Чтобы быть более точным, предположим, что мы делаем фотографию W&B.
Рисунок 1: Допустим, мы берем его один раз с выдержкой 1/1000, так что значения для R/G/B находятся в диапазоне от 0 до MAXVALUE / 2.
Рисунок 2: Затем мы берем ту же сцену с выдержкой 1/500, так что значения варьируются от 0 до MAXVALUE.
Вопрос: будет ли изображение 1 выглядеть как изображение 2 после того, как его яркость будет масштабирована так, чтобы был заполнен весь динамический диапазон?
Цифровые датчики очень линейны для подавляющего большинства кривых отклика с отклонениями в самом низу (из-за шума, в зависимости от того, где установлена черная точка) и в самом верху вблизи насыщения. Цифровые сенсоры особенно линейны по сравнению с пленочными, которые имеют ярко выраженную S-образную кривую отклика.
Причина этого в том, что входящие фотоны высвобождают электроны в фотодиоде, создавая заряд, который в конечном итоге считывается для формирования изображения. Количество высвобожденных электронов зависит от количества падающих фотонов, следовательно, линейный отклик на интенсивность света. Однако, когда фотосайт приближается к насыщению, различные электрические эффекты уменьшают заряд, генерируемый падающими фотонами, что приводит к скатыванию кривой отклика (т.е. она становится более пологой). После насыщения дальнейшее увеличение выхода невозможно, поэтому кривая становится сильно нелинейной.
Однако важно понимать, что преобразователи RAW, как в программном обеспечении, так и в камере, вероятно, будут применять некоторую форму кривой тона к изображению, чтобы получить более контрастный результат, подобный пленке.
Это больше похоже на S-образную кривую, где нижний конец в основном отсекается за счет вычитания темнового тока, но он начинает насыщаться до достижения MAXVAL. В 8-битном изображении я иногда обнаруживал, что истинная насыщенность начинается с 200, а не с 255.
По этой причине сделать HDR-изображения сложнее, чем суммировать (Wn*In), где Wn определяется экспозицией In. Сначала необходимо откалибровать кривую чувствительности.\
Взгляните на слайд 9.8:
http://www.uio.no/studier/emner/matnat/ifi/INF5440/v10/undervisningsmateriale/F9e.pdf
и кривые отклика здесь:
http://pages.cs.wisc.edu/~sgallege/P1/index.html
Подробнее о калибровке кривых отклика читайте здесь:
http://www.pauldebevec.com/Research/HDR/debevec-siggraph97.pdf
(Примечание: хотя вы явно спрашивали о датчиках DSLR, я подумал, что для завершения это может представлять интерес)
В датчиках CMOS каждый датчик имеет собственный усилитель, поэтому отклик датчика теоретически можно настроить для каждого пикселя. На самом деле, на рынке уже есть датчики HDR, ответ которых нелинейный, чтобы обеспечить более высокий динамический диапазон. Например, OV10630 HDR ориентирован на автомобильную промышленность.
Однако я не смог найти родной датчик HDR для потребительских камер.
Альберто