динамический диапазон камеры что это
Что такое динамический диапазон камеры, и в чем может быть выгода для фотографа?
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.
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.
Видеоканал Фотогора
Вы можете оставить свой комментарий к данной статье
Динамический диапазон камеры смартфона: все что вам нужно знать
Рассказываем о динамическом диапазоне камеры
Динамический диапазон — один из параметров, на который обращают внимание, обсуждая возможности и потенциал мобильной камеры в смартфоне. Что же означает этот термин и насколько он важен?
Понятие динамического диапазона очень часто связывают со звучанием, и он представляет собой отношение интенсивности звука от меньшего к большему. Примерно такая же идея лежит в основе камер, где он понимается как соотношение между наиболее и наименее освещенными участками (контраст).
Проще говоря, динамический диапазон означает, сколько данных (тонов) камера сможет захватить при экстремальной экспозиции в сцене от самых светлых до самых темных деталей сцены. Это способность камеры показать максимальный диапазон яркости на одном кадре. Чем выше динамический диапазон, тем больше тонов камера передает, тем больше деталей может быть извлечено из темных или светлых частей сцены, меньше риск пересвета и изобилия цифровых шумов.
В реальной жизни нет идеального черного и белого, на то, какими они будут влияет интенсивность света и отражаемая способность предметов. Обычная ситуация, когда вы сможете увидеть этот эффект — это съемка под прямыми солнечными лучами. В этом случае камера получает света с избытком, но различия в освещении — очень заметны. Разница между яркостью самого светлого участка сцены и самого темного получается очень значительная. Так, небо может быть размытым, а тени под деревьями или другими объектами будут не естественно черными.
Динамический диапазон, как правило, измеряется в ступенях или стопах экспозиции. Увеличение экспозиции на одну ступень означает удвоение света. Если снимать с выдержкой 1/100, то яркость светлого участка составит 1/50, а самой темной части — 1/200. Современная камера, как правило, способна распознать до 18/20 ступеней изменения интенсивности, тогда как человеческий глаз видит на порядок больший диапазон тонов. Так, мы с легкостью сможем различить мелкие детали темного здания на фоне яркого неба или различить самолет, пролетающий в облаках. Отсюда и стремление научить камеру распознавать как можно большее количество тонов света, чтобы получались максимально естественные и глубокие кадры.
При работе этой функции важно не только захватить как можно больше тонов, но и попытаться сделать снимок визуально приятным и гладким. И вот тут на первый план выходит необходимость хорошей детализации всех участков сцены. Например, лучше темные или светлые детали изображения разбавить полутонами серого, а не белыми или черными. В последнем случае изображение получится скучным и с низким уровнем контрастности.
Независимо от того, сколько ступеней динамического диапазона способна обрабатывать камера, вы обязательно столкнетесь с ситуацией, когда динамического диапазона будет не хватать. Например, при создании пейзажей в яркий солнечный день, попытке запечатлеть рассвет или закат, когда камера попросту «слепнет» из-за избытка солнца, попадающего в кадр.
В этом случае можно положиться на высокий динамический диапазон (HDR), который используется для повышения эффективности съемки в условиях различного уровня освещенности. По сути, HDR призван обеспечить сбалансированную экспозицию по всему кадру. Достигается нужный эффект за счет объединения снимков, снятых с разной экспозицией. Правда, далеко не все HDR-фото выглядят лучше, чем созданные в обычном режиме. Поэтому стоит сохранять как исходники в «сыром» виде и, так и созданные в режиме HDR, чтобы иметь возможность выбрать наиболее удачные из них. Кроме того, пользоваться HDR при съемке в движении далеко не всегда уместно и оправдано. С HDR-изображениями также легко переусердствовать и итоговая картинка будет не естественной.
Придерживайтесь этих правил, и вы получите максимально качественные снимки:
Динамический диапазон. Часть 1
Вместо красивого неба на закатном снимке получилось белое пятно? А может, наоборот, закат запечатлеть удалось, но внизу лишь чёрный фон? Сфотографировали человека напротив окна, а за ним в кадре образовалась белая пелена? Пришло время разобраться, откуда берутся такие ошибки и как их исправить!
Наверняка вы замечали, что иногда в кадре бывает очень сложно показать и яркое солнце, и тёмные детали: либо небо получается пересвеченным, либо нижняя часть кадра становится слишком тёмной. Почему так происходит? Дело в том, что фотоаппарат способен воспринимать ограниченный диапазон яркости. Речь идёт о динамическом диапазоне. Во времена фотоплёнки это понятие именовалось «фотографической широтой».
Нехватка динамического диапазона в кадре: небо «потеряно», вместо него — белое пятно.
Небо сохранено, все детали вошли в динамический диапазон.
Когда чаще всего ощущается нехватка динамического диапазона?
На практике фотограф постоянно сталкиваться с проблемой недостаточного динамического диапазона. Прежде всего, она будет заметна при съёмке контрастных сцен.
Классический пример — съёмка на закате. Не так просто будет запечатлеть и яркое солнце, и затенённые участки внизу кадра, землю. Нехватка диапазона также ощущается при фотографировании в контровом свете (например, если вы снимаете в помещении напротив окна).
Все области, не вошедшие в динамический диапазон, на снимке получаются или слишком светлыми, или тёмными, лишаются всех деталей. Это, конечно, ведёт к потере качества снимка, техническому браку.
Несколько примеров сюжетов с широким динамическим диапазоном:
Почти любой пейзаж
Некоторые городские зарисовки
Съёмка кадров с Луной; ночная съёмка в городе
Портреты в контровом свете
Что такое динамический диапазон фотоаппарата? Как его измерить?
Итак, динамический диапазон (ДД) — это характеристика фотокамеры, отвечающая за то, какой диапазон яркости она сможет показать на одном кадре. Обычно производители не указывают этот параметр в технических характеристиках фотоаппарата. Тем не менее, его можно измерить, посмотрев, сколько деталей в тёмных и светлых участках кадра сможет передать та или иная камера.
Сравните: камера смартфона имеет узкий динамический диапазон, а зеркальная фотокамера Nikon D810 — широкий.
Кадр, сделанный на камеру смартфона. Детали потеряны как в светлых участках (небо), так и в тёмных (кусты). Вместо них на фото белые и чёрные пятна. Это пример узкого динамического диапазона.
Кадр, сделанный на зеркальный фотоаппарат. Детали сохранены как в светлых участках (видны все оттенки неба), так и в тёмных. Это пример достаточно широкого динамического диапазона.
Кроме того, существуют специальные лаборатории, измеряющие характеристики фотокамер. Например, DXOmark, в базе данных которой очень много протестированных фотокамер. Отметим, что специфика тестирования этой лаборатории такова, что измеряется динамический диапазон на минимальных значениях ISO. Так что, при повышенных значениях ISO, картина может несколько измениться.
Динамический диапазон измеряют в ступенях экспозиции (EV). Чем больше ступеней экспозиции камера может отобразить на фотографии, тем шире её динамический диапазон. Например, фотокамера Nikon D7200 имеет динамический диапазон 14,6 EV (по данным DXOmark). Это прекрасный результат, однако, стоит отметить, что в целом динамический диапазон обычно выше у фотокамер с полнокадровыми матрицами, таких как Nikon D610, Nikon D750, Nikon D810. А вот динамический диапазон компактных фотокамер может быть всего 10 EV, у смартфонов — и того меньше.
Отметим, что потенциал зеркальных камер (в том числе их динамический диапазон) можно оценить только при работе с RAW-файлами. Ведь на JPEG-снимках будут сказываться многие внутрикамерные настройки. Например, камера может сильно повышать контраст снимков, сужая динамический диапазон. С другой стороны, многие фотоаппараты умеют искусственно расширять его при съёмке в JPEG, но об этом чуть позже.
Как загубить динамический диапазон на фото? Типичные ошибки
Даже если камера обладает широким динамическим диапазоном, это не гарантирует, что на фотографиях будут отображены все детали в тёмных и ярких участках. Рассмотрим основные ошибки фотографов, ведущие к значительному снижению динамического диапазона и плохой проработке деталей.
Рассмотрим пример пересвеченного кадра:
Теоретически, динамического диапазона камеры для этого сюжета должно было хватить, но произошла потеря деталей в светлых участках кадра (на небе) из-за неправильно настроенной экспозиции. Кадр получился слишком ярким.
Обратная ситуация — кадр недоэкспонированный, тёмный.
На этот раз детали потерялись в тёмных участках кадра.
Оригинальный кадр: все детали сохранены благодаря широкому ДД и грамотной экспозиции снимка.
Фотограф перестарался с обработкой — детали в тёмных и светлых участках оказались утрачены.
Укладываемся в динамический диапазон
Часто даже при съёмке сложных сюжетов с большим перепадом яркости можно не прибегать ни к каким сложным ухищрениям для расширения динамического диапазона. Нужно просто грамотно использовать то, что может дать фотокамера.
Делая этот снимок, я не стал включать в композицию восходящее Солнце, находящееся чуть правее границ кадра. Так я избавил себя от пересветов в области солнечного диска.
При съёмке портрета на природе можно не включать солнце в кадр. Главное — получить от него красивое освещение.
Следите за экспозицией. Как мы уже говорили, чтобы сохранить максимум деталей на фотографии, её необходимо корректно проэкспонировать. Уделите внимание настройке параметров экспозиции, пользуйтесь подходящими методами экспозамера и гистограммой. Также всегда просматривайте отснятые кадры, проверяйте их яркость. Если необходимо, делайте дубли посветлее или потемнее, чтобы потом было из чего выбирать.
Фотографируйте в RAW. Если вы снимаете сложную сцену, всегда лучше иметь поле для манёвра. Формат RAW предоставит вам целый аэродром, ведь абсолютно вся информация о снимке сохранится на матрице фотоаппарата. При обработке вы сможете сделать тёмные участки снимка светлее или даже немного «вытянуть» детали в светлых участках кадра. Обратите внимание, что осветлять тёмные участки кадра формат RAW позволяет гораздо лучше, нежели затемнять светлые. Поэтому, оберегая светлые участки снимка, фотографы порой специально делают кадры темнее, чем нужно, чтобы потом при обработке «вытащить» нужные детали из теней. Такую обработку позволит сделать практически любой современный RAW-конвертер. В том числе и Nikon Capture NX-D. О расширении динамического диапазона с его помощью мы подготовим специальный материал.
Тени «вытянуты» в RAW-конвертере
В следующей части урока мы поговорим о возможностях расширения динамического диапазона. Некоторые из них скрыты в самой фотокамере и доступны любому фотографу. Оставайтесь с нами!
Что такое динамический диапазон в фотографии и почему это важно знать
Зачем нужно понимать динамический диапазон
Все дело в экспозиции, поэтому, если вы хотите получить хорошо экспонированные фотографии, вам нужно знать о динамическом диапазоне. Тогда у вас будет хорошее представление о возможностях вашей камеры и о том, что вы можете сделать, чтобы добиться хорошей экспозиции, если сможете понять:
Динамический диапазон вашей камеры
Не все камеры имеют одинаковый динамический диапазон. Динамический диапазон определяется фотосенсором вашей камеры.
Компактные камеры не имеют такого широкого динамического диапазона, как зеркальные, потому что сенсор меньше. Полнокадровые зеркалки имеют гораздо больший динамический диапазон, чем камеры «Кроп».
Полнокадровые камеры высокого класса способны записывать более высокий динамический диапазон, чем камеры начального уровня, но даже среди камер высокого класса некоторые лучше, чем другие. Подробнее об этом чуть ниже.
Как измеряется динамический диапазон в фотографии?
Динамический диапазон измеряется в стопах (stops). Это то же самое, что и при настройке диафрагмы. Каждый f-стоп удваивается (или уменьшается в два раза, в зависимости от того, в какую сторону вы идете) по сравнению с предыдущим. Другими словами, F2.8 вдвое превышает уровень яркости F4.
Динамический диапазон сцены
Таким образом, чем погода солнечнее, тем ярче будут блики, тем сильнее будут тени и тем больше динамический диапазон сцены.
Что если условия слишком яркие для камеры
Если ваша камера не может полноценно записывать как яркие тона и тени, то вам нужно будет выбрать, что важно для вас, чтобы избежать отсечения (поскольку отсеченные детали не будут записываться и их потом будет невозможно восстановить).
Как управлять динамическим диапазоном
Независимо от возможностей вашей камеры, наступит момент, когда сцена окажется за пределами возможностей динамического диапазона вашей камеры.
Как только вы узнаете свою камеру, а точнее ее ограничения, вы можете начать изучать, как с ней работать. Когда дело доходит до динамического диапазона, есть много вещей, которые вы можете сделать, но их можно объединить в три варианта:
1. Уменьшить динамический диапазон сцены
Когда вы уменьшаете контраст сцены, вы уменьшаете динамический диапазон в фотографии.
Если вы вернетесь к диаграмме в верхней части статьи, вы увидите, что если тени светлее, или блики темнее, или оба, динамический диапазон сцены меньше. В результате вашей камере будет проще точно регистрировать как светлые, так и темные области без переэкспонирования светлых участков или недоэкспонированных теней.
Есть два способа уменьшить динамический диапазон сцены:
а) осветлить тени
Чтобы «поднять» тени, добавьте света, чтобы они были ближе по яркости к более освещенным областям сцены.
Чтобы осветлить тени:
Фотографы-постановщики и портретисты манипулируют светом в студии и на месте с помощью отражателей и стробоскопов, чтобы осветить объект и / или заполнить тени.
б)затемнить светлые тона
В качестве альтернативы, вы можете работать на другом конце динамического диапазона, затемняя светлые тона. Другими словами, сделайте блики темнее.
Чтобы уменьшить блики:
Проблема с пейзажной фотографией состоит в том, что небо значительно ярче, чем земля. Поэтому пейзажные фотографы используют градуированные фильтры с нейтральной плотностью, чтобы уменьшить динамический диапазон сцены, чтобы они могли захватывать как хорошо освещенное небо, так и землю.
2. Избегайте контрастных сцен
Фотографируя в менее «контрастной» области, и вам не придется иметь дело с крайностями светлых и темных участков.
Вот почему портретные фотографы:
Если вы когда-либо пытались избежать резких теней на фотографиях, то значит, вы приспосабливались к динамическому диапазону камеры.
3. Охватите динамический диапазон сцены
Есть еще один способ справиться со сценой, когда она выходит за пределы динамического диапазона вашей камеры. Охватите это с HDR.
С фотографией HDR (фотография с высоким динамическим диапазоном) вы делаете несколько фотографий с разной экспозицией, чтобы объединить их в одно изображение HDR с деталями в:
Таким образом вы преодолеваете недостатки своей камеры и получаете изображение, которое имитирует то, как наши глаза видят мир.
Фотографы, работающие в сфере недвижимости, используют HDR, чтобы показать, показать интерьер комнаты в темных тонах и шикарный вид снаружи в светлых тонах.
Сложив фотографии с различными экспозициями, охватывающими как интерьер, так и экстерьер, можно показать полный динамический диапазон. Потенциальный покупатель, глядя на такие фотографии, увидит представленный дом так, как он бы увидел бы этот дом, смотря на него своими глазами, а не через фотографию.
Камера не сможет захватить полный динамический диапазон.
Когда новые фотографы впервые сталкиваются с термином динамический диапазон, это обычно происходит потому, что они узнают о HDR-фотографии.
Творческий подход с динамическим диапазоном в фотографии
Как правило, консенсус в отношении воздействия таков: если вам необходимо сделать выбор:
Если вы знаете, как управлять как светлыми, так и теневыми изображениями, и решаете выставлять одну за счет другой, это творческий выбор.
Понимание динамического диапазона является ключом к принятию этих творческих решений и достижению желаемых результатов.
Динамический диапазон и выбор камеры
Когда цифровая фотография началась, акцент был сделан на мегапикселях. Тогда считалось, что чем больше мегапикселей, тем лучше. Но времена изменились и теперь даже на самой дешевой камере пикселей достаточно для большинства фотографов.
Производители работают над динамическим диапазоном, потому что это то, что действительно важно для фотографов. К счастью для нас, динамический диапазон камер неуклонно растет, и я не удивлюсь, если однажды мы будем использовать камеры, способные записывать мир так, как его видят наши глаза.
Я советую при покупке следующей камеры уделять внимание динамическому диапазону камеры, а не мегапикселям.
Заключение
Таким образом, зная про ограничение динамического диапазона, вы сможете получать те фотографии, которые вы хотите, с учетом ограничения вашей камеры. Или, вы можете специально использовать эти ограничения и получать художественные эффект.
Ну а если у вас остались вопросы, то задавайте их в разделе с комментариями.