Що таке Динамічний діапазон
Динамічний діапазон - це відношення максимального допустимого значення вимірюваної величини (яскравості по кожному з каналів) до мінімального значення (рівню шумів). У фотографії динамічний діапазон прийнято вимірювати в одиницях експозиції (крок, стоп, EV), тобто логарифмом за основою 2, рідше - десятковим логарифмом (позначається літерою D). 1EV = 0,3D. Зрідка використовують і лінійне позначення, наприклад 1: 1000, що дорівнює 3D або майже 10EV.
Терміном «динамічний діапазон» іноді невірно називають будь-яке відношення яркостей в фотографії:
- відношення яркостей найсвітліших і темних об'єктів зйомки
- максимальне діапазон яскравості монітора / фотопаперу. відношення яркостей білого і чорного кольорів на моніторі / фотопапері (вірний англійський термін contrast ratio)
- діапазон оптичної щільності плівки
- інші, ще більш екзотичні варіанти
Динамічний діапазон файлів і матриць фотоапаратів часто плутають з кількістю біт. використовуваних для запису інформації, проте прямого зв'язку між цими величинами немає. Тому, наприклад, ДД Radiance HDR (32 біта на піксель) більше, ніж 16-бітного RGB TIFF (48 бітів на піксель).
Для характеристики динамічного діапазону плівок зазвичай використовують поняття фотографічна широта (фотошірота), що показує той діапазон яркостей, який плівка може передати без спотворень, з рівним контрастом (діапазон яркостей лінійної частини характеристичної кривої плівки). Повний ДД плівки зазвичай трохи ширше фотошіроти і видно на графіку характеристичної кривої плівки.
Фотошірота слайда становить 5-6EV, професійного негативу - близько 9EV, аматорського негативу - 10EV, кіноплівки - до 14EV.
Розширення динамічного діапазону
Динамічного діапазону сучасних камер і плівок недостатньо для того, щоб передати будь-який сюжет навколишнього світу. Особливо це помітно при зйомці на слайд або компактну цифрову камеру, які часто не можуть передати навіть яскраве денне пейзаж в середній смузі Росії, якщо там є об'єкти в тіні (а діапазон яскравості нічного сюжету зі штучним освітленням і глибокими тінями може доходити до 20EV). Ця проблема вирішується двома шляхами:
Обидва шляхи потребують вирішення двох проблем:
- Вибір формату файлу, в який можна записати зображення з розширеним діапазоном яркостей (звичайні 8-бітові sRGB файли для цього не підходять). На сьогодні найбільш популярним форматами є Radiance HDR. Open EXR. а так же Microsoft HD Photo. Adobe Photoshop PSD. RAW-файли дзеркальних цифрових камер з великим динамічним діапазоном.
- Відображення фотографії з великим діапазоном яркостей на моніторах і фотопапері. мають істотно менший максимальний діапазон яркостей (contrast ratio). Дана проблема вирішується за допомогою одного з двох методів:
- тональна компресія. при якій великий діапазон яркостей зменшується в невеликий діапазон паперу, монітора або 8-бітного sRGB-файлу шляхом зменшення контрасту всього зображення, єдиним чином для всіх пікселів зображення;
- тональний відображення (tone mapping, тонмаппінг), при якому проводиться нелінійна зміна яскравості пікселів, на різну величину для різних областей зображення, при цьому зберігається (або навіть збільшується) оригінальний контраст, проте тіні можуть виглядати неприродно світлими, і на фотографії можуть з'явитися ореоли на межах областей з різним зміною яскравості.
Тонмаппінг також може використовуватися і для обробки зображень з невеликим діапазоном яркостей для підвищення локального контрасту.
Через здатність тонмаппінга видавати «фантастичні» картинки в стилі комп'ютерних ігор, і масового подання таких фотографій з вивіскою «HDR» (навіть отриманих з одного зображення з невеликим діапазоном яркостей) у більшості професійних фотографів і досвідчених любителів виробилося стійке відраза до технології розширення динамічного діапазону через невірне думки про те, що вона потрібна для отримання таких картинок (наведений вище приклад показує використання методів HDR для отримання нормального реалістичного го зображення).