При формальной оценке динамического диапазона фотокамер зачастую забывают о том, что этот параметр ограничивается не только сенсором (и прочей электроникой) камеры, но и банальными внутренними отражениями и рассеянием внутри объектива и корпуса камеры.

Практически все фотографы видели сильное и неравномерное падение контраста при солнце (или другом источнике света) в кадре (и, что хуже, не в кадре, а «слегка за краем кадра»), все знакомы с «зайцами» (см. рисунок).

К сожалению, наличие этих эффектов (которые видели ВСЕ!) не сопоставляется в умах фотографов с (очень большими и хорошими) значениями динамического диапазона (которые, впрочем, обычно измеряют или по формальным показателям отношения сигнал/шум, или при использовании неконтрастных сцен).

В свою очередь, параметры flare (зайцев) оцениваются при тестировании объективов (но не камер), причем эта оценка – сугубо качественная, «вот солнце в углу кадра, вот такие вот зайцы». Из опыта известно, впрочем, что зайцы бегают по полю кадра не систематически, небольшое изменение в положении источника света в кадре (или рядом с кадром) может привести к очень сильному изменению картины засветки.

Эта подвижность зайцев сильно затрудняет как систематическое их исследование (грубо говоря, нужно перебрать все возможные сочетания: положения источника света, расстояния фокусировки, позиции зума, диафрагмирования), так и применимость этих исследований на практике (для, к примеру, автоматического их удаления).

Постановка задачи

Несмотря на вышесказанное, хочется качественно и не систематически оценить хоть что-то, а именно

• Взять какой-то источник света, который не создаст вылета в RAW-данных
• Зафиксировать засветку от него
• И оценить ее величину.

Приборы и материалы

Для этого был создан прибор ИК1-УТТХ (Изменитель Контраста, версии 1, Улучшенные Тактико-Технические Характеристики), а если простыми словами, то просто покрашенный в матовый темно-серый цвет кусок пенокартона с круглой дыркой (версия не-УТТХ была сделана из некрашеной фанеры с неравномерной поверхностью и была признана негодной)

Этот прибор используется в сочетании с плоским светильником постоянной яркости (монитором ноутбука) следующим образом:

Позиция 1, большой контраст:

Позиция 2, маленький контраст:

Естественно, все эти манипуляции нужно проделывать в темноте, чтобы единственным источником света в помещении была бы открытая дырка в ИК1-УТТХ.

На практике выяснились еще два источника засветки (логотип Apple с обратной стороны экрана ноутбука и отражение от окрестностей клавиатуры), которые были оперативно ликвидированы еще одним куском пенокартона и черной тряпкой.

Качественные результаты

Берем вышеописанное устройство, делаем два кадра, с закрытой дыркой на мониторе и с открытой, загоняем в RawDigger и смотрим.

Темный кадр (серые квадратики – Samples RawDigger, размещенные вокруг дырки ну и вообще по полю):

Темный кадр статистически (среднее, сигма) не отличается от фотографии крышечки объектива на той же экспозиции, что позволяет утверждать, что все паразитные засветки устранены достаточно (ниже уровня шума камеры).

«Светлый» кадр:

Сравнивая значения квадратиков (я брал среднее в зеленом канале) с темновым кадром – видим значения засветки, о них чуть ниже.

Впрочем, можно увеличить экспозицию в 100 раз и увидеть эффект глазами:

Знакомая ведь картинка, «солнце в кадре», верно?

Возвращаясь к цифрам. Яркое пятно (дырочка) при использованной экспозиции имело среднюю яркость около 10500 единиц (в зеленом канале). Значения засветки для разной оптики (тестировалось три объектива) были таковы:

• Tamron 28-75@55mm: до 11 дополнительных (выше фона, который ~2 единицы) единиц RAW в зеленом канале «вокруг дырочки»
• Canon 70-200/4 IS L:  до 18 единиц выше фона.
• Zeiss 100/2 Macro: до 7 дополнительных единиц.

В произвольном месте кадра (в первую очередь, на крупных бликах, подобных показанному на последней картинке) засветка ниже, до ~5 единиц RAW у Canon 70-200, 1-3 единицы у Zeiss и Tamron.

Выводы

Давайте переведем «единицы выше фона» в фотографические стопы

• Zeiss 100/2: 10.5 стопов
• Tamron 28-75: 10 стопов
• Canon 70-200/4 IS L: 9.5 стопов

Это вот тот локальный (на небольшом удалении от источника света) контраст, который уже не может воспроизвести данная оптика (стандартная оговорка: для данного источника света и его расположения) т.е. детали с такой яркостью (ниже светов) будут полностью съедены засветкой.

«Нелокальный» (далеко от источника света) лучше: 11 стопов для объектива Canon, 11.5 для Tamron и Zeiss. Более темные детали будут поглощены засветкой.

Следствия:

• Формальный динамический диапазон (на низких ISO) у современных full-frame камер достаточный, все эти бешеные формальные 12-14EV на практике ограничиваются снижением контраста в оптическом тракте.
• Этот же оптический тракт будет мешать многкадровым HDR-техникам, потому что засветка происходит «до сенсора». Вытянуть что-то из области -12..-14EV (относительно светов) – на протестированной оптике скорее нереально, там живут артефакты оптики, а не детали сцены.
• Качество чернения, просветления (потому что есть от отражения от сенсора) – критично, вполне возможно, что средне- и крупно-форматные системы заметно выигрывают именно за счет лучших мехов, меньшего количества деталей (дающих отражения) и подобных вещей.
• Повышение качества электронной части (в смысле шумов и подобного) – будет улучшать проработку теней на уровне ~9-11 стопов ниже светов (потому что ниже - никаких теней и нет), а к реальному росту динамического диапазона не приведет.