Как найти динамический диапазон сцены (не датчика камеры) по фотографии?

[См. ниже некоторые примечания по чтению динамического диапазона фотографий , а не сцен с фотографий, что немного отличается.]

Нет, нельзя, в общем. Я дам ответ на основе отпечатков, сделанных с пленки, но то же самое применимо и в других местах.

Допустим, я даю вам распечатку. Вы используете денситометр для измерения плотности различных областей отпечатка и получаете некоторое значение динамического диапазона.

Теперь рассмотрим две вещи:

• есть известный принцип, который знают все черно-белые принтеры: хороший отпечаток должен иметь как полностью черный цвет (максимальная плотность, которой может достичь бумага), так и полный белый цвет (плотность, которую вы получаете, проявляя неэкспонированную бумагу);
• Я сделал отпечаток на бумаге с переменным контрастом.

Теперь знаменитая максима на самом деле не очень хороша — есть много красивых фотографий, которые не используют полный динамический диапазон бумаги — но для любого отпечатка, сделанного с ее использованием, вы получите то же значение динамического диапазона, которое будет динамическим диапазоном бумаги. Это ничего не говорит вам о динамическом диапазоне сцены.

Даже если вы сообразительны и избегаете этой проблемы, у вас все равно есть проблема в том, что я сделал отпечаток на бумаге с переменным контрастом, поэтому вы понятия не имеете, каков динамический диапазон негатива: возможно, я напечатал очень твердый негатив в 1-м классе. , или очень мягкий нег на уровне 4.5?

О, кроме того, я также намеренно отрегулировал количество света, попадающего на бумагу в различных областях отпечатка, чтобы затемнить и осветлить его участки. И я, возможно, сделал это с разными эффективными контрастами (так, например, я часто добавляю виньетирование к отпечаткам, чтобы затемнить края кадра с гораздо более низким контрастом, чем интересующая часть изображения).

Отпечаток, особенно хороший отпечаток, совершенно ненадежный свидетель динамического диапазона исходной сцены. И это верно, даже если негатив является хорошим свидетелем, а это не так.

Как я уже сказал, этот ответ основан на пленке и бумаге. То же самое верно и для создания цифровых изображений, только в гораздо большей степени.

Примечание об измерении динамического диапазона изображений , которое (после комментариев), я думаю, могло быть целью исходного вопроса. Вы можете сделать это, но вы должны быть осторожны.

Для физических носителей (отпечатки, пленка) вы делаете это с помощью денситометра . Для цифровых фотографий вы можете сделать это, просто взглянув на значения пикселей и соответствующим образом их переведя.

Однако вам нужно быть очень осторожным в том, что это означает. Например, отпечаток, сделанный с использованием принципа «истинно белые, истинно черные», почти наверняка в конечном итоге будет иметь динамический диапазон, такой же, как у бумаги, если вы читаете его простодушно. Точно так же многие цифровые изображения будут иметь как блики, которые в основном белые (все пиксели имеют максимальную яркость или очень близки к ней), так и тени, которые в основном черные (пиксели с минимальной яркостью или очень близко к ней).

Пример примерно такой:

Это не особо контрастное изображение. Тем не менее, у него есть пиксели, которые являются абсолютно белыми, и пиксели, которые являются абсолютно черными (обратите внимание, что я сильно масштабировал это, поэтому, если вы посмотрите на это, вы можете получить разные ответы). Это потому, что в каплях воды есть зеркальные блики, которые белые, и, вероятно, есть настоящие черные области. Ну, меня волнуют черные области, так как детали там действительно были потеряны (намеренно, чтобы потерять фоновые детали, которые меня не волновали), но зеркальные блики на самом деле не имеют значения.

Но простодушное прочтение динамического диапазона этого изображения показало бы, что оно имеет самый большой динамический диапазон, который может быть, и это просто не очень хорошее представление того, что на самом деле является довольно низкоконтрастным изображением: все биты которые на самом деле визуально имеют значение на изображении, находятся в достаточно небольшом диапазоне значений.

Поэтому, если вы хотите получить что-то значимое, вам нужно сделать разумное суждение о том, какие части изображения вам важны, а какие (скажем, зеркальные блики) — нет. Это то же самое, что вы делаете при замере реальной сцены, конечно: когда я беру показания из сцены с помощью точечного замера (для фотографий LF), я всегда беру показания из фрагментов сцены, которые мне важны: я буду читать чье-то лицо, чтобы получить то, чем я хочу быть в середине диапазона, и может быть немного черной одежды, чтобы понять суть и т. д.: я не буду (например) считывать показания Солнца, чтобы получить на вершине диапазона, так как я рад, что Солнце находится далеко за пределами того, что может захватить пленка.

Что ж, вам нужно сделать то же самое с фотографиями: когда вы читаете их, даже с помощью денситометра, вам нужно делать разумные суждения о том, на что вы смотрите, точно так же: нет смысла просто говорить: «О, есть». бумага черная здесь, а бумага белая здесь».

На самом деле, недавно я обнаружил нечто подобное: у меня есть доступ к очень причудливому черно-белому фотоувеличителю, в котором есть денситометр. Что вы делаете, так это настраиваете все это с помощью негатива, затем снимаете показания с проецируемого изображения, а затем устанавливает время экспозиции и уровень (контраст) для печати (вам нужно откалибровать его для бумаги, которую вы используете). с использованием). Это круто ... за исключением того, что довольно часто вы смотрите на нег, который, как вы знаете из опыта, должен быть напечатан, скажем, в классе 3 (так что нег среднего контраста)) и будет абсолютно определено, что он хочет быть напечатан в степень 5 (очень мягкий отрицательный). И в конце концов вы возитесь с денситометром в течение пяти минут, считывая только те фрагменты негатива, которые вам интересны, пока он не даст вам ответ, который, как вы знаете, должен был дать вам с самого начала.

Таким образом, динамический диапазон для фотографии — это немного сложный вопрос, который требует осмысления, чтобы понять, потому что динамический диапазон, о котором вы заботитесь, часто не является необработанным динамическим диапазоном изображения.

(Еще раз обратите внимание: здесь я сосредоточился на пленке и бумаге, потому что это то, чем я занимаюсь. Многие из тех же соображений применимы к цифровым изображениям, хотя технически их легче читать.)

Нет, во многих случаях это не имеет смысла. Я дам ответ, основанный на цифровом, а не на печатном, в отличие от другого ответа.

Учтите следующее: у вас есть сцена, где максимальная яркость в 1 000 000 раз превышает минимальную яркость. Ни одна цифровая камера с широко используемой технологией не может передать такой широкий динамический диапазон.

Если белые экспонированы должным образом, темные участки будут аппроксимированы сенсором до нуля. Итак, у вас есть пиксели со значением 0 и пиксели со значением 16383 (при 14-битном динамическом диапазоне).

Теперь вы не можете делить на ноль, поэтому 16383/0 не определено. Нет возможности определить динамический диапазон сцены.

Единственный случай, когда это можно сделать, — это если динамический диапазон сцены находится в пределах возможностей камеры. Таким образом, если максимальная яркость в 8192 раза больше минимальной яркости, вы получите минимум 2 и максимум 16383 в файле. Тогда 16383/2 = 8191,5, что действительно очень точно.

Вы можете определить динамический диапазон сцены, только если он находится в пределах возможностей камеры. В противном случае камера теряет информацию.

Кроме того, я бы сказал, что на 90% фотографий есть как минимум 1 полностью темный пиксель. Что вы имеете в виду под динамическим диапазоном? Это 99-процентная яркость, деленная на 1-процентную яркость, или вы сравниваете один самый яркий пиксель с одним самым темным пикселем? Вам нужно определить это, чтобы фактически рассчитать динамический диапазон.

Короче: Нет . Нет, если только вы не находитесь в контролируемой лабораторной обстановке и у вас есть роботоподобная повторяемость. (По крайней мере, фотографический процесс может быть вполне последовательным.)

Фотопечать представляет собой представление диапазона яркости сцены с использованием диапазона плотности. Я пока буду избегать слова "динамический".

Это результат процессов, которые являются переменными и нелинейными. Один из них называется гаммой, коэффициентом «контрастности» оригинала по отношению к записи.

Вы хотите перейти от диапазона плотности печати к диапазону плотности пленки через два изменения гаммы (своего рода сжатие), чтобы сделать разумное определение диапазона яркости исходной сцены в момент ее записи.

Для этого вам необходимо знать, какие степени сжатия происходили на каждом этапе процесса.

То, что вы хотите сделать, имело бы смысл, если бы не один факт: пленка (фотонная энергия) не может быть определена без обработки (химическая энергия), которая вводит переменную.

Система Zone™ использует преимущества этого сжатия. Один записывает диапазон яркости исходной сцены (1:100 000) и помещает экспозицию в точку (зона III), где манипулирование обработкой дает негатив с желаемым диапазоном плотности (0,03–2,5). Это, в свою очередь, используется для получения отпечатка (0,03-1,8) теми же рассуждениями и методом.

Это имело смысл?