При всех достоинствах цифровых фотоаппаратов есть пока параметр, по которому они значительно уступают плёночным,
и причина здесь достаточно глубока. Этот параметр - динамический диапазон. Каков смысл этого параметра?
(дальше кому неинтересно, пару абзацев можно пропустить, но там, дальше будет и полезные советы).
Упрощая, можно сказать, так: это диапазон сигнала, выдаваемого матрицей от самой тёмной засветки до самой яркой.
"Тёмная" сторона определяется освещенностью, при которой полезный сигнал с матрицы на какую-то заданную величину
ещё больше уровня шумов. Со "светлой" стороны граница диапазона лежит на такой яркости освещения,
при которой с увеличением освещенности ещё происходит увеличение выходного сигнала.
На диаграмме я это попытался упрощенно передать.
Пусть мы ступенечками от нуля начинаем прибавлять яркость, и смотрим, что имеем на выходе матрицы. Сначала сигнал "тонет" в случайных шумах. Затем, с дальнейшим увеличением освещенности, начинает тоже расти и, наконец, на каком-то уровне расти перестаёт (насыщение). Всё это, конечно, очень упрощённо, без учёта нелинейностей.
Отношение максимальной освещенности к минимальной и есть динамический диапазон. Мерить его можно как в разах, так и децибелах, кому как удобнее. Очень важна также и минимальная высота воспроизводимой матрицей ступенечки освещённости. Это важно при оцифровке. Также можно мерить и в битах. Если, например, ваша матрица дала около 250 уровней то для оцифровки её сигнала нужно 8 бит (2 в 8-мой степени 256). Если она дала около 500 уровней, то нужно уже 9 бит (2 в 9-той степени 512). Если она дала около 1000 уровней, то нужно 10 бит (2 в 10-той степени 1024). Вообще, расширение динамического диапазона в два раза требует увеличения разрядности на один бит.
Выше мы рассмотрели чёрно-белую матрицу. Цветная отличается тем, что на ней присутствует некое подобие светофильтра (мозаичный, или другой) и считывании сигнала происходит с учётом "цвета" пикселей.
Вернёмся, однако, к фотоаппаратам. В подавляющем их большинстве заявляется глубина цвета 24 бит при трёх каналах (RGB). Но, значит ли это, что такой фотоаппарат может воспроизвести 16 777 216 цветовых оттенков ОБЪЕКТА съёмки. Увы, нет. Эти 24 бита даёт процессор фотоаппарата, аппроксимируя то, что он получает от матрицы. А матрицы, к сожалению, имеют гораздо меньший диапазон. Чувствительность матриц тоже пока весьма заметно отстаёт от плёнки - у хороших цветных матриц в лучшем случае соответствует 100 ISO. Откуда же берутся заявляемые 400-800 ISO? Вы никогда не задумывались, а зачем вообще в цифровом фотоаппарате нужны разные значения ISO? Зачем в плёночном понятно - плёнка бывает разной. Но ведь в цифровике фотографируют на одну и туже матрицу! Если бы матрицы были очень чувствительные тогда тоже понятно - выставляя меньшие ISO значения - мы задаём более высокие требования к параметру сигнал-шум. Но большие-то почему? Потому что хочется иметь более высокую чувствительность (или хотя бы её видимость). Как это достигается? Самый простой метод - повысить усиление входного усилителя. При этом приходиться жертвовать отношением сигнал-шум, так как усиливаться будет не только полезный сигнал с матрицы, но и её шумы. Второй способ - так называемое интегрирование по площади, приводит к снижению разрешения. Ещё один (и не последний) метод - обработка полученного изображения по специальным алгоритмам - так называемые программные шумодавы. При чём если в дорогих моделях от ведущих фирм стараются аналоговой частью электроники выжать из матрицы всё, то в моделях попроще на такие "мелочи" не обращают внимания - процессор всё перемелет. Я не раз слышал такие глубинные замечания, что, мол, нельзя снимать с длинными выдержками в темноте: много цветовых шумов. А не надо, на самом деле, значения ISO на авто ставить. Фотоаппарату темно - вот он их и перебирает до максимально возможного. Либо вспышка, либо штатив (если объект неподвижен) и подбор значения ISO вручную. Хотя, конечно, тоже не панацея. Меня, вообще, просто поражает, насколько цветные матрицы (для видео) отстают от цветных: так черно-белые видеокамеры с чувствительностью 0,00015Люкса стоят вполне разумных денег и уже не экзотика, а лучшие цветные (доступные) имеют всего 0,1 Люкса.
Во всём мире матрицы для массовой техники производит не так много фирм. Это: Sony, Panasonic, Sharp, LG и Samsung. При чём (но это моё личное мнение) Samsung создаёт традиционно матрицы вчерашнего дня, LG любит производить снятые с производства Sony. А среди реально конкурирующей троицы законодателем мод является, конечно, Sony. Подавляющее большинство новых технологий исходит от них. Это не реклама.
2. Суть идеи.
Во многих современных цифровых фотоаппаратах есть такая функция как брэкетинг. Что это такое? По-русски это, по-моему, называется автоматическая экспокоррекция (но не уверен). В чём суть явления? Когда вам нужно сделать важный кадр при сложном характере освещения, и вы не уверенны, что автоматика правильно посчитает выдержку, можно попросить сделать фотоаппарат несколько снимков с разной экспозицией (как правило, с разной выдержкой), и затем выбрать из них лучший. Таково традиционное применение этого метода, и на плёночных фотоаппаратах, пожалуй, единственно возможное. Но вот цифровые позволяют реализовать неожиданные возможности.
По работе мне периодически приходится фотографировать много различных образцов техники. А на них одновременно могут быть как детали с хромировкой, так и с матовым чернением. Естественно никакой цифровик такое не переварит. Вот и приходится потом в Фотошопе по частям с ними играться. Но, увы, как известно перетемнённые участки при высветлении любят показывать скрытые в них шумы, а с те, что ушли в насыщение, вообще практически не поддаются дрессировке.
И вот как-то поздней осенью сидел я и думал, как бы тут исхитрится? И в мою голову пришла богатая мысль: брекетинг в машинке есть? Есть. Обычно используют один, лучший? Да. А что мешает использовать все три? Смещение. Но ведь я всё равно фотографирую со штатива. Спуск? С задержкой. Главное что бы объект съемки не бегал. Но как грибы, так и видеокамеры в этом плане как раз хороши. Тихие они, не дёргаются при съёмке.
Пошёл попробовать. Получилось. Я использовал фотоаппарат Lumix DMC-FX1. Он позволяет иметь максимальный экспоразнос от -1 EV до +1 EV. То есть, за один цикл я получаю три снимка: один с оптимальной (по мнению фотоаппарата) выдержкой, один с вдвое более короткой, третий с вдвое более длинной.
3. Методика съёмки.
Снимаем только со штатива, я практически всегда, при такого рода съёмках, использую точечный замер, прицеливаемся по участку с оптимальной яркостью. Фиксируем штатив. Выставляем на фотоаппарате задержку спуска (я ставлю 2 секунды), поджимаем кнопку спуска, когда всё выставиться как надо (Lumix при этом зажигает зелёный кружок на экране и четыре раза пикает), нажимаем её. И через несколько секунд машинка делает нам три снимка. И всё. Теперь мы имеем три фото с тремя разными выдержками, совпадающие ПИКСЕЛ в ПИКЛЕС! Остаётся только собрать их в одну.
4. Обработка в Adobe Photoshop.
Для простоты переименуем все три, полученные таким образом, файла: со средней экспозицией назовём Base, с короткой Dark, с длинной Light. На этих фото (на базовой) мне показался слишком пересвеченным фон и слишком тёмной "внутренность" гриба. Я намеренно не производил никакой предварительной обработки снимков, чтобы лучше показать метод.
1. Открываем фотки в Adobe Photoshop. (рис.1) (рис.2) Файл Base берём за базовый.
рис.1
|
рис.2
|
2. В файле Dark с помощью команд меню Select All (или Ctrl+A) выделяем всё изображение. (рис.3)(рис.4)
3. Копируем выделенное изображение с помощью команд Copy (или Ctrl+C).(рис.5)
4. Вставляем командой Paste (или Ctrl+V) в файл Base. (рис.6) (рис.7) Таким образом,
в нём получается второй слой. Файл Dark можно закрыть.
5. В файле Light с помощью команд меню Select All (или Ctrl+A) выделяем всё изображение. (рис.8)
6. Копируем выделенное изображение с помощью команд Copy (или Ctrl+C).(рис.9)
7. Вставляем командой Paste (или Ctrl+V) в файл Base. Таким образом, в нём получается третий слой. (рис.10)
Файл Light можно закрыть.
8. Для удобства слои можно переименовать с помощью команды Layer Properties (рис.11)
9. Теперь у нас есть файл с тремя слоями. Делаем слои Dark и Light невидимыми.
Глядя на слой Base, выделяете на нем пересвеченные, на ваш взгляд, участки.(рис.12) Смотрите при этом, как эти участки получились
на слое Dark, делая его на время видимым. При выделении, естественно, нужно думать, как проходят границы выделений.
После этого задаётся параметр выделения размытие (Feather) (рис.14), в зависимости от размеров выделенных областей и характера изображения
от 3 до 80 пикселей.
рис.12
|
рис.14
|
10. Далее вы делаете видимым и активным слой Dark и нажимаете кнопку Delete на клавиатуре.
У вас в слое Dark остались только участки, которые на слой Base были слишком светлыми. (рис.15). (иногда удобнее выделять то, что останется,
а иногда то, что будет удалено). Так будет выглядеть картинка, собранная из двух слоёв (рис.16).
11. Вновь оставляем видимым только слой Base и выделяем на нем теперь уже слишком тёмные участки. (рис.17).
12. Делаем видимым и активным слой Light и удаляем в нём всё лишнее - то есть то, что выделено.(рис.21)
Это всё что осталось в слое Light (рис.22)
рис.21
|
рис.22
|
13. Вот в первом приближении и всё. Теперь можно сделать все слои видимыми и посмотреть что получилось. (рис.23)
рис.23
|
рис.24
|
14. После некоторого дополнительного редактирования (которое на этих фото намеренно не делалось)
можно слить слои (Merge Visible, или если файл будет сохранён в формате Jpeg, то нужно выбрать Flatten Image). (рис.24)
Теперь мы имеем снимок с в четыре раза большим динамическим диапазоном (1 EV это разница в два раза). Далеко не всегда бывают, нужны все три кадра - более чем в половине случаев достаточно двух.
Конечно, этот метод отнюдь не отменяет обычные методы и способы редактирования - просто он позволяет расширить их диапазон.
На самом деле здесь много нюансов, особенно с правильным выбором границ выделений. Ну и число слоёв у меня легко доходило до восьми. Но результаты получались вполне оправдывающие трудозатраты.
Ограничения метода: главное - необходима достаточная для "тёмного" кадра освещенность.
Богданов Андрей
Зеленоград
Смотрите также другие статьи по проблемам фотографии:
