Статья будет полезна в первую очередь печатающим фотографам
Немного теории
Без теории нам не обойтись, к сожалению Но она важна для понимания. Если теория вас не интересует — смело листайте ниже.
Итак, динамический диапазон в фотографии описывает соотношение между максимальной и минимальной измеряемой интенсивностью света (белого и черного соответственно). В реальном мире никогда не бывает настоящего белого или черного — только разные степени интенсивности источника света и отражательной способности объекта.
То есть мы можем сказать, что динамический диапазон конкретной камеры — это насколько много информации поместится между совсем черным пикселем глубокой тени до белого пикселя пересвета.
За каждый пиксель на нашем цифровом изображении отвечает фотодиод матрицы, который накапливает попадающие в него фотоны. Часто это называют ямой/стаканом/ведром фотодиода. Выбирайте любой вариант, но раз уж мы говорим по-русски, то давайте это будет стакан :)
Размер стакана как раз и определяет количество фотонов, которое он может накопить.
Представим, что фотоны — это вода. Как только стакан переполняется, то фотодиод не может определять дополнительные входящие фотоны, тем самым определяя уровень белого конкретной камеры.
![Задача обработки — уменьшение динамического диапазона. Фотограф Константин Шамин](https://i.wfolio.ru/x/eH8q_fmJH4H8mnfTCVVpzlP6Db_Iwxhh/krQxDQcH4hUBDNlALzr2ZfFttAhBn-dL/Xl6MctdaFOPKZP2V4VDsOXd613XQJB8m/oISnR6o_ZXbfvCrhxUnlyhKmu24iCR7-/KsFiQ_--Ca5Ue4ApPVDLCw.png)
Тут, кстати, и кроется физический смысл почему камеры с бóльшим физическим размером пикселя меньше шумят и зачастую имеют бóльший динамический диапазон — в них помещается больше фотонов, а значит будет больше соотношение полезного сигнала к шуму.
![Задача обработки — уменьшение динамического диапазона. Фотограф Константин Шамин](https://i.wfolio.ru/x/2sOzFE068-VxeAmYBKBZAkBFK9MCUFE7/DhZZVylmK7ojdAGrMFon6AX9Wts8uhgT/tzbWo_JZDyQ3-66ORha7Z1M1o_6yTsmd/46U8ZPVibyiHxW4eyyei7XcdIxQbI7uP/MgAlARaD-UjHtP_eTT6_yw.png)
А что происходит с абсолютно черным (для нашей камеры)?
На самом деле камеры не могут считать отдельные фотоны. Поэтому, динамический диапазон ограничен самым темным тоном, в котором текстура больше не различима и мы называем это уровнем черного. Уровень черного ограничен тем, насколько точно может быть измерен каждый стакан и количество фотонов в нем, и, следовательно, в темноте ограничен шумом изображения.
Именно поэтому динамический диапазон обычно увеличивается для более низких значений чувствительности ISO и камер с меньшим шумом измерения.
Как это все измерять и как увязать с параметрами более привычными фотографу?
Тут начинается интересное :)
Представим идеальную камеру, которая может уловить один фотон, а ее стакан может вместить 1024 фотонов. Так как в целом динамический диапазон можно описать как соотношение минимально возможных учтенных фотонов к максимально влезаемому в стакан их числу (то есть соотношение), то тогда это соотношение (а оно не что иное, как контрастность) было бы 1024:1.
При этом, наиболее часто используемой единицей измерения динамического диапазона в цифровых камерах является диафрагма, которая описывает общий световой диапазон в степени двойки. Таким образом, коэффициент контрастности 1024:1 также может быть описан как имеющий динамический диапазон в 10 ступеней диафрагмы. (так как 2^10 = 1024). Также каждую единицу диафрагмы можно также описать как «зону» или «EV».
То есть мы пришли к более понятным единицам — ступеням. При этом ступень — это не что иное, как двойка в определенной степени. Ничего не напоминает? Это же битность :)
Даже если камера может захватить широкий динамический диапазон, то есть еще один ограничитель — это точность, с которой измерения освещенности преобразуются в цифровые значения. За это отвечает аналого-цифровой преобразователь (A/D). И вот его точность как раз и описывается битами.
Итог теории
Когда нам говорят, что битность рава в определенной камере 14 бит, то это означает точность, с которой камера может преобразовать попадаемый свет на пиксели матрицы. А динамический диапазон зависит от размера пикселя, размера его стакана и возможности матрицы улавливать минимальное количество фотонов.
Битность изображения
Динамический диапазон и битность можно представить как лестницу и количества ступеней в ней. Вся лестница — это динамический диапазон. Количество ступеней — плавность переходов из одного тона в другой. Чем их больше — тем плавнее тональные переходы
Продолжаем увязывать битность и EV
Если вы не поняли как мы неожиданно перескочили от динамического диапазона к битности, то придется-таки прочитать текст выше :)
Стоит сделать отдельную пометку, что все-таки это разные понятия и они не могут в полной мере взаимозаменяться. Но нам нужна эта связь для последующих рассуждений.
Например, 10-битная тональная точность соответствует возможному диапазону яркости от 0 до 1023 (поскольку 2^10 = 1024 уровня). Предполагая, что число каждого аналого-цифрового преобразователя пропорционально фактической яркости изображения (это означает, что удвоенное значение пикселя соответствует удвоенной яркости), 10-битная точность может кодировать коэффициент контрастности только 1024:1.
![Задача обработки — уменьшение динамического диапазона. Фотограф Константин Шамин](https://i.wfolio.ru/x/2b6IJXVuaI-1b_kiWNjCnCoKybdo9CNv/gGSVaV1E7WaC9m14K-jWqSUOuB768mS_/rV6K-Ko2Ir1rgmw8VqqAXAFudJG3zF8a/da6tNXXZNH98BziAV-95W9fs178LLxM_/Tj708ZWcM2Jod-4-zRYrKQ.png)
Почему же мы вынуждены уменьшать Динамический диапазон при обработке фотографии?
Теория закончилась и время вернуться к основному вопросу статьи. Он, кстати, не такой многословный как теоретическая часть :)
- Человеческий глаз в среднем различает 25-30 ступеней экспозиции
- Камера же при съемке в 14 бит реально может запечатлеть порядка 10-12 ступеней
- А вот дальше мы начинаем работать с мониторами, которые в среднем имеют контрастность 1000:1 — 1200:1. То есть имеют 10бит и соответственно диапазон в 10 ступеней
На этом этапе мы как раз и пытаемся загнать весь тот широкий динамический диапазон (который наши камеры смогли запечатлеть или который мы сделали с помощью HDR) в небольшие 10 ступеней.
- Потом мы сохраняем результат в JPG, который имеет 8 бит и как следствие около 8EV.
Думали всё?
- Но ведь если фотографии печатать, то надо понимать, что печатные машины могут вывести на печать примерно 5-6 EV
![Задача обработки — уменьшение динамического диапазона. Фотограф Константин Шамин](https://i.wfolio.ru/x/wCeGlq497ke9qtNs2LAHf6ZvFWKEMoO-/8DEpI0PU1x8RSIISc1iXI7Y3evGWNQCP/GXUXJIR45fXRMV7EgPAsbgwCmR9ij1aB/Rg7ILEGhT1ajbquAIEkHPPtv6JnPcKZ4/kqnbJmMn0UqEcoJdJFTMMw.png)
Вывод
Много букв выше приводит нас к неутешительным результатам, мы не только не можем на камеру запечатлеть все, что видит наш глаз, но еще и в процессе обработки вынуждены уменьшать, ужиматься в динамические диапазоны носителей, на которых наша фотография будет в дальнейшем жить.
Бонус
На картинке ниже представлены три цветовых охвата, построенные в пространстве LAB (слева на право):
- Охват Adobe RGB
- Охват европейского печатного процесса на высококачественной мелованной бумаге
- Охват печати на газетной бумаге
Тут, кстати, наглядно видно, что на печати мы не можем получить ни насыщенный черный, ни яркий белый. То есть контраст отпечатка априори ниже.
![Задача обработки — уменьшение динамического диапазона. Фотограф Константин Шамин](https://i.wfolio.ru/x/MUD1E_Wx6BBPnSKQV_tgVxlaDj284rxe/EaY7pMpxxJYLUQpCS321MRGvIkmLSkXn/vnoEVhci5kH-jn2DRtT_dFoFre3KV3h4/YR4xmxHl8I0zKYNAbGYVl-j_1cvE7Rc7/Z68Bh_mBnHh00ymeVsceDw.png)
Комментарии
Статьи
![Задача обработки — уменьшение динамического диапазона. Фотограф Константин Шамин](http://i.wfolio.ru/x/Sjpgrm2v20FR6Cth5viRkySQXwdNMnI8/PNba8pyNInjwo8WXlMvl477mvCJgjoKc/dhS0aIC1T5Q1UaaTv-NWHxo1deTq5HuU/NjoTAA5ccBM.jpg)
Откуда появляются дырки в звездных треках?
![Задача обработки — уменьшение динамического диапазона. Фотограф Константин Шамин](http://i.wfolio.ru/x/KfN2JhbB89-m6UeUSQ-43cSGNBDUivJr/9XYvpjgORLh50pBAjo1RnKAWpcl0KVBj/OAbrI3BH_rIrzDHJNEN8E7g3ek8LFIEn/oP8rrCkblVM.png)
Нормальная интервальная съемка на Canon
![Задача обработки — уменьшение динамического диапазона. Фотограф Константин Шамин](http://i.wfolio.ru/x/Erhj60RfGoSDn6LYN1vjjtPjHSou3Auq/OZzwdQTXxoKzF_NukPblF1KgBZdfdlzT/638ZiTHeKStFxkzkbQP3Awe5dBY7RQju/Pnd-MVbrsHk.jpg)
Рабочее место фотографа
![Задача обработки — уменьшение динамического диапазона. Фотограф Константин Шамин](http://i.wfolio.ru/x/Sjpgrm2v20FR6Cth5viRkySQXwdNMnI8/PNba8pyNInjwo8WXlMvl477mvCJgjoKc/qk-wY65_et9A2GamIV_JGWX_BnC625P_/CDoeNcfODe8.png)
Манифест пейзажного фотографа
![Задача обработки — уменьшение динамического диапазона. Фотограф Константин Шамин](http://i.wfolio.ru/x/Sjpgrm2v20FR6Cth5viRkySQXwdNMnI8/PNba8pyNInjwo8WXlMvl477mvCJgjoKc/vx0Lafr47MZVoMV2ZdQ_te8BjXxG-gSM/_qtfCxAeLmw.jpg)
Автоматический стекинг по фокусу в камере
![Задача обработки — уменьшение динамического диапазона. Фотограф Константин Шамин](http://i.wfolio.ru/x/KfN2JhbB89-m6UeUSQ-43cSGNBDUivJr/9XYvpjgORLh50pBAjo1RnKAWpcl0KVBj/whNBbkxUxdYI0hVIZsspan4iQXXIefnB/1hIJov-cy3Q.png)
Битва шумодавов
![Задача обработки — уменьшение динамического диапазона. Фотограф Константин Шамин](http://i.wfolio.ru/x/Erhj60RfGoSDn6LYN1vjjtPjHSou3Auq/OZzwdQTXxoKzF_NukPblF1KgBZdfdlzT/dmZvmGi0AlNl_UnHw5rHF8H-8HKWWb6f/1v-1tCj92x4.jpg)
Резкость в Capture One
![Задача обработки — уменьшение динамического диапазона. Фотограф Константин Шамин](http://i.wfolio.ru/x/Erhj60RfGoSDn6LYN1vjjtPjHSou3Auq/OZzwdQTXxoKzF_NukPblF1KgBZdfdlzT/cRbCmMxMWBht7_otbIO4sDifDwdu_OlF/K_xpkpvDSFI.jpg)
Оптимальный размер для загрузки фотографии в Телеграм
![Задача обработки — уменьшение динамического диапазона. Фотограф Константин Шамин](http://i.wfolio.ru/x/Erhj60RfGoSDn6LYN1vjjtPjHSou3Auq/OZzwdQTXxoKzF_NukPblF1KgBZdfdlzT/i_Juy0lJRF82OrcBzCarDWTumarG8zEI/VI1kYjSqKdw.jpg)
Лофотенские острова. Плёночные фотографии
![Задача обработки — уменьшение динамического диапазона. Фотограф Константин Шамин](http://i.wfolio.ru/x/Sjpgrm2v20FR6Cth5viRkySQXwdNMnI8/PNba8pyNInjwo8WXlMvl477mvCJgjoKc/ablyznoSDx5de5CU5_KXjLxB6d7zeejA/QDZrIrXQjYU.jpg)
Это у вас на фотографии звезды или шум?
![Задача обработки — уменьшение динамического диапазона. Фотограф Константин Шамин](http://i.wfolio.ru/x/Erhj60RfGoSDn6LYN1vjjtPjHSou3Auq/OZzwdQTXxoKzF_NukPblF1KgBZdfdlzT/fyTJapWRK9cFip-WuH8yzJKnCI9JkEYF/1u7Qua9HXWw.jpg)
Про насмотренность, повторения и невозможность придумать что-то новое
![Задача обработки — уменьшение динамического диапазона. Фотограф Константин Шамин](http://i.wfolio.ru/x/Erhj60RfGoSDn6LYN1vjjtPjHSou3Auq/OZzwdQTXxoKzF_NukPblF1KgBZdfdlzT/rFs97aVQFGM0F5Gz5chOGC8SplOIU_fV/_VUk43nkJ2s.jpg)
Сравнение объективов 7artisans 7,5/f2.8 и TTArtisan 7,5/f2.0
![Задача обработки — уменьшение динамического диапазона. Фотограф Константин Шамин](http://i.wfolio.ru/x/Erhj60RfGoSDn6LYN1vjjtPjHSou3Auq/OZzwdQTXxoKzF_NukPblF1KgBZdfdlzT/tKereBQJqKfs7pdW1Hc2yZXuLcz1UaQI/Yl9uyX-ctXo.jpg)
Съёмка молний
![Задача обработки — уменьшение динамического диапазона. Фотограф Константин Шамин](http://i.wfolio.ru/x/Erhj60RfGoSDn6LYN1vjjtPjHSou3Auq/OZzwdQTXxoKzF_NukPblF1KgBZdfdlzT/bEqO5lLy0rZZ8k1KAOSLUDcMMOyjOThR/MfCsxeziVtw.jpg)
Внешнее питание для камеры
![Задача обработки — уменьшение динамического диапазона. Фотограф Константин Шамин](http://i.wfolio.ru/x/Erhj60RfGoSDn6LYN1vjjtPjHSou3Auq/OZzwdQTXxoKzF_NukPblF1KgBZdfdlzT/NN2ipZo68bispUEytnzUjowHUD6QIgt4/4baHulrNMb8.jpg)