Некоторые мысли о динамическом диапазоне фотокамер

ДД на сегодняшний день главный параметр камеры, вернее её основной недостаток. Но самое плохое, что понимания этого вопроса у фотографов нет. А оно нужно и не только для того чтобы оценить камеры в сравнении, а для того чтобы понимать как выкручиваться в данной ситуации с конкретными снимками. Попытаюсь расставить все точки над "i".

Фотопроизводители, тратят на маркетинг своей продукции в районе 15-30% стоимости производства. Этот процент, как и в прошлом веке, так и сегодня остаётся неизменным, но если раньше он расходовался на конкурентную борьбу производителей между собой, то сегодня его львиная доля расходуется на поддержание и расширение глобального рынка сбыта. Потому как в отличие от издержек конкурентной борьбы, это превращает издержки в реальную прибыль и куда большую, чем от победы над конкурентами на ограниченном рынке. Т.е. на разжигание интереса масс к фотографии, создание культа камер, как совершенных гаджитов. Всвязи с этим процент объективной информации в Интернете в слабых технологических областях современных камер настолько мал, насколько он достаточен, чтобы не разрушать мифы. Информацию формируют профессионалы очень высокого уровня, владеющие технологиями управления сознанием масс. Эти люди тонко и просчитано вбрасывают мифы, подводя под них научную базу. Они не врут впрямую, они недоговаривают, передёргивают, создают условия, при которых потребитель сам делает заранее прогнозируемые ложные выводы. А потом пишет статейки типа приведённой выше. Мало того, к мифам цепляется информация, заставляющая потребителей распространять её дальше (спорные моменты, стимулы выделиться среди коллег продвинутым ерундитом и т.д.). Это самый дешёвый и самый эффективный способ закрепления мифов в сознании масс потребителей. Надо сказать это не только касается фотографии, но и абсолютно всего, что составляет бытие современного человека. ДД – самая проблемная область современных камер. И этот вопрос, несомненно, в поле повышенного внимания маркетинговых технологов. Как вы думаете – можно из Интернета получить объективную информацию на этот счёт?... Поэтому стоит пользоваться не источниками маркетинго-народного творчества, а собственной головой и верить только экспериментальным доказательствам, а не быть попкой маркетинговых технологов.

Есть утверждение, что ДД фотокамеры равно моментальному зрению человека.

Всвязи с этим, ставим простой и понятный эксперимент. Уравниваем относительно в адаптивных способностях человека и камеру. Т.е. экспозицию камеры делаем динамической в зависимости от количества света получаемой матрицей. Т.е. ставим камеру на автомат. Далее берём чёрный бархат и начинаем им постепенно перекрывать часть изображения попадающего в камеру с ДД равным 14 стопам, либо приближая завесу к камере, либо поднимая её перед объективом. Что происходит с небом? Оно начинает проваливаться в белое. Цвет сначала изменяется в сторону зеленоватого, а потом и вовсе проваливается. Облака сливаются в пятнах провалов. Теперь убеждаемся, смотря в зеркальце, что наш зрачок тоже реагирует на такой эксперимент (адаптируется к общей освещённости). При чём смотреть надо на чёрное, а небо видеть периферийным зрением. Однако небо, как было насыщенно голубое, таким и остаётся. И оно остаётся таким, если даже мы делаем маленькую дырочку в бархате. Теперь понятно, что такое 14 стопов камеры и 25 стопов зрения? Можно обойтись без бархата, находясь в притемнённой комнате и приближаясь или сдвигая камеру в сторону окна. Адаптивное же зрение человека, видит уже сравнимо с технологии HDRI. Что превосходит 25 стопов. Потому как мы можем настроится, и на видение в полутьме, и на виденье в ярком свете. Точно так-же адаптивное зрение большинства камер ещё выше, чем у человека. Потому, как камеры почти неограниченны в выдержках, как коротких, так и длинных. Но ДД у них на сегодняшний день меньше почти вдвое. Поэтому и вводится термин моментального зрения, что есть не что иное, как правдоподобное зрение или разовое зрение камеры за одну выдержку. 

Воспользуемся классической трактовкой ДД, хотя на сегодняшний день она не актуальна для видеокамер, где обработкой сигнала в реальном времени прямо в камере добиваются значительного расширения ДД матрицы, а в фотокамерах обработка вынесена за переделы камеры, в компьютерное редактирование, теми или иными технологиями. Чтобы переполнить матрицу человека недостаточно яркости неба, нужно либо солнце, либо источник света типа галогенного. Вы когда-нибудь видели проваленное небо своими глазами в реальной жизни? А камера переполняется легко во множестве случаев. Что нам ежедневно демонстрируют форумчане. Т.е. порог шумов в яркости у камеры значительно ниже, чем у зрения, в том числе моментального. И поймите, что ДД выражается не только в зоне резкости камеры или глаза, но и за ней в боке отпечатка или в периферийном зрении у человека.

Теперь о сути ДД. Надо понимать ДД не в технологическом виде, а в конечном результате, потому, как только он нас и интересует. О чём говорит ДД в 8 стопов и в 14 применительно к получаемому изображению. Если следовать классической трактовке, то о границах ДД. Но это диапазон, а динамический диапазон это нечто другое. Это уплотнение информации и одновременно её расширение. Ведь отличие проявляются не только на его концах, выражаясь в провалах в тенях и светах, но и по всему диапазону. Камера с более высоким ДД и в средних тонах берёт больше информации. Вы просто на это не обращаете внимание, потому как такое считаете нормальным (приемлемым) изображением, а это не так. Дискретность информации между двумя отлично светящимися точками больше, если это снимается градиент то он плавне. Что влияет в итоге и на цвет. Чем больше дискретность, тем больше оттенков цвета. Т.е. цветовая глубина в прямой зависимости, в том числе и от динамического диапазона камеры, хотя ДД это формально яркостная характеристика, но наш мир цветной и зрение у нас цветное. Но здесь у многих происходит несварение этих понятий. При чём здесь цвет? У ЧБ 16 бит тысячи градаций, а у цвета 12 бит (порог человеческого восприятия оттенков цвета) – миллиарды градаций и вообще цветовая глубина трактуется как битность кадра. Но не будем забывать, что цветных матриц не существует, только черно-белые. Но в цвете их три, в большинстве видеокамер их три физически, а в фотокамерах стоит фильтр Байера который делит одну матрицу на три. И у каждой матрицы своего цветового канала в одной и той же снимаемой точке разная яркость. И чем выше ДД, тем она более точная. В случае с градиентом с высоким ДД у каждого пикселя будет разный оттенок, а с низким ДД оттенок может быть одинаковый на нескольких пикселях подряд, что в свою очередь влияет и на точность цвета, но главное на количество возможных оттенков в кадре, а значит информационность и детализация кадра выше и более соответствует реалити. Но это мы разбирали ДД в классической трактовке. А когда в видеокамерах научились повышать ДД преобразованием снимаемого сигнала, то производители и потребители видеокамер перестали вообще понимать, что такое ДД камеры, которое в большей мере зависит от прошивки, нежели от матрицы. Причём прошивки позволяют использовать множество различных программ преобразующих сигнал, поступающий с матрицы. Большинство из производителей отказалось вообще от понятие ДД в классической трактовке, а лишь стали говорить, что у этой видеокамеры больший ДД чем у этой исходя из конечного результата. Единственный кто ввёл свои единицы измерения это Кенон, но они понятны только Кенон. Да я могу сказать по конечной картинке, что с данной прошивкой камера выдаёт 300% ДД, а с данной 800%. Это очень заметно, хотя работает одна и та же камера с одной матрицей 12 стопов т.е. с ДД в 12ЕV. Но от этих стопов мало чего зависит потому, как ДД камеры на 14 стопах может оказаться на выходе, намного меньше чем на 10и. Так же и с фотоаппаратами, только обработка сигнала вынесена в компьютер. Потому я уже не первый год пытаюсь донести до форумчан мысль, что пол камеры находится за её пределами в постредактировании. И это неотъемлемая часть современной фотокамеры.

Но вернёмся к нашим баранам, т.е. ДД. Каждая полезная функция редактирования имеет обратную сторону медали. Чем же расплачиваются за значительное повышение псевдо ДД? Потому, как и в видеокамерах на сегодняшний день и в фото повышение ДД достигается программной обработкой снятого с матрицы сигнала узкого ДД. А расплачиваются правдоподобностью картинки. Т.е. есть порог, за которым мозг начинает говорить - я не верю в такую реальность, в жизни я вижу мир по-другому. Поэтому, не стоит переходить границу в тянутом программном ДД в 20 - 25 стопов в картинке в целом, а можно переходить их только в отдельных моментах. Например, в понижении яркости солнца. Но всё равно псевдо ДД, отличный от матричного ДД и до 25 EV даёт искажения, которые заметны для неискушенного зрителя не на отдельной картинке, а особенно в сравнении, если бы его брала матрица с соответствующим ДД без постобработки. Причём интересный момент. Основной характеристикой матрицы в ДД является площадь физического пикселя. В большее ведро можно больше набрать. Однако производители идут другим путём. Увеличивая количество пикселей и уменьшая их физический размер на матрице. И здесь кто на что горазд, от разноразмерных пикселей до кошачьего зрения новой матрицы Сони с обратной подсветкой. Соня ухитрилась матрицу 4К разрешения сделать адекватную в съёмке матрицам в несколько раз превышающим её по размерам пикселя в HD и DV разрешения. Но это всё технологические тупики. Не иметь им чистых 25 EV с такими технологиями. Где же направление прорыва в будущее, если матрицы упираются в объективные тупики? Да это же элементарно, в дискретизации снимаемого сигнала. Сбрасывайте сигнал с матрицы при достижении определённой величины заряда в пределах одной выдержки и суммируйте значения сброшенных дважды или трижды. Теням потребуется один сброс, а света сбросятся и суммируются несколько раз. В итоге не псевдо, а реальная численная картина снимаемых сцен. Что вычислительной мощности не хватает? На сегодняшний день вполне хватает. А если даже не хватает, то кто мешает в камеру воткнуть два или несколько вычислительных блоков. И вообще, я честно говоря не понимаю проблемы. Почему нельзя сделать вторичный накопитель большей ёмкости без всякого цифрового преобразования, на который заряд матрицы будет перетекать непрерывно. Т.е. иметь вторую конденсаторную матрицу накопитель трёхмерной архитектуры или намного большего физического размера. И сливать в него накопившийся сигнал подобным образом в пределах одной выдержки. И это в отличие от технологий HDRI не синтез нескольких картинок и не искажение кривыми, а чистейший ДД реалити, где решается проблема и теней и светов. Ведь размер сенсора матрицы диктуется размером байонета и пиксельным разрешением. Но дело здесь, похоже, совсем не в возможностях, а в корпоративном сговоре. Технологические революции затратны и убыточны в сравнении с медленным, но планомерным поднятием характеристик камер. Если камера выдаёт 25 натуральных EV, то нет стимула приобретать новую, будешь её беречь и холить пол жизни. А если каждый год подымать по чуть-чуть характеристики, то фирма имеет стабильный торговый оборот и насыщение рынка не происходит. Гады они конечно, и в сейфах у них пылятся разработки до 22 века, очень вероятно и в вышеописанных направлениях, но так поступают практически все международные корпорации. И не зря говорят, что истинные теневые владельцы фотобизнеса по всему миру одни и те же люди, а конкуренция брендов, всего лишь игра в конкуренцию. Вчера Кенон на коне, сегодня Никон, завтра Пентакс, а смена производителя влечёт за собой смену оптики, которая куда дороже самой камеры. А главное это конечно заставить потребителя периодически менять устаревшие камеры, добавляя к ним по чуть-чуть характеристики. И ДД это самая удачная с этой точки зрения слабость. 

Вот такие пирожки с котятами. И подобной информации Вы в Интернете не найдёте, но большинство профессиональных операторов может рассказать то же самое. Однако эти люди не флудят в сети и вообще несклонны делиться знаниями вне своего узкого круга.

 Взято на ПЕНТАКЛУБ, автор alexsis .