloom и другие методы постобработки качественней выполнять в HDR представлении.

В приложениях 3D рендеринга реального времени (играх, в основном) HDR рендеринг начали использовать не так давно, ведь это требует вычислений и поддержки render target в форматах с плавающей точкой, которые впервые стали доступны только на видеочипах с поддержкой DirectX 9. Обычный путь HDR рендеринга в играх таков: рендеринг сцены в буфер формата с плавающей точкой, постобработка изображения в расширенном цветовом диапазоне (изменение контраста и яркости, цветового баланса, эффекты glare и motion blur, lens flare и подобные), применение tone mapping для вывода итоговой HDR картинки на LDR устройство отображения. Иногда используются карты среды (environment maps) в HDR форматах, для статических отражений на объектах, весьма интересны применения HDR в имитации динамических преломлений и отражений, для этого также могут использоваться динамические карты в форматах с плавающей точкой. К этому можно добавить еще лайтмапы (light maps), заранее рассчитанные и сохраненные в HDR формате. Многое из перечисленного сделано, например, в Half-Life 2: Lost Coast.

HDR рендеринг очень полезен для комплексной постобработки более высокого качества, по сравнению с обычными методами. Тот же bloom будет выглядеть реалистичнее при расчетах в HDR модели представления. Например, как это сделано в игре Far Cry от Crytek, там используются стандартные методы HDR рендеринга: применение bloom фильтров, представленные Kawase и tone mapping оператор Reinhard.

К сожалению, в некоторых случаях разработчики игр могут скрывать под названием HDR просто фильтр bloom, рассчитываемый в обычном LDR диапазоне.

И хотя большая часть в том, что сейчас делают в играх с HDR рендерингом, как раз и есть bloom лучшего качества, выгода от HDR рендеринга не ограничивается одним этим постэффектом, просто его сделать легче всего.

Другие примеры применения HDR рендеринга в приложениях реального времени:

  

 

• Назад
• Вперед

WDR — Wide Dynamic Range: боремся со светом

Для решения проблемы искажения освещенности в кадре используется технология WDR (Wide Dynamic Range — расширенный динамический диапазон). При использовании данной технологии, камера осуществляет попеременную съёмку двух и более кадров с различной выдержкой, которые затем совмещаются в один для получения наиболее качественного изображения с равномерной освещенностью.

Камеры с функцией динамического диапазона поддерживают передачу как очень ярких, так и очень темных элементов картины. Динамический диапазон обозначается в децибелах (дБ).

Чтобы передать весь диапазон света, нужно использовать математический алгоритм, для обработки каждого кадра изображения, в результате чего получается перераспределять яркость таким образом, чтобы весь кадр был информационно насыщенным.

Без WDR сложно обойтись в следующих ситуациях:

• при наблюдении, когда внутри темно, а снаружи светло или наоборот;
• при наблюдении за периметром зданий, когда гамма света постоянно меняется;
• при движении, что особенно важно, с учетом перемены света.

Функции улучшения изображения

Также имеется технология DWDR — DigitalWDR, выполняющая ту же функцию, что и WDR, но отличающаяся принципом действия.

WDR – аппаратное средство расширения динамического диапазона. Качественно и быстро обрабатывает поступающую со светочувствительной матрицы информацию. Распознает объекты, которые расположены в местах проблемных для съемки. Но, модели видеокамер где имеется эта технология намного дороже, изделий с функцией DWDR, сопоставимых по качеству изображения.

DWDR – программное средство обработки видео. Дает вполне удовлетворительный, посредственного качества уровень изображения засвеченных участков.

Существует также Back Light Compensation (BLC) — технология компенсации ярко освещенного заднего плана с целью выделения объектов на переднем плане. BLC не передает информацию в ярко освещенных участках сцены, зато объекты на переднем плане хорошо видны.

Освещенность по всему полю зрения камеры сглаживается, когда установлен BLC-микропроцессор. Камеры в большинстве случаев имеют поддержку BLC, но она уступает возможностям WDR.

В отличие от технологии BLC, WDR добивается более четкого изображения за счёт того, что зона применения равномерна, а не обходится отдельными участками обработки кадра.

В итоге, проводится следующая градация всех технологий, используемых для компенсации эффектов засветки:

• BLC — базовая функция;
• D-WDR – некоторый компромиссный вариант;
• WDR – обеспечивает наиболее качественное изображение.

Применение WDR в камерах видеонаблюдения

Функция WDR полезна во многих ситуациях, которые возникают при съемках во время использования видеонаблюдения или автомобильного видеорегистратора.

Ведь изображение искажает как избыток, так и недостаток внешнего освещения. Такое часто можно увидеть при видеосъемках дороги в ночное время суток или при засветке фарами встречного автомобиля.

Существуют разные способы увеличения динамического диапазона, и чтобы достичь лучший результат, эти технологии совмещают.

Ниже перечислим разновидности WDR технологий основных производителей видеокамер.

Самый простая реализация WDR осуществлена компанией Axis и называется динамический контраст. Функция используется в большинстве видеокамер. Данный способ фиксирует большую глубину изображения чем та, которую камера фактически способна передать.

Камеры Axis также поддерживают расширенную корректировку тона с учетом самых темных и самых ярких участков изображения, что в результате приводит к хорошей проработке деталей при любой освещенности.

В линейке видеокамер Smartec применяются известные на рынке методы расширения динамического диапазона:

— программный и аппаратный режим WDR;

— функция PIXIM на основе оперативного управления активными пикселями CMOS-матрицы — традиционной системы двойного сканирования Double Scan WDR.

Компания Samsung Techwin использует два метода, чтобы расширить динамический диапазон – SSDR/eXDR и WDR.

Режим SSDR (Samsung Super Dynamic Range) реализован в видеокамерах с процессором W5/SV5. Аналогичная технология с названием eXDR (eXtended Dynamic Range) применяется в камерах с процессором A1. Благодаря анализу видеосигнала и коррекции яркости, повышается видимая детализация темной области изображения с сохранением четкости и детализации наиболее освещенных областей.

Производитель Vision Hi-Tech, использует в своих изделиях разные варианты технологий WDR. Имеются варианты WDR с технологией PIXIM.

Базовым вариантом технологии WDR от Vision Hi-Tech считается функция WideLux — 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.

Выбор камер и оборудования

Для быстрого подбора оборудования для видеонаблюдения с WDR можно использовать удобный фильтр нашего каталога.

1. Перейдите в раздел камер видеонаблюдения
2. Откройте в фильтре слева параметр «Дополнительные функции»
3. Отметьте галочками WDR и/или D-WDR
4. Нажмите «Показать»
5. Вы молодец) Наслаждайтесь подобранным оборудованием!

Помимо камер вам может понадобится:

• IP видеорегистратор от 4333 руб
• Объективы для камер от 2605 руб
• Термокожухи от 4712 руб
• Жесткие диски для видеорегистраторов от 4103 руб

Заключение

Камеры видеонаблюдения с WDR собирают все больше и больше сторонников. Банковские структуры, разные государственные учреждения используют аппаратуру, наделенную этой функцией, камеры без технологии расширенного динамического диапазона ими просто игнорируются. Популярность технологии растет с каждым днем, об этом говорит снижение цен и универсальность моделей. Речь идет о возможности применения WDR как с аналоговыми камерами, так и с IP видеоустройствами.

Что такое динамический диапазон и почему он важен?

Каждое музыкальное произведение имеет определенный динамический диапазон , означающий разницу между самыми громкими и самыми тихими пассажами. Звуковое оборудование также имеет характерный динамический диапазон, хотя в данном случае этот термин описывает границы того, на что способна эта часть оборудования.

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

Удары

Динамика — это один из важнейших компонентов — наряду с мелодией, гармонией и ритмом — которые делают музыку приятной и привлекательной для прослушивания. Песня, которая имеет заметные различия в уровне громкости, почти всегда более увлекательна, чем та, которая остается практически неизменной от начала до конца.

Но если песня имеет слишком широкий динамический диапазон, вы не будете четко слышать тихие части, а громкие части будут неприятно громкими. И наоборот, если разница между громким и тихим звуком слишком мала, музыка будет звучать сдавленно и может даже утомлять ваши уши, особенно при прослушивании на высоких уровнях громкости.

Точно так же, как художник или фотограф сопоставляет свет и тень, музыкальный исполнитель, автор песен или продюсер создает аранжировки, которые различаются по громкости и интенсивности для создания драмы. Вариации могут быть тонкими, например, усиление инструментовки во втором куплете, или они могут быть более очевидными, например, секция разбивки (где большинство инструментов исчезает) после громкого припева.

На более детальном уровне динамика является важной частью музыкальной и вокальной техники. Например, когда барабанщик играет на барабане, он не бьет каждый бит с одинаковой громкостью. Если бы они это сделали, это звучало бы как пулемет, а не барабан. Изменения в динамике между каждым ударом — это то, что придает роллу ощущение и музыкальность. Точно так же певцы обычно переходят от более громкого к более тихому от раздела к разделу или даже от слова к слову.

Технические особенности

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

Воспроизводимые носители также имеют динамические диапазоны. Например, динамический диапазон 16-битного / 44,1 кГц компакт-диска составляет более 90 дБ — немного больше, чем диапазон человеческого слуха. 24-битный цифровой звук имеет теоретический динамический диапазон 144 дБ, но ни одна система воспроизведения не может сравниться с ним… да и вам бы этого не хотелось, учитывая, что 120 дБ SPL — это порог боли!

Звуковое оборудование, воспроизводящее музыку, также имеет динамический диапазон. Для такого оборудования, как приемники, громкоговорители и наушники, этот показатель рассчитывается как отношение между самым громким звуком, который может произвести устройство, и самым тихим звуком до того, как шум станет слышимым («минимальный уровень шума»). Чем больше его динамический диапазон, тем больше запас компонент будет иметь. Headroom — это диапазон выше среднего рабочего уровня до искажения.

Абсолютный предел цифрового аудио составляет 0 дБFS (полная шкала децибел). Вы можете думать о 0 dBFS как о непреодолимом потолке; увеличение громкости сдавливает сигнал, создавая неприятные цифровые искажения, которые вы услышите, когда он будет преобразован обратно в аналоговый для воспроизведения.

Расчет искажений в аналоговом компоненте не так точен. Это потому, что если сигнал перегружает цепь, это не обязательно ухудшает качество звука, как это происходит с цифровым звуком. На самом деле, аналоговый звук часто звучит лучше, когда он слегка перегружен и создает насыщение. В конце концов, если вы продолжите увеличивать громкость, это приведет к достаточному искажению, чтобы ухудшить звук, но где это может быть, зависит от вашего мнения.

Когда дело доходит до характеристик звукового оборудования, динамический диапазон (сокращенно DNR) часто путают с отношением сигнал-шум (SNR). Хотя они похожи, они не рассчитываются одинаково. Как мы уже говорили, DNR измеряет соотношение между самым громким возможным пиком без искажений и самым тихим пиком до того, как будет слышен шум (обычно гул или шипение). Вместо этого SNR вычисляет разницу между стандартным рабочим уровнем устройства и минимальным уровнем шума. С обеими спецификациями, чем выше число, тем лучше.

Разница между DNR и SNR.

Динамический диапазон и музыкальный жанр

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

На другом конце спектра находятся джаз и классическая музыка, у которых могут быть значительные различия между самой тихой и самой громкой частями. В джазе песни в быстром темпе обычно варьируются от громких пассажей, сыгранных на духовых и саксофонных инструментах, до тихих соло на фортепиано и басу. Даже в джазовых балладах динамический диапазон обычно относительно широк. Исследование динамического диапазона в различных музыкальных стилях , проведенное в 2016 году, показало, что динамический диапазон в джазе обычно колеблется от 13 дБ до 23 дБ.

Как группа, классические записи имеют самый широкий динамический диапазон среди всех жанров. То же исследование, упомянутое выше, показало, что записанная классическая музыка обычно имеет динамический диапазон от 20 до 32 дБ. Хотя это может показаться большим, это все же немного меньше, чем у живого выступления симфонического оркестра, которое может достигать 90 дБ.

Независимо от того, какую музыку вы предпочитаете, используйте высококачественные аудиокомпоненты, такие как Yamaha AVENTAGE 9.Ресивер 0044 поможет вам в полной мере ощутить динамический диапазон ваших любимых записей.

Ресивер Yamaha AVENTAGE RX-A8A.

Не трогайте этот набор

Звукоинженеры используют сжатие звука для управления динамическим диапазоном в процессе производства музыки. Компрессор уменьшает пики сигнала, тем самым уменьшая динамический диапазон и позволяя включить всю композицию без пиков, вызывающих искажения.

После удаления пиков песню можно сделать намного громче без искажений.

Одной из причин уменьшения динамического диапазона записанной музыки является то, что ее часто слушают в шумной обстановке, например, в машине. Автомобиль на шоссе может иметь уровень шума почти 70 дБА (дБА — это взвешенная шкала, которая учитывает, как люди слышат разные частоты при разной громкости). Если песня слишком сильно меняется от громкой до тихой, вам придется постоянно регулировать громкость автомобильной аудиосистемы. Во время тихих частей вам нужно будет включить его погромче, чтобы услышать его сквозь шум дороги и ветра, но тогда он будет неудобно громким во время более громких частей. Разумное использование сжатия решает проблему.

Громче против Громче

До появления потоковых сервисов для доставки музыки — когда компакт-диск все еще был доминирующим форматом — мир популярной музыки переживал так называемую «войну громкости ». Чтобы их музыка выделялась на радио или в клубной звуковой системе (по сравнению с другими треками, воспроизводимыми до и после), песни были обработаны с большим сжатием, чтобы получить их средний уровень как можно выше.

Непреднамеренным последствием стало то, что динамический диапазон этих записей стал меньше, музыка стала звучать сплющеннее, менее напористо и часто утомительно для ушей. В те дни песни нередко имели динамический диапазон от 4 до 6 дБ. Металлика 2008 9Альбом 0003 Death Magnetic был одним из самых сильно сжатых, а потому противоречивых релизов эпохи «войны за громкость».

На приведенном ниже снимке экрана показаны осциллограммы (записанные с TIDAL) для « In the Hall of the Mountain King » Эдварда Грига (область слева) и « My Apocalypse » Metallica из Death Magnetic (область справа). Обратите внимание, насколько шире динамический диапазон в «В зале горного короля».

Разница между большим и малым динамическим диапазоном.

К счастью, потоковые сервисы представили функцию под названием «Нормализация громкости», которая автоматически устанавливает потолок громкости песни; независимо от того, насколько громкой является запись, она будет автоматически отключена, чтобы она не превышала этот потолок. В результате при мастеринге для потоковой передачи инженерам больше не нужно уменьшать динамический диапазон, чтобы сделать песни громче. Это привело к расширению динамического диапазона в популярной музыке, который в настоящее время находится в диапазоне в среднем 10 дБ. Это все еще довольно узко, но ситуация улучшается, и, надеюсь, эпоха уничтожения музыки в основном закончилась.

 

Нажмите здесь для получения дополнительной информации о ресиверах Yamaha AVENTAGE.

Что такое динамический диапазон в фотографии?

Все мы 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 особое явление, которое называется динамическим диапазоном.

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 окружающего «шума», то 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 можно рассчитать 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 размыты, 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 внутренней частью (слева), а другая с правильной экспозицией в помещении 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 цифровая фотография

Как динамический диапазон влияет на экспозицию пленочной 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 это часто повторяемое, и, возможно, мы даже применяем это на практике. Вы когда-нибудь задумывались, почему дается этот совет?

Каждая среда 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 битовую глубину, 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 предполагаемом 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.

No related posts.