Dynamický rozsah digitálních fotoaparátů: mnoho světla, mnoho stínů

23. května 2005
TWEET SDÍLET
Dynamický rozsah digitálních fotoaparátů: mnoho světla, mnoho stínů
Při fotografování se někdy stane, že rozsah jasů fotografované scény překročí rozsah jasů, který je schopen senzor fotoaparátu zaznamenat. V tomto případě dojde k horšímu podání scény. Všechny body nebudou korektně zaznamenány a v určitých partiích se vytratí kresba. Proč tomu tak je?

Dynamický rozsah snímacího prvku digitálních fotoaparátů

Snímače digitálních fotoaparátů jsou schopny zaznamenat pouze určité množství jasů. Tomuto rozmezí se říká dynamický rozsah. Nejjasnější bod tohoto rozsahu se nazývá bílý bod, nejtmavší se nazývá černý bod. Všechny jasnější fotografované body se zobrazí stále jako bílé body a všechny tmavší fotografované body se zobrazí jako černé body. Stejně zobrazené body budou bez kresby. A ani s nejlepším fotoeditorem s tím nic nenaděláme.

Zjistit dynamický rozsah konkrétního fotoaparátu je obtížné. V oficiálních zdrojích se obvykle neuvádí a dostupné zdroje se poněkud rozcházejí.

Dynamický rozsah senzoru fotoaparátu popisuje senzitometrická křivka. Tuto křivku lze sestrojit i v amatérských podmínkách, ale je otázkou s jakou přesností se to podaří, takže raději se spolehneme na odborná pracoviště. Tento údaj nás navíc zajímá dříve než si aparát koupíme –reklamovat ho pro nedostatečný dynamický rozsah by asi neprošlo.

Z následujícího grafu je patrné, ze tento fotoaparát „umí“ snímat větší množství jasů ve stínech než ve světlech, má větší toleranci k podexpozici. Většinou na tuto skutečnost reaguje expoziční automatika tak, že se „obává“ přeexpozice, proto mírně podexponovává. Rozsah snímače je –4,7 až 1,7 EV, tedy 6,4 EV.

Klepněte pro větší obrázek

Dynamický rozsah (kontrast) fotografované scény

Dynamický rozsah fotografované scény je rozdíl mezi jejím nejsvětlejším a nejtmavším místem. Lze jej změřit tak, že bodovým měřením expozice fotoaparátem určíme EV (viz další kapitola) nejsvětlejší a nejtmavší části fotografované scény a rozdíl je dynamický rozsah.

Snížit kontrast scény je možné osvícením tmavých částí např. bleskem nebo odrazovou deskou. Případně lze ztmavit světlé části použitím přechodového nebo polarizačního filtru.

Expoziční hodnota

K měření jasu se používá parametr EV (exposure value = expoziční hodnota). Jeden bod je jasnější než druhý o 1 EV, pokud je jeho jas dvojnásobný. Dynamický rozsah je rozdíl EV nejsvětlejšího a nejtmavšího místa. EV je absolutní hodnota světla odraženého od fotografované scény, které projde objektivem a dopadne na snímač fotoaparátu. Zabudovaný expozimetr a firmware fotoaparátu změří a posoudí jas v měřicích bodech snímku a nastaví expozici tak, aby celkovým výsledkem byla středně šedá (odráží 18 % světla). Změna o +1 EV znamená, že na snímač dopadá dvojnásobné množství světla, –1EV poloviční atd.

Parametr EV je pohodlná cesta jak popsat expozici bez ohledu na to, jak jí bylo dosaženo. K zjištění EV slouží tabulka, kde EV = 0 prohlásíme při čase 1 sekunda, cloně (teoretické) f/1 a citlivosti ISO 100.

Většina snímačů digitálních fotoaparátů má rozsah 5 až 7 EV, poloprofesionální a profesionální 7 až 9 EV, lidské oko kolem 30 EV. Expoziční automatika fotoaparátu reaguje na jas fotografované scény:

1. ovlivněním doby po kterou dopadají fotony na snímač (expoziční čas)

2. ovlivněním průměru otvoru, kterým fotony dopadají na snímač (clona)

3. změnou výstupu ze snímače (citlivost ISO). Čím bude „snímač citlivější“, tím méně dopadajících fotonů bude potřebovat, respektive tím více vynásobí zisk z dopadajících fotonů. Zvyšování citlivosti má značná omezení v podobě šumu na fotografiích při vyšší citlivosti, protože i šum se násobí.

Čím větší EV, tím je na scéně více světla a fotoaparát se mu „brání“ větším clonovým číslem, kratším časem, menší citlivostí ISO. Příklad: na fotografovanou scénu reaguje fotoaparát clonou f/5,6; časem 1/125; citlivostí ISO 200. EV je tedy 5+7-1=11.

expoziční čas (s) přírůstek EV   clonové číslo přírůstek EV   ISO přírůstek EV
1 0 + 1.0 0 + 50 1
1/2 1 1.4 1 100 0
1/4 2 2.0 2 200 -1
1/8 3 2.8 3 400 -2
1/15 4

4.0

4 800 -3
1/30 5

5.6

5 1 600 -4
1/60 6 8 6 3 200 -5
1/125 7 11 7    
1/250 8 16 8    
1/500 9 22 9    
1/1 000 10 32 10    
1/2 000 11 45 11    

Příklady

Ukážeme typické snímky, kdy dynamický rozsah fotografované scény převyšuje dynamický rozsah snímače digitálního fotoaparátu. Jak je patrné i z histogramů, velké množství tmavých bodů se zobrazilo jako „černé body“ (histogram vlevo) a velké množství světlých bodů se zobrazilo jako „bílé body“ (histogram vpravo).

Vodorovná osa histogramu vyjadřuje dynamický rozsah fotoaparátu, nachází se na ní jednotlivé jasové úrovně od 0 do 255. Na svislé ose je celkový počet bodů v obraze, obsahující danou hodnotu jasu.

Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek

Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek

Na následující fotografii je dynamický rozsah scény a fotoaparátu téměř totožný.

Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek

Při nedostatečném dynamickém rozsahu fotoaparátu, respektive velkým kontrastu scény, můžeme záměrně fotografovat na stíny (A), které budou vykresleny, a obětovat světla, která budou bez kresby. Můžeme také exponovat na světla (B) a obětovat stíny. Nebo lze nastavit expozici na střed (C) tak, že bez kresby budou z menší části světla i stíny. Kombinací nastavení expozičního času, clony a citlivosti je možné řídit, jakou část scény chceme zaznamenat (podle uměleckého záměru autora) vždy v rámci dynamického rozsahu fotoaparátu. To už je ale jiné téma, kterým se budu zabývat v dalším článku o expozičních úvahách.

Na následujícím obrázku je znázorněna scéna o dynamickém rozsahu 8 EV a fotoaparát s dynamickým rozsahem 6 EV. V případě (A) bude vše nad 10 EV bílé (bez kresby). V případě (B) bude vše pod 7 EV černé (bez kresby) a případ (C) znázorňuje situaci, kdy bude vše nad 11 EV bílé a zároveň vše pod 6 EV černé.

Klepněte pro větší obrázek

Témata článku: Technika, Technologie


Čeká nás VR hra o hašení požáru v katedrále Notre-Dame

Čeká nás VR hra o hašení požáru v katedrále Notre-Dame

Vžijte se do kůže hasičů, kteří čelili velké pohromě v Paříži.

Radek Wunderlich
Virtuální realitaUbisoft
Icarus zjemňuje podmínky. Permanentní ztráta postavy se hráčům nezamlouvala

Icarus zjemňuje podmínky. Permanentní ztráta postavy se hráčům nezamlouvala

Už jste také zařvali na nehostinné planetě bez možnosti pokračovat?

Michal Maliarov
IcarusSurvival
Mobilní unikát. Špičkový čipset Samsung Exynos 2200 dostal RDNA2 grafiku s podporou Ray Tracingu

Mobilní unikát. Špičkový čipset Samsung Exynos 2200 dostal RDNA2 grafiku s podporou Ray Tracingu

** Samsung oznámil čipset, na němž v Evropě poběží řada Galaxy S22 ** Grafický adaptér Mali nahradil RDNA2 čip od AMD ** Čipset má do mobilů dostat konzolovou grafiku včetně Ray Tracingu!

Martin Chroust
Exynos 2200AMD
Jak poslat dopis nebo balík, a nechodit kvůli tomu na poštu

Jak poslat dopis nebo balík, a nechodit kvůli tomu na poštu

Karel Kilián
SlužbyČeská poštaČesko
Velký update pro Fénixy. Šestá řada dostává vylepšené režimy, které se zalíbí zejména cyklistům

Velký update pro Fénixy. Šestá řada dostává vylepšené režimy, které se zalíbí zejména cyklistům

** Na řadu Fenix 7 stále čekáme, a tak Garmin aktualizuje starší řadu ** Téměř 15MB update se zalíbí zejména cyklistům ** V rámci updatu došlo i na opravy několika výrazných chyb systému

Martin Chroust
FénixAktualizace softwaruGarmin
Organické látky slavného meteoritu z Marsu nevznikly biologicky. Žádné bakterie, žádný mimozenský život

Organické látky slavného meteoritu z Marsu nevznikly biologicky. Žádné bakterie, žádný mimozenský život

** V meteoritu ALH84001 byly nalezeny i organické látky, které měly být produktem živých organismů ** Nedávný výzkum ale vyloučil, že by tyto látky mohly mít biologický původ ** Podle vědců vznikly díky působení hydrotermální vody na čedičovou horninu

Stanislav Mihulka
MeteoritMarsGeologieChemie
Samsungu unikla celá řada tabletů Galaxy Tab S8. Novinky budou hned tři, displej Ultry bude doslova obří

Samsungu unikla celá řada tabletů Galaxy Tab S8. Novinky budou hned tři, displej Ultry bude doslova obří

** Samsung na únor chystá novou řadu tabletů Galaxy Tab S8 ** Tentokrát se bude jednat hned o tři novinky ** Všechny poběží na Snapdragonu 8 Gen 1 a nabídnou stylus S Pen

Martin Chroust
StylusTablety
Velký srovnávací test smartphonů s cenou do 4 000 Kč. Levnější raději nekupujte

Velký srovnávací test smartphonů s cenou do 4 000 Kč. Levnější raději nekupujte

Vybrali jme deset telefonů s cenou do 4 000 Kč a překvapivě jsme našli obrovské rozdíly. Zároveň nás potěšilo, že jde o docela dobře použitelné stroje, ale musíte si být vědomi jejich limitů.

Jakub Michlovský
SrovnáníSmartphoneTesty
Hardcore akce Sekiro byla dohrána se zavázanýma očima. Zvládnete to také?

Hardcore akce Sekiro byla dohrána se zavázanýma očima. Zvládnete to také?

Jakoby nestačilo, že na hru celou dobu nekoukal, on ji ještě ke všemu dokázal odehrát za méně jak 2 hodiny!

Radek Wunderlich
Streamování herSekiro: Shadows Die Twice
23 největších akvizic v historii IT společností

23 největších akvizic v historii IT společností

** Přehled největších akvizicí technologických společností ** Rekordman se přiblížil ke stovce miliard dolarů ** Někdy obchod pomohl dalšímu rozvoji, jindy to byl hodně drahý průšvih…

Karel Javůrek
AkviziceStatistikyByznys
Nejlepší aplikace pro tento týden: Pětiminutové life hacky, kaligrafie a sken kosmetiky

Nejlepší aplikace pro tento týden: Pětiminutové life hacky, kaligrafie a sken kosmetiky

**V marketech najdete množství titulů, ale jak objevit ty kvalitní? **Každý týden je vybírá Apple, ale řada z nich má i verzi pro Android. **Výsledkem jsou kolekce těch nejlepších aplikací svého druhu.

Adam Kos
Nejlepší aplikace