Phạm vi năng động là gì và nó quan trọng như thế nào trong nhiếp ảnh?


22

Wikipedia nói rằng phạm vi động là "tỷ lệ giữa giá trị lớn nhất và nhỏ nhất có thể có của một lượng thay đổi". Ok, tôi hiểu rồi Tôi cho rằng đó là lý do tại sao ảnh HDR có "dải động cao" đối với ánh sáng.

Nhưng những gì khác là có nó? Phạm vi năng động của một máy ảnh là gì? Chỉ cần nói với tôi mọi thứ quan trọng về nó :-).

Câu trả lời:


18

Được rồi, điều này có thể vượt quá quy mô, nhưng đó là phỏng đoán tốt nhất của tôi như là một minh chứng đơn giản cho cường độ ánh sáng. Ngoài ra, khả năng của các cảm biến có thể ít hoặc nhiều. Nhưng bạn sẽ có ý tưởng.

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Lý do tại sao phạm vi động rất quan trọng là vì nó xác định chính xác bao nhiêu cảnh thực sự có thể được thể hiện trong giới hạn của "đen" và "trắng" của hình ảnh. Hình ảnh ở trên thể hiện một tỷ lệ rất lớn về mức độ sáng của các vật phẩm điển hình trong một cảnh, trong khi 'dấu ngoặc' ở bên phải cho thấy rõ mức độ của các cường độ đó có thể được nhìn thấy chi tiết ở một mức phơi sáng nhất định. Độ phơi sáng càng ngắn thì khung của bạn càng cao (phơi sáng nhỏ đối với các đám mây sáng), thời gian phơi sáng càng thấp (càng lâu đối với các cảnh bị bóng / đêm).

Tất nhiên trong cuộc sống thực, không có màu đen và trắng. Màu đen sẽ hoàn toàn không có ánh sáng và màu trắng sẽ là một lượng ánh sáng trắng vô cùng lớn ở mọi tần số. Nhưng khi nói đến chụp ảnh và tầm nhìn, bạn không làm việc với dải động cao như vậy.

Sự khác biệt? Nếu bạn phơi sáng một điểm và chụp để có cùng một điểm cắt trắng trong cường độ ánh sáng của cảnh, thì điểm đen xuất hiện có thể sáng hơn so với màu đen trong ảnh của máy ảnh DSLR. Điều này là do cảm biến lớn hơn nhiều có thể thu được sự thay đổi lớn hơn về cường độ ánh sáng. Điểm trắng của nó sáng hơn và điểm đen của nó tối hơn điểm và bắn. Nghe có vẻ như bạn hiểu phần này.

Tại sao nó lại quan trọng? Điều gì xảy ra khi bạn muốn nhìn thấy cả những đám mây sáng trong một cảnh mà cả những khu vực bóng tối bên trong ngôi nhà thông qua cửa sau? Trong hầu hết các trường hợp, các đám mây sẽ chuyển sang màu trắng sáng và bạn sẽ không thể nhìn thấy bất kỳ chi tiết nào, hoặc bên trong ngôi nhà sẽ chỉ đơn giản là màu đen (hoặc rất gần). Đối với máy ảnh, nó nằm ngoài phạm vi cường độ hiện tại mà bạn đang phơi bày.

Đây là một trong những thiếu sót của nhiếp ảnh liên quan đến hiệu suất của mắt. Mắt người thường có thể nhìn thấy phạm vi cường độ lớn hơn nhiều so với máy ảnh, thường là khoảng 18 đến 20 điểm dừng biến đổi cường độ. Chúng ta có thể nhìn thấy trong nhà và những đám mây sáng nhưng máy ảnh chỉ có thể phơi sáng cho người này hay người kia. Hầu hết các cảm biến DSLR có thể chụp khoảng 10-13 điểm dừng của dải động.

Hơn nữa , định dạng hình ảnh được chụp trong (đối với chụp ảnh kỹ thuật số) có thể cho phép giữ lại một lượng đáng kể của dải động khi chuyển đổi hình ảnh thành JPEG có thể sử dụng được, vì đây là định dạng "cuối cùng" phổ biến nhất mà ảnh kết thúc trong.

Với JPEG, định dạng mà một điểm và chụp thường sẽ tạo cho bạn, mỗi thành phần màu đỏ, xanh lục và xanh lam chỉ có thể lưu trữ 8 bit chính xác. Đen là 0, trắng là 255. Điều này có nghĩa là có 256 "bước" giữa đen và trắng. Ngược lại, với khả năng chụp thô có độ chính xác cao, chúng thường thu được 12 đến 14 bit thông tin. Đối với 12 bit thô, màu đen vẫn là 0, nhưng màu trắng là 4.096. Trong chụp 14 bit, điểm trắng là 16.384. Điều này có nghĩa là các biến thể về cường độ được nắm bắt theo thứ tự cường độ chính xác hơn . Hiện tại có tới 16.384 "bước" giữa các điểm đen và trắng của hình ảnh.

Mặc dù bạn thường kết thúc việc xuất sang định dạng JPEG 8 bit này, điều này cho phép người chụp trước khi điều chỉnh phơi sáng, lấp đầy ánh sáng và phục hồi các điểm nổi bật chính xác hơn nhiều so với khi nó được thử với hình ảnh JPEG cuối cùng. Điều này không chỉ cho phép bạn "lưu" ảnh từ thùng, nó còn có thể cải thiện đáng kể kết quả bạn có được từ những bức ảnh được chụp tốt. Một kỹ thuật khai thác điều này là Expose to the Right .

Hơn nữa # 2 : Tôi nghĩ rằng điều lớn nhất cần lưu ý liên quan đến dải động kỹ thuật số là đối với một cài đặt ISO nhất định, SNR trong cảm biến toàn khung hình sẽ lớn hơn nhiều so với điểm và chụp. Ở cùng mức phơi sáng, các trang web ảnh "thùng lớn" trong cảm biến toàn khung hình cho phép nhiều ánh sáng hơn vẫn phù hợp với phạm vi của cảm biến. Vì vậy, +13 EV vẫn sẽ được đăng ký trong khi tại một điểm và bắn nó chỉ đơn giản là màu trắng tinh khiết.

Giống như có một hộp thiếc 1L để hứng nước thay vì thiếc 500mL trong một điểm và bắn.

Hơn nữa, số 3 (có thêm ảnh) : Đây là một ví dụ về mức độ giới hạn của một số cảm biến.

Đây là những gì iPhone của tôi sản xuất. Lần đầu tiên tôi tiếp xúc với khu vực tối tăm trên đường phố. Thứ hai được phơi bày cho các tòa nhà sáng và thứ ba là hình ảnh "HDR" do iPhone sản xuất. Với một số điều chỉnh, vùng bóng tối có thể được thực hiện để xấp xỉ phạm vi động của những gì tôi thực sự thấy, mặc dù nó vẫn còn hạn chế.

Rõ ràng phạm vi động quá giới hạn trong iPhone để nắm bắt tất cả thông tin bạn cần cùng một lúc. Ở một đầu, người da trắng hoàn toàn thổi ra và ở đầu kia, bóng tối gần như đen hoàn toàn.

nhập mô tả hình ảnh ở đây


1
+1 - Biểu đồ đẹp và bạn đã cẩn thận ghi chú "trung bình" vì cả Pentax K-5 và Nikon D7000, như máy ảnh APS-C, hiện vượt quá phạm vi động của máy ảnh FF và định dạng trung bình ở ISO 100. Tôi hy vọng điều đó sẽ thay đổi trong những tháng tới, khi công nghệ bắt kịp các cảm biến lớn hơn, nhưng thật thú vị khi APS-C đã làm được rất nhiều ở đó và điều đó thật tuyệt vời cho những người trong chúng ta chụp. :)
John Cavan

1
+1 - Ditto trên biểu đồ đẹp. ;) Tôi nghĩ cũng cần lưu ý rằng DR nổi bật cũng cải thiện với kích thước tốt của cảm biến lớn hơn, vì nhiều cấp độ khác được dành riêng cho các điểm nổi bật và âm trung hơn so với sắc thái. Tôi sẽ thay đổi "Trung bình toàn khung hình cuối cùng lên một chút. Đối với các ký hiệu về điểm đen trắng, về mặt kỹ thuật, màu đen luôn là 0 và màu trắng luôn là tối đa (255 @ 8bit, 4095 @ 12bit, 16383 @ 14bit.) Phần thay đổi là độ mịn của phạm vi giữa hai loại đó. Một cảm biến 14 bit có dải âm khác biệt hơn (16384 cấp) so với cảm biến
12 bit

Cảm ơn jrista. Tôi cũng có thể thêm thông tin độ chính xác của cảm biến (một cái gì đó tôi đã quên). Tôi chủ yếu nói về phạm vi cường độ ánh sáng mà máy ảnh có thể đặt. Các bóng có thể là màu đen trong một điểm và chụp JPEG vẫn có thể cứu vãn được ở một mức độ chính xác trong chụp thô của cảm biến DSLR. Ngay cả trong một điểm và chụp chụp thô, tiếng ồn có thể quá lớn để thậm chí làm phiền.
Nick Bedford

1
Bạn cũng nên ném vào phạm vi động của màn hình tiêu chuẩn và in. Để thực sự sử dụng phạm vi động cao hơn, một số hình thức tonemaps phải xảy ra.
Eruditass

1
Wow, tôi ước tôi có thể nâng cao điều này hơn một lần. Tôi chắc chắn tôi sẽ chấp nhận câu trả lời, nhưng tôi muốn quay lại sau và đọc lại :-). Tôi có thể có một hoặc hai câu hỏi khác ...
Tom

6

Có hai phạm vi năng động quan trọng cần được quan tâm trong nhiếp ảnh. Đầu tiên là phạm vi năng động của cảnh bạn đang xem. Phạm vi động của cảnh và của máy ảnh của bạn. Hãy để tôi giải thích chúng theo thứ tự đó.

Phạm vi động của một cảnh là phạm vi từ vật sáng nhất đến vật nhỏ nhất trong cảnh đó. Thông thường, điều này sẽ được đo bằng tỷ lệ cường độ. Nếu bạn đang chụp ảnh một mảnh giấy trắng sáng đều, thì phạm vi này là thấp. Nếu bạn đang chụp ảnh hoàng hôn, thì phạm vi này khá cao.

Thứ hai là máy ảnh của bạn. Tôi sẽ giải thích điều này bằng máy ảnh kỹ thuật số, bởi vì nó dễ hiểu hơn một chút, nhưng các khái niệm tương tự được áp dụng trong máy ảnh phim.

Để giải thích, trước tiên hãy để tôi giải thích điều gì đó về máy ảnh kỹ thuật số. Máy ảnh kỹ thuật số ghi thông tin dưới dạng số. Hầu hết các máy ảnh nắm bắt thông tin đó trong một số từ 0-255, để số đó có thể được lưu trữ trong một byte (8 bit). Máy ảnh cao cấp hơn sẽ có 10, 12, 14 hoặc thậm chí 16 bit, và có tin đồn về một số máy ảnh tuyệt vời với 24 bit cho mỗi kênh màu. Phạm vi động sau đó là phạm vi từ giá trị khác không nhỏ nhất đến giá trị không bão hòa cao nhất hoặc cho máy ảnh 8 bit, 1-254. (Tôi nên thêm rằng về mặt kỹ thuật, dải động là giá trị của cường độ không bão hòa tối đa trên cường độ thấp nhất có thể phát hiện được. Điều này sẽ phát huy nhiều hơn nếu cảm biến không tuyến tính, điều này có thể xảy ra)

Tại sao tất cả những điều này quan trọng? Một bức ảnh đẹp sẽ phù hợp với phạm vi động của cảnh và của máy ảnh. Có một số chỗ cho sự sáng tạo, nhưng vẫn có quy tắc này. Một vài điểm bổ sung cần ghi nhớ.

  1. Mắt người có dải động tuyệt vời, vượt xa cả máy ảnh tốt nhất.
  2. Người ta có thể tăng phạm vi động hiệu quả thông qua một kỹ thuật được gọi là HDR hoặc Dải động cao .
  3. Hoàng hôn có lẽ là phạm vi năng động cao nhất của bất kỳ cảnh thiên nhiên nào.

Để giúp minh họa điều này, tôi sẽ đưa vào một vài hình ảnh.


DR thấp

Hình ảnh này có một phạm vi năng động thấp. Hầu hết các vật thể có cùng độ sáng, và nó có xu hướng trông buồn tẻ.


Phạm vi năng động tốt

Bức ảnh này có một phạm vi năng động tốt hơn. Vẫn còn một số chi tiết có thể nhìn thấy trong bóng tối, nhưng không có bất kỳ điểm nổi bật nào được cắt bớt.


Dải động rất lớn

Hình ảnh này có dải động lớn đến mức khó có thể chụp toàn bộ cảnh được chụp bằng camera 8 bit của tôi. Lưu ý rằng mặt đất không hề nhỏ chút nào và thật khó để nhìn thấy bất kỳ chi tiết nào trong cây xương rồng. Thật khó để nói, nhưng kênh màu đỏ thực sự đã bão hòa ở đây, và có rất ít hoặc không có chi tiết trong các vùng bóng tối. Tuy nhiên, tôi đã sử dụng sự lựa chọn nghệ thuật của mình để giữ bầu trời trong phạm vi của máy ảnh và để cho cây xương rồng giống như một hình bóng.


+1 Vui mừng khi thấy sự khác biệt giữa cảnh DR và ​​camera DR. Tuy nhiên, cảm giác mà mắt người có DR "tuyệt vời" lại khác. Trong bất kỳ cảnh cụ thể nào, mắt chỉ có thể nhận ra khoảng 6 điểm dừng - khoảng 1/20 DR của cảm biến DSLR khá (tối đa 11 điểm dừng ở Nikons cao cấp). Bằng cách điều chỉnh kích thước đồng tử và khai thác các yếu tố cảm biến khác nhau (hình que và hình nón), mắt mở rộng độ nhạy của nó đến phạm vi rộng hơn nhiều khoảng 20 điểm dừng. Một máy ảnh làm điều tương tự về cơ bản theo cùng một cách. Xem en.wikipedia.org/wiki/Human_eye#Docate_range
whuber

@whuber: Tôi không hoàn toàn chắc chắn về điều đó ... Ít nhất, trong mắt tôi có vẻ như cảnh đó có DR thấp hơn thực tế. Có thể đó là một mẹo tương tự để lấy nét mắt thay đổi nhanh đến mức bạn hầu như không nhận thấy các phần mờ của cảnh, nhưng tôi biết rằng tôi có thể nhìn thấy cả hoàng hôn và mặt đất khi tôi chụp bức ảnh cuối cùng ở trên. Điều đó có thể làm cho một câu hỏi thú vị trong chính nó. Hmmm ...
PearsonArtPhoto

1
Tôi đồng ý với nhận thức của bạn. Tôi tin rằng điều này là do học sinh có thể điều chỉnh nhanh chóng khi tập trung vào các phần khác nhau của cảnh. Tuy nhiên, tại bất kỳ thời điểm nào, không thể nhận biết đồng thời chi tiết trong các phần của cảnh thay đổi nhiều hơn khoảng 7 EV, ngay cả khi chúng ở ngay trung tâm (nơi tầm nhìn là nghiêm trọng nhất). Tương tự, một camera tự động (hoặc máy quay video) cũng có thể điều chỉnh linh hoạt khi lia máy. Tôi nghĩ rằng bài học ở đây là phân biệt DR tức thời (đối với thiết bị cảm biến) với DR động (được sửa đổi nhanh).
whuber

1
Những camera 24 bit trên mỗi pixel này ở đâu? Tôi nghe đề cập đến họ nhưng không bao giờ thấy một tài liệu tham khảo. Theo như tôi có thể nói 24bpp sẽ không "tuyệt vời" nhưng hoàn toàn lãng phí tài nguyên vì bạn sẽ có nhiều cấp độ hơn so với các photon chạm vào giác quan của bạn , bởi hàng ngàn, có thể là hàng triệu vì vậy bạn sẽ chỉ lướt gió với rất nhiều bit của tiếng ồn!
Matt Grum

3

Wow, khá mở đã kết thúc ...

Phạm vi động, như các trạng thái Wiki, là phạm vi của các giá trị có thể được ghi lại và đây không phải là một giá trị cố định trên tất cả các máy ảnh. DxOMark là một tổ chức, trong số những thứ khác, đo dải động của các cảm biến máy ảnh khác nhau và họ định nghĩa nó là: "Giá trị bằng số mô tả tỷ lệ giữa các giá trị độ chói cao nhất và thấp nhất có thể đo chính xác trên cảm biến." Như bạn có thể thấy từ trang web, phạm vi cho máy ảnh khá rộng từ cấp thấp đến cao.

Điều này có nghĩa là gì, từ góc độ nhiếp ảnh, là dải động của máy ảnh càng lớn, bạn càng có thể chụp được nhiều thông tin, đặc biệt là khi dải màu và dải màu chuyển qua hình ảnh. Ví dụ, ảnh hưởng của điều này là một camera có thể bỏ lỡ các sắc thái màu đỏ tinh tế trong khi một camera khác chụp, cung cấp thông tin mà nếu không sẽ bị bỏ qua. Điều đó mang lại cho bạn rất nhiều sự linh hoạt trong chuyển đổi hậu kỳ thành JPEG hoặc, thậm chí tốt hơn, có khả năng in được cải thiện nếu bạn làm việc với phần mềm và máy in có thể xử lý phạm vi.

Nó cũng có tác dụng thực tế trong việc xử lý phơi nhiễm. Trước đây tôi đã đăng bài viết của mình về phạm vi phơi sáng của Pentax K-5 , nhưng tôi sẽ liên kết lại vì nó liên quan đến câu hỏi và K-5 hiện đang giữ vương miện phạm vi động. Điều này cho bạn cảm giác về chi tiết có thể thực sự có trong hình ảnh.

Dù sao, đây có thể là một chuyên luận, đó là một chủ đề lớn, nhưng các bản tóm tắt được đề cập. :)


3

Đã có một số câu trả lời kỹ thuật tốt ở đây. Về mặt tác động đối với nhiếp ảnh, câu trả lời đơn giản là phạm vi động là lý do phơi sáng tồn tại.

Nghĩa là, phơi sáng là cách nhiếp ảnh gia thể hiện một lát dải động và do đó, để chọn phạm vi giá trị độ sáng nào là quan trọng đối với ảnh của anh ấy, giống như bố cục cho phép bạn chọn những gì cần bao gồm và loại trừ trong ảnh.


1

Trong nhiếp ảnh, phạm vi động là sự khác biệt tương đối về độ sáng giữa chi tiết sáng nhất và tối nhất có thể được chụp trong một ảnh.

  • Nếu bạn có phạm vi động nhỏ, thì các phần tối sẽ giữ lại ít chi tiết hơn và các phần rất sáng có nhiều khả năng để cắt (đi màu trắng như chúng có thể đi). Tốt nếu bạn muốn một đường cong hình ảnh gây khó chịu nào.

  • Phạm vi động lớn hơn có nghĩa là bạn có thể đạt được một hình ảnh ít gây khó chịu hơn hoặc cho phép bạn có nhiều khả năng chọn lọc làm sáng / làm tối các khu vực nhất định trong xử lý hậu kỳ.

Không giống như màn hình LCD trong đó dải động được biểu thị theo tỷ lệ (ngày càng vô nghĩa) như 500: 1, trong nhiếp ảnh, nó được biểu thị bằng các điểm dừng, trong đó mỗi điểm dừng thể hiện gấp đôi cường độ ánh sáng ban đầu (được điều chỉnh trước gamma).

Hầu hết các cảm biến kỹ thuật số có ít nhất 8EV (8 điểm dừng) của dải động rất nhiều và gần bằng với phim trượt. Đối với hầu hết các phần, nó không đáng bị ám ảnh bởi phạm vi động khi so sánh máy ảnh ngày nay. Phạm vi động là một phép đo kỹ thuật nhưng vì nó đo các giá trị được điều chỉnh trước gamma nên nó có thể gây hiểu nhầm về hiệu ứng có thể nhìn thấy trên hình ảnh của bạn. Vượt quá một điểm nào đó, bạn sẽ không thấy bất kỳ sự khác biệt nào vì bất kỳ phạm vi nào khác bị mất trong các giá trị tối nhất (hoặc với nén nổi bật nhất, nhẹ nhất) mà màn hình / máy in của bạn có thể tái tạo. Tuy nhiên, phạm vi vô hình thực tế thêm đó có thể hữu ích, tuy nhiên, khi bạn muốn tăng hoặc giảm độ sáng (đốt / né) một cách có chọn lọc ở các khu vực hoặc phục hồi sau khi quá nặng / thiếu sáng.

Lưu ý rằng các vị trí đánh giá máy ảnh khác nhau đo phạm vi động khác nhau - và tôi hoàn toàn không tin vào các phép đo của DxOMark - Tôi nghĩ rằng họ đã sử dụng các phương pháp thiếu sót (thú vị là tôi thấy các phép đo của DPreview phản ánh đúng hơn thực tế). Về mặt kỹ thuật, phạm vi động phải được đo từ các giá trị cao nhất có thể được biểu thị xuống các giá trị thấp nhất không bị che khuất bởi nhiễu. Tiếng ồn rất quan trọng:

  • Khi bạn tăng ISO, bạn sẽ mất phạm vi động. Điều đó đơn giản là vì độ ồn tăng lên để bạn có được phạm vi ít hơn trong bóng tối.
  • Khi bạn giảm ISO, bạn có được dải động, nhưng chỉ bằng ISO cơ sở của cảm biến máy ảnh. Đi xuống dưới đó (vì một số máy ảnh mới hơn cho phép bạn làm) và bạn bắt đầu mất phạm vi trong các điểm nổi bật.

Tôi nghĩ rằng đây thực sự là lần đầu tiên tôi nghe ai đó mô tả phạm vi năng động của phim slide là "nhiều" :) Một số tệ hơn những người khác ( ho Velvia ho ), nhưng không ai có thừa DR và ​​họ yêu cầu rất nhiều tiếp xúc cẩn thận để không làm nổi bật và / hoặc chặn bóng tối. Canon 1DsII của tôi thực sự khoan dung hơn rất nhiều.
Staale S

Tôi nghĩ rằng những hình ảnh bão hòa, bão hòa ngay từ máy ảnh là thương hiệu của Velvia - lý do tồn tại của nó - và do đó nó được thiết kế để có dải động thấp đặc trưng, ​​phải không? Tôi chắc chắn rằng một cảm biến kỹ thuật số hiện đại dễ dàng đánh bại thứ gì đó giống như nó cho phạm vi động, nhưng chủ yếu là vì những người chụp Velvia muốn gây khó chịu chứ không phải khoảng không. Dù sao, tôi đoán rằng điểm ban đầu của tôi là các cảm biến ngày nay thực sự không bị cản trở khi nói đến phạm vi động khi so sánh với phim.
thomasrutter
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.