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.

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.

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.

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

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.

Комментарии
Статьи

Откуда появляются дырки в звездных треках?

Нормальная интервальная съемка на Canon

Рабочее место фотографа

Манифест пейзажного фотографа

Автоматический стекинг по фокусу в камере

Битва шумодавов

Резкость в Capture One

Оптимальный размер для загрузки фотографии в Телеграм

Лофотенские острова. Плёночные фотографии

Это у вас на фотографии звезды или шум?

Про насмотренность, повторения и невозможность придумать что-то новое

Сравнение объективов 7artisans 7,5/f2.8 и TTArtisan 7,5/f2.0

Съёмка молний

Внешнее питание для камеры
