Как динамический диапазон человеческого глаза сравнивается с динамическим диапазоном цифровых камер? - Фотопедия
31 голосов
/ 22 марта 2012

Согласно тестам DxO , камеры имеют от 10 до 12 ступеней динамического диапазона. Это верно? Шум может полностью привести к снижению некоторых значений (что может привести к потере некоторых остановок).

Также Норман Корен говорит , что исходный динамический диапазон цифровой камеры может составлять от 9 до 11 ступеней, но при печати «всего» 6,5 ступеней.

В разделе, посвященном динамическому диапазону, Википедия говорит, что человеческий глаз имеет контрастность около 6,5 ступеней . Если это так, то почему человеческий глаз явно лучше, чем камеры, для записи сцен с большим динамическим диапазоном?

Ответы [ 5 ]

36 голосов
/ 22 марта 2012

Это очень хороший вопрос, и ответ может занять сотни страниц - и, фактически, ответ уже занимает сотни страниц.

Краткий ответ: цифры, на которые вы ссылаетесь, не согласуются с очевидной реальностью, потому что часто цитируемые цифры неверны :-). Читайте дальше ...

Многое доступно в интернете на эту тему, и качество, как всегда, сильно варьируется. Существует также много попугаев между «фактами» между сайтами и цифрами, подобные тем, которые в Википедии кажутся достаточно распространенными, НО есть несколько очень аргументированных аргументов, которые, по-видимому, указывают на то, что цифра в Википедии является крайне неправильной и недооценивает цифру.

Важно отметить, что глаз действует как детектор контрастности, а не как детектор абсолютного уровня (такой как датчик цифровой камеры), поэтому сравнения требуют осторожности.

При использовании диафрагмы, химической адаптации и любых других приемов, которые он может потянуть, создается впечатление, что абсолютный динамический диапазон всей системы глаз превышает 20 ступеней. Поскольку каждая остановка имеет коэффициент 2, это 2 ^ 20 или примерно «более 1 000 000: 1». На верхнем торце солнце слишком яркое !!! На нижнем конце темный адаптированный глаз может обнаружить один фотон. У D3S (лучшая производительность, чем у D4) могут возникнуть проблемы с этим. (Обратите внимание, что это не КАЖДЫЙ фотон - когда вы достигнете уровня нескольких фотонов в секунду, многие из них попадут в области, не относящиеся к датчикам, и не будут обнаружены. Но когда один ДЕЙСТВИТЕЛЬНО ударит по чувствительной области сетчатки, он выдаст можно записать.)

Но я отвлекся :-). Очень хорошая (кажется) страница, которая обсуждает динамический диапазон глаза и многое другое:

Заголовки абзацев стоит отметить:

Заметки о разрешении человеческого глаза
Острота зрения и детализация отпечатков
Сколько мегапиксельных эквивалентов имеет глаз?
Чувствительность человеческого глаза (эквивалент ISO)
Динамический диапазон глаза
Фокусное расстояние глаза

Автор утверждает, что динамический диапазон глаза без изменения чувствительности путем адаптации или радужной оболочки составляет около 1 000 000: 1 в условиях низкой освещенности. То есть столь же велик, как и нижний предел "хорошо превышен", упомянутый выше Затем он обосновывает это требование, скопированное ниже. Это звучит довольно убедительно на первый взгляд. В аргументе могут быть недостатки, но, похоже, все в порядке, и это не значит, что он применяется на всех уровнях освещенности.

Вот простой эксперимент, который вы можете сделать. Выйдите с звездной картой в ясную ночь с полной луной. Подождите несколько минут, пока ваши глаза привыкнут. Теперь найдите самые слабые звезды, которые вы можете обнаружить, когда сможете увидеть полную луну в вашем поле зрения. Попробуйте ограничить луну и звезды до 45 градусов по прямой (зенит).

Если у вас чистое небо вдали от городских огней, вы, вероятно, сможете увидеть звездные величины 3.

Полнолуние имеет звездную величину -12,5.

Если вы видите звезду величиной 2,5, диапазон звезд, который вы видите, равен 15.

Каждые 5 величин - это коэффициент 100, поэтому 15 - это 100 * 100 * 100 = 1 000 000.

Таким образом, динамический диапазон в этом относительно слабом освещении составляет около 1 миллиона к одному, возможно, выше!

Но вот мое предложение по поводу эксперимента при нормальном дневном освещении.

  • Найдите сцену с хорошей смесью темных областей и очень ярких областей - в идеале с некоторыми темными областями в виде изолированных островков рядом с островами яркости. Примером может служить солнечный свет, проникающий сквозь деревья в сильно затененную область - вам помогут несколько калеек или сильно затененных участков.

  • Позвольте вашим глазам адаптироваться к общему уровню освещения - не смотрите на яркие пятна рядом с тем местом, где светит солнце, и не сосредотачивайтесь на каких-либо особенно темных областях.

  • Обратите внимание, насколько хорошо вы можете видеть детали в самых темных темных областях - на каком уровне темноты происходит переход от черного к черному.

  • Попробуйте то же самое с яркими областями - когда вы смотрите на солнце, там будет место, где детали размываются, и вы не можете видеть больше.

  • Смотрит взад и вперед по сцене между темнотой и светом, чтобы попытаться остановить механизм адаптации, изменяющий f-stop на вас.

  • Теперь сделайте фотографии сцены. Выставьте «правильно», а затем, чтобы самые темные области, которые вы могли видеть, были видны на фотографии, а затем, чтобы самые яркие блики, которые вы могли различить, не были размыты.

  • Если у вас есть оборудование, сделайте HDR-фотографию с максимальным f-ступенчатым изменением между фотографиями. (Мой Sony A77 позволяет 5ev шагов.)

По моему опыту, мой глаз всегда может видеть более широкий диапазон яркости, чем моя камера (Minolta 7Hi, A200, 5D, 7D, A700, A77, другие)

На максимальном HDR-изображении (диапазон 10 ev между центрами) мой глаз может видеть лучше, чем камера.

Область, где это, по-видимому, отсутствует, находится в крайне слабом освещении, когда мне может понадобиться интегрировать глаз (что происходит примерно до 4 секунд!), Тогда как я могу смотреть на фотографию при слабом освещении и увидеть изображение сразу. Тот факт, что мне, возможно, потребовалась 10-секундная экспозиция, не имеет значения для просмотра.


Другие разные хорошие вещи:

11 голосов
/ 22 марта 2012

Метафорически, это может быть связано с тем, что мозг «не видит» ни одного изображения, а создает его на основе серии непрерывных «выстрелов» из глаз при их движении по сцене.

Каждый из этих «снимков» «делается» с переменными «апертурами», чтобы максимизировать общий динамический диапазон конечного «изображения».

Вы можете думать о психическом процессе как о сочетании панорамы и HDR, если хотите. : О)

2 голосов
/ 16 апреля 2012

Этот вопрос не может быть стандартизирован, потому что динамический диапазон глаза всегда смещается, чтобы приспособиться к интенсивности света, не только «человеческой апертурой», но также и чувствительностью мозга к тому, на что смотрит глаз. Это как камера с разными процессорами, использующая наиболее чувствительную к свету, когда она хочет, и использующую самую высокую чувствительность к темноте, когда хочет. Я думаю, что динамический диапазон глаза где-то около 22 до 24 EV.

Этот вопрос меня давно заинтриговал. Попробуйте сфотографировать выставочный стенд молочно-белого цвета с листами лайтбоксов под разными углами без необходимости выставлять скобки для экспозиции, а затем отдельно для скобок для баланса белого, а затем обрабатывать их позже. Это физически невозможно.

Точно так же, как глаз психологически приспосабливается к балансу белого, и поэтому термин «нужен свежий глаз», потому что зрительное восприятие также является фактором.

1 голос
/ 22 марта 2012

Основная причина этого заключается в том, что человеческий глаз регистрирует яркость в логарифмическом масштабе, тогда как цифровые датчики являются линейными. Посмотрите на этом сайте примерно на полпути вниз для получения дополнительной информации.

0 голосов
/ 06 декабря 2014

Лучший ответ здесь - лучший, между тем есть несколько неправильных комментариев. Глаз не получает своего массивного динамического диапазона из-за движений глаза и быстрых настроек. Попробуйте провести эксперимент, в котором вы фиксируете взгляд на точке, и, не отрывая глаз, обратите внимание на то, что вы видите в своем близком периферическом зрении в областях, которые намного ярче или темнее. Попробуйте зафиксировать точки разной яркости, чтобы увидеть, что в значительной степени все, что падает при нормальном уровне освещенности, вам ясно видно. Поскольку вы сфокусированы и сосредоточены на одном месте, движения глаз не могут объяснить тот факт, что вы все еще можете легко воспринимать светлые и темные объекты на своей периферии. Сделайте снимок лучшими камерами, и это не будет правдой.

Конечно, солнце и другие яркие источники слишком яркие, когда они находятся близко к центру вашего обзора, и переход от яркого внутреннего освещения в совершенно темный также слишком велик. Основываясь на сравнении видеокамер с очень высокими ценами на доллары, которые используются в спорте, а также цифровых камер с высокими ценами на доллары, 24-ступенчатое значение, скорее всего, является правильным.

...