динамический диапазон

Новый старый подход к динамическому диапазону на примере камеры Canon EOS 5D IV

Преамбула

На сегодняшний день, «динамический диапазон» (ДД) стал в умах (многих) фотографов одной из главных характеристик цифровых камер.

К сожалению, общедоступные массивы данных по ДД ограничиваются графиком «ДД – чувствительность ISO» (это может быть «инженерный ДД», как у DXOMark, т.е. отношение сигнал/шум равное единице, это может быть «фотографический ДД», как у Клаффа, который проводит границу по более высокому отношению S/N). При этом, характер шума (например, нерегулярный или banding) никак не учитывается. В ряде случаев в базах данных по ДД ...

Про инженерный (и /псевдо-/фотографический) ДД

Как-то так внезапно получилось, что основным критерием качества (сенсора) цифровых камер стал считаться "динамический диапазон". Я этого не понимаю, потому что "на низких ISO он и так достаточен, а на высоких - у всех /сравнимых камер/ примерно одинаков т.к. определяется в первую очередь фотонным шумом". Тем не менее, такая распространенная точка зрения имеется.

При этом, основным источником данных о ДД являются измерения DXO (там измеряют "инженерный ДД" т.е. нижняя отсечка идет по S/N=1, ну и как-то правят на стандартный размер),...

EOS 6D: высокие ISO

От низких ISO перейдем к высоким.

Методика исследования немножко другая:

  • Возьмем ту же мишеньку, осветим ее (я просто прикрыл жалюзи в комнате)
  • Будем снимать при одной и той же экспопаре с вилкой по ISO: для самой высокой чувствительности в ряду у нас будет экспозиция "по экспонометру", а более низкие ISO будут, соответственно, недодержаны.
  • Никакой вилки по экспозии не было, изучаем воспроизведение среднего тона (какие уж там тени на высоких ISO).
  • Процессинг:
    • RPP в режиме Raw
  • ...

5D Mark II: рабочее ISO

canon-eos-5d-mark-II-top.jpg Как-то нет сил и времени писать на эту тему полноценных текст, поэтому пока в телеграфном режиме.

В моих экспериментах получается, что наибольший динамический диапазон (далее ДД) и наименьший шум у Canon 5D Mark II получается при ISO200. Выигрыш относительно ISO100 и 400 - порядка 0.3-0.5 стопа.

При этом шум оценивался по стандартному отклонению на серой плашке (как оптимально экспонированной, так и недодержаной...

О ДД и о цвете одной строкой

Рассматривал поканально тестовые шкалы (серое по серому с известным контрастом), усреднял, рисовал таблицы линейности, родил утверждение:

Ошибкой было бы думать, что на уровне экспозиции -7-7.5EV от точки насыщения зеленого можно получить какой-то разумный цвет.

Причина простая: на этом уровне уровень шума уже большой, детали с контрастностью менее полутора-двух стопов скушаны. Т.е. фактически мы имеем нелинейность в тенях (загиб передаточной кривой вверх), но этот загиб в разных каналах значим в разной степени: в зеленом еще какая-то жизнь осталась, в синем - хуже, в красном совсем плохо. И никакой (известный мне) софт это не пытается как-то линеаризовать.

Canon EOS 5D Mark II, холст, масло ISO100, дневное освещение. При искусственном - красный ведет себя получше, синий - много хуже, отчего вариации цвета лица (в тени) тоже будут не очень.

Морали:

  • Спешу напомнить, что на данной камере -7EV от насыщения зеленого - это всего-то 3.3EV от среднесерого по ее экспонометру. Поверил экспонометру - испортил тени.
  • (Управляемое) понижение контраста сцены - есть благо.
  • Если вы используете HDR-софт, то спрашивайте у производителя, как именно он вынимает тени - смешением значений или выбором из вариантов. Смешанных - не берите.

Динамический диапазон - 3

Одной строкой

Обрабатываю данные по ДД камеры 5D Mark II в духе вчерашнего текста. Получается что угадал с критерием (четко читаемый шрифт размером 20-25 пикселов и контрастностью 1 стоп):

Для более жесткого критерия (15 пикселов, 0.5 стопа) широта на ISO 25600 получилась бы 0 стопов, ибо читается только на одном кадре, который последний перед пересветом. И что с такой цифрой делать? Впрочем, что 25600 не предназначена для увеличений больше открытки я и так знал.

Динамический диапазон: вторая попытка

DR-image-8bit-small.jpgЭксперименты с газеткой дали мне вполне приличный объем данных о динамическом диапазоне камеры, однако продолжать упражняться с газеткой дальше (а ведь надо прощелкать полный диапазон чувствительностей, как минимум) мне не захотелось: критерии краев динамического диапазона все-таки были недостаточно четкими. Родилась идея сделать собственную мишень, для начала черно-белую.

Требований к такой мишени немного:

  • Известный контраст.
  • Несколько размеров деталей.
  • Отсутствие бликов.

Этим требованиям удовлетворяет...

Динамический диапазон: первый подход к снаряду

Я уже столько раз ругался на измерения пресловутого ДД, что даже сбился со счета. Существующие в сети измерения меня не устраивают по куче причин:

  • Обычно методика описана очень приблизительно (при этом опубликованные результаты - странные).
  • Из (приблизительного) описания методики удается понять, что снималась контрастная мишень одним кадром, а такая съемка сама по себе проблемная по многим причинам:
  • ...

Еще раз о "динамическом диапазоне оптики"

5d-flare.jpg Эта тема уже обсуждалась, но на качественном уровне. Однако наделанный в последнее время инструментарий позволяет померять эффекты засветки количественно.

Сначала сформулируем вопросы:

  • Есть ли в системе оптика-камера значимое светорассеяние?
  • Каково же оно?

В прошлый раз я помещал в кадр светодиодный фонарик, который был стопов на 12 ярче сцены и получал подъем теней аж на стоп (это вполне видимо глазом на снимке). В этот раз захотелось измерить более тонкие эффекты и количественно, поэтому методика изменилась:

  • Берем монитор, заливаем его темно-серым (я брал R-G-B=6). Если ничем не заливать, то видна неравномерность подсветки.
  • Снимаем, чтобы это темно-серое гарантированно было выше уровня шумов камеры, но в глубокой тени. Я снимал с экспопоправкой (от спотметра) -5 EV, зная что общий динамический диапазон камеры (для больших плашек) никак не меньше 10 стопов, а вверх от спотметра есть запас чуть менее 4EV.
  • Выводим в углу монитора белый прямоугольник (см. картинку). На моем мониторе он на 8 стопов ярче "темно-серого", снимаем с той же экспозицией, что и в прошлый раз. Да, при этом контрасте белый прямоугольник еще не насыщен, даже в зеленом канале остается где-то треть стопа в светах. Т.е. можно говорить о довольно контрастной (8 стопов) сцене.
  • Усредняем серединки кадров необработанных данных (для извлечения необработанных данных использовалась программа 4channels из LibRaw, анализировался только зеленый канал) и сравниваем средние значения.

Динамический диапазон или фотоширота?

Дабы не дать дискуссии о разрядности и динамическом диапазоне просто так засохнуть, вынесу в отдельный пост следующие вопросы, которые нуждаются в рассмотрении:

  1. Более-менее очевидно, что формальная различимость больших плашек (от фона или друг от друга) фотографа волнует мало. Вероятно, есть смысл говорить либо о некоей абстрактной различимости деталей, либо уж сразу об MTF.
    • В первом случае нужно зафиксировать размер и контраст этих деталей в какой-то шкале. Контраст, положим, один стоп. А размер... ну наверное 1/100
  2. ...
Subscribe to динамический диапазон