shikhalev.org

Динамический диапазон

Источник: https://wiki.panotools.org/Dynamic​_range

Термин динамический диапазон сцены, фотографии или панорамы относится к со­от­но­ше­нию между самыми яркими и самыми темными частями изображения. Общей проблемой при со­зда­нии панорам является большой диапазон уровней яркости, присутствующий во мно­гих сценах, например, от са­мых глубоких теней под ска­лой до пря­мо­го солнечного света. Однократная экспозиция не мо­жет обеспечить детализацию в те­нях и избежать пересвета в свет­лых участках.

Чтобы понять, почему динамический диапазон является проблемой в па­но­рам­ной фотографии, полезно понять, как система человеческого мозга и глаза справляется с ес­тес­т­вен­ным диапазоном яркости, существующим в ре­аль­ном ми­ре. Типичные естественные сцены имеют динамический диапазон около 18 сту­пе­ней (т.е. 18 уд­во­е­ний), а человеческий глаз при од­ном и том же расширении зрачка может оценить около 17 сту­пе­ней (хорошо соответствует типичным естественным, освещенным солнцем сценам, и это не слу­чай­но!). При­с­по­саб­ли­вая же человеческое зрение к раз­ным ус­ло­ви­ям освещения, система мозг-глаз может оценить около 30 сту­пе­ней динамического диапазона (коэффициент 1 мил­ли­ард!), от са­мой слабой звезды до яр­ко­го солнечного света1.

Напротив, системы камер и дисплеев предлагают гораздо меньший динамический диапазон. Хорошие цифровые камеры могут предложить только до 10 сту­пе­ней динамического диапазона (т.е. 1000:1). Большинство из них обеспечивают динамический диапазон значительно ниже этого (см. [1]2). Использование режима RAW при съем­ке дает больше контроля над ото­б­ра­же­ни­ем тонов динамического диапазона3, захваченного датчиками, что может расширить диапазон максимум на 1–1.5 сту­пе­ни. Дополнительные сведения см. в раз­де­ле «Извлечение динамического диапазона RAW».

Это все еще примерно в 500 раз меньше, чем в типичных освещенных солнцем сценах, и даже это редко достигается на пра­к­ти­ке (см. [2]4). Пленочные камеры предлагают больший динамический диапазон за счет нелинейного «спада» теней и бликов. В некоторых цифровых камерах используются цифровые передаточные кривые для аппроксимации этого, а некоторые камеры (например, [3]5) имеют специальные CCD-матрицы для еще большего расширения динамического диапазона. Проблема еще хуже при рассмотрении систем отображения. Типичные настольные дисплеи предлагают около 7-8 сту­пе­ней контрастности (например, 100:1), высококачественные плазменные телевизоры предлагают 10 сту­пе­ней (1200:1).

Это дает вам представление о про­б­ле­ме, а также ярко иллюстрирует, почему так сложно получить реалистично выглядящие снимки луны или другие высококонтрастные сцены, которые так легко оценить глазами, но так трудно запечатлеть с по­мощью фотографических приемов.

Существует несколько методов работы с высоким динамическим диапазоном, в том числе съемка серии экспозиций с разным временем выдержки и их последующее цифровое объединение (см. Смешение контраста) с использованием 16 бит на цветовой канал (например, полностью 16-битный рабочий процесс) с при­це­лом на ограниченный диапазон устройство вывода (принтер или дисплей). Также было предложено несколько интересных алгоритмов автоматического сжатия диапазона (например, Gradient Domain High Dynamic Range Compression).

Photoshop CS2 теперь имеет внутреннюю функцию слияния в HDR, которая может собирать серию экспозиций с бре­ке­тин­гом в настоящее HDR-изображение. Существует хороший учебник Брайана Гринстоуна о том, как это делать: [4]5. Также см. сравнение двух плагинов, которые пытаются сжать HDR-изображение здесь: Сжатие HDR.

  1. Так в ори­ги­на­ле — прим. перев. ↩

  2. Не очень понятно, на что изначально была ссылка. Для со­вре­мен­ных камер значение явно за­ни­же­но — прим. перев. ↩

  3. Не очень понятно, при чем тут тон-мап­пинг… Съемка в raw вместо jpeg банально позволяет сохранить больше информации на ка­нал, что напрямую влияет на ди­на­ми­чес­кий диапазон, сохраненный в фай­ле изображения, до вся­ко­го тон-мап­пин­га. Вероятно, имеется в ви­ду, что в про­тив­ном случае мы теряем снятый диапазон и доверяемся автоматическому тон-мап­пин­гу в ка­ме­ре, но в це­лом вопрос тут не в воз­мож­но­с­тях камеры, а в воз­мож­но­с­тях формата. — прим. перев. ↩

  4. Статья по ссылке 2000 года — прим. перев. ↩

  5. Ссылка уже не доступна — прим. перев. ↩ ↩2