Как расширить сцену с низким динамическим диапазоном в аналоговой области при съемке фотографии?

Question

Я был на смотровой площадке, снимал город, пасмурный день и воздух туманный. Снимки получаются, и, глядя на гистограмму, все сгруппировано в центре.

Изображение представляет то, что я видел своими глазами, но я бы хотел сказать камере, чтобы она захватила как можно больше данных, другими словами, если смотреть на эту гистограмму, я хотел бы иметь возможность сказать это. «используйте датчик таким образом, чтобы диапазон составлял от ~ 0,4 до ~ 0,8 для всего диапазона, и расширяйте его, чтобы он соответствовал. Не уверен, что в этом есть какой-то смысл. Да, у меня есть необработанное изображение, но все же такое большое цветовое разрешение уже отброшено .

Есть ли способ указать камере расширить какой-то меньший диапазон до полного диапазона. Надеемся, что при считывании с датчика (поэтому я получаю больше данных), а не путем цифровой интерполяции (где данные только что составлены, то же самое и повышения контрастности в Photoshop)

ПРИМЕЧАНИЕ. Я ищу способ заставить камеру расширять сигнал (или интерпретировать сигнал) на аналоговом уровне , прежде чем преобразовать его в цифровой. Как только данные становятся цифровыми, любое расширение просто составляет данные (например, цифровой зум). Я явно НЕ ищу цифровое решение.

Answer 1

Я не думаю, что какая-либо обычная камера дает вам такой контроль. Мой, конечно, нет.

Основная проблема заключается в том, что к черному добавлен сильный уровень смещения. Цифровые датчики в основном линейные, поэтому даже если изображение экспонировано так, что сильнейшее выделение его будет только в верхней части диапазона датчика, нижняя часть диапазона ниже черного смещения не будет использоваться.

Я только что проанализировал вашу фотографию, и уровень черного составляет .363, .376, .406. В качестве доказательства вот ваша картинка с этим значением, используемым в качестве уровня черного:

Это приводит к потере не более .4 вашего диапазона датчика, что составляет менее одного бита разрешения.

Уровень белого в вашем оригинале .852, .856, .910. Это представляет небольшой, но разумный диапазон неиспользуемых датчиков на верхнем уровне. Вот ваше изображение с черно-белым расширением до конца диапазона:

Обратите внимание, что, учитывая как черный, так и белый концы диапазона, вы потеряли около 1 бита разрешения сенсора. Например, если у вас 14-битный датчик, то у этого изображения на самом деле разрешение по яркости составляет 13 бит. Для 12-битного датчика вы получили 11 бит.

Даже 11 битов по-прежнему достаточно, так как большинство способов отображения изображения не будут хороши до 8 бит или около того. Это оставляет в 8 раз (3 бита) разрешение для таких вещей, как нелинейные регулировки яркости и другие эффекты, которые вы, возможно, захотите добавить. Дело в том, что потеря 1 бита из максимального диапазона датчика - это совершенно нормально и нормально, это то, чего вы должны ожидать, и в конечном итоге это не повредит вашей картинке. Вы бы получили ту же самую захваченную деталь, если самые темные части изображения были действительно черными, но вы недоэкспонировали их на 1 диафрагму. Опять же, 1 бит потери динамического диапазона должен соответствовать ожиданиям и тому, с чем вы можете справиться в обычном рабочем процессе.

Answer 2

Если суть вашего вопроса заключается в том, чтобы «расширить аналоговый сигнал в аппаратном обеспечении», тогда вам действительно нужно увеличить настройку ISO. При ISO 100 камера будет записывать сигнал изображения, используя максимально доступный диапазон. В сцене, подобной описанной вами, которая отличается низкой контрастностью, если общий динамический диапазон датчика составляет около 11 бит данных, когда сцена содержит только 4 бита, вы получите большую часть этой информации, сгруппированной в одну область или другой.

У вас фактически есть проблема с динамическим диапазоном, хотя она немного отличается от той, с которой сталкивается большинство фотографов: у вас слишком много. Для каждой остановки увеличения до ISO динамический диапазон уменьшается примерно в два раза. Если вы используете 1/2 от вашего доступного динамического диапазона при ISO 100, увеличение ISO до 200 уменьшит полезный динамический диапазон в два раза, в соответствии с тем, что вам нужно. Точно так же, если вы используете 1/4 вашего доступного динамического диапазона при ISO 100, увеличение ISO до 400 уменьшит полезный динамический диапазон в четыре раза, снова в соответствии с тем, что вам нужно.

Это связано с тем, что камера меняет точку белого или «уровень насыщенности» при изменении ISO. Изменение ISO не увеличивает чувствительность камеры, это просто изменение инструкции для аналогового усилителя. Если максимальный уровень заряда вашей камеры на пиксель (FWC, полная емкость) составляет 60 000 электронов, а «насыщенный» заряд в 60 000 электронов преобразуется в цифровую единицу 2 ^ 14 (16 384), увеличение до ISO 200 означает, что максимально допустимый заряд на пиксель составляет 30000. Теперь «насыщенный» заряд в 30 000 электронов превращается в 16 384 д.е. Аналогично, увеличение ISO до 400 означает, что «насыщенный» заряд в 15 000 электронов преобразуется в 16 384 д.е.

Когда вы увеличиваете ISO, вы должны отрегулировать экспозицию для компенсации. Вам придется «подогнать» экспозицию в доступный динамический диапазон. Увеличьте ISO достаточно высоко, и ваши черные в конечном итоге достигнут минимального уровня шума, и ваши белые начнут отсекаться ... вы эффективно использовали весь динамический диапазон, все в камере, ничего не меняя, кроме аналогового усиления. Следует отметить, что при очень высоких настройках ISO, обычно выше ISO 1600 (хотя новые камеры Canon должны быть хорошими до ISO 6400), увеличение ISO дополнительно приводит к сочетанию усилителя на пиксель, выходного усилителя и, возможно, даже цифрового усилителя одновременно .

Answer 3

В этой ситуации вы имеете дело с рассеянным светом, который уменьшает четкость и динамический диапазон. Применение выбора типа «уровни» перед аналого-цифровым преобразованием не даст вам радикально иных результатов, чем применение этих же изменений к необработанному файлу.

Без постобработки, чтобы получить лучшее изображение в камере, вам нужно смотреть на фильтры. В частности, фильтр с круговым поляризатором. Это подходит к передней части вашего объектива, и вы можете отрегулировать его, чтобы уменьшить помутнение и получить более динамический диапазон из вашей сцены. Это не устранит его полностью, но это единственный вариант, который окажет влияние, не будучи тем, что не может быть воспроизведено в последующей обработке.

Хотя это не характерно для вашей уличной сцены, это изображение Flickr должно дать вам хорошую демонстрацию того, как поляризатор прорезает шум.

Доступны фильтры UV / Haze, но они действительно полезны только для съемки фильма.

Answer 4

• Переэкспонируйте изображение, затем потяните его вниз в сообщении.
• Следите за гистограммой, чтобы знать, что вы не обрезаете блики.
• Это уменьшит шум и увеличит детали, захваченные в тени.
• Это будет выглядеть плоско, поэтому снова увеличьте контраст по вкусу.

Answer 5

Обычно камеры имеют настройки для расширения динамического диапазона, а не для его уменьшения. Но обычно вы получаете наименьший динамический диапазон с максимальным значением ISO вашей камеры (что бесполезно, потому что вы теряете полезную битовую глубину из-за добавленного шума).

Для таких изображений вам нужна камера с низким динамическим диапазоном и большой битовой глубиной, чтобы иметь возможность расширять его, сводя к минимуму потерю деталей. Камеры среднего формата обычно имеют умеренный динамический диапазон (около 12,5 EV) и очень большую глубину цвета (около 25 бит), но вы знаете цену ...

В этом конкретном случае вы довольно ограничены постобработкой; может быть, попробуйте использовать фильтр дымки (который работает не очень хорошо или вообще, несмотря на заявления производителя).

Если вы можете контролировать свое окружение, вы можете попытаться заблокировать часть света и использовать стробоскопы.

Для неподвижных объектов вы можете сделать несколько снимков, а затем усреднить результаты, чтобы получить минимальное количество шума, а затем увеличить контрастность с небольшими потерями.

Answer 6

Вы можете проверить различные режимы замера на вашей камере или сделать брекетинг экспозиции. Вы также можете попробовать поляризационный фильтр, который даст вам больше контраста.

Но и в фотошопе я получаю хороший результат с функцией "Автоуровни":

Answer 7

У вас было бы намного больше контроля над расширением, если бы вы сохранили изображение в виде файла RAW, а затем сделали это в посте с помощью конвертера RAW, такого как в Lightroom, Aperture, или с помощью собственного конвертера RAW производителя вашей камеры. В камере самое лучшее, что вы можете сделать, это немного повысить контрастность и, возможно, насытить цвета немного больше, чем настройки по умолчанию. Немного недоэкспонирование может также помочь в туманных условиях, но я бы сделал это только если бы я не планировал обрабатывать файл RAW позже, недоэкспонирование также увеличит шум.