» » Как получить наилучшее отношение сигнал / шум на цифровом снимке
Информация
  • Просмотров: 40991
  • Дата: 12 декабря 2007
12 декабря 2007

Как получить наилучшее отношение сигнал / шум на цифровом снимке

Категория: Фототеория

Это не столько перевод, сколько пересказ статьи, опубликованной на сайте www.luminous-landscape.com.



Пространство для динамического диапазона

Давайте предположим (для иллюстрации), что цифровая камера имеет динамический диапазон в 5 стопов (обычно он ближе к 6 стопам, но не будем придираться). При работе в режиме RAW большинство камер записывают изображение с глубиной 12 бит. (Камера при этом работает в 16-битном режиме, но реально фиксирует только 12 разрядов из 16. Это лучше, чем 8, но не так хорошо, как могло бы быть в «честном» 16-битном режиме).

12-битное изображение способно передать 4,096 (2^12) дискретных тональных значений. Следовательно, каждый F/Stop из 5-стопового диапазона должен бы фиксировать около 850 (4096 / 5) из этих ступенчатых значений. Увы, это не так. На самом деле первый (самый яркий) стоп содержит 2048 этих ступенек — половину из всех доступных.

Почему? Потому что CCD- и CMOS-микросхемы являются линейными устройствами. И, конечно, каждый F/Stop записывает половину света от предыдущего стопа, и, следовательно, половину оставшегося доступного пространства для данных. Таблица ниже расскажет всю историю...

Диапазон первого F/Stop, который содержит
самые светлые тона
2048 уровней доступно
Диапазон второго F/Stop, который содержит
светлые тона
1024 уровней доступно
Диапазон третьего F/Stop, который содержит
средние тона
512 уровней доступно
Диапазон четвертого F/Stop, который содержит
темные тона
256 уровней доступно
Диапазон пятого F/Stop, который содержит
самые темные тона
128 уровней доступно


Осознание этого дает нам несколько важных уроков, самый важный из которых состоит в том, что если вы не используете самую правую 1/5 часть гистограммы для записи части вашего изображения, то реально вы выбрасываете почти половину информации, которую может сохранить ваша камера. Но мы все знаем (или по крайней мере, должны знать), что худший грех в цифровой фотографии, это пересветить света – точно так же как при съемке на слайды. Если они убиты (самая правая часть гистограммы) — прощайте, данные.



Урок

Как получить наилучшее отношение сигнал / шум на цифровом снимке
Простой урок, который необходимо усвоить из сказанного — выбирайте ваши выдержки так, чтобы гистограмма подбиралась к самому правому краю, но не до такой степени, когда света вообще вытолкнуты за правый край. Обычно это можно проконтролировать по миганию пересвеченных фрагментов изображения на дисплейчике фотоаппарата. В таком случае просто уменьшите экспозицию, чтобы мигание прекратилось.

Конечно, если теперь вы посмотрите на этот RAW-файл в своем любимом RAW-конвертере (например, Capture One или Camera RAW), то вероятнее всего, изображение покажется слишком светлым. Это нормально! Просто покрутите соответствующие движки, чтобы скорректировать яркость и контраст, чтобы данные распределились по всей области гистограммы и изображение стало выглядеть «правильно». Этим вы убьете сразу несколько жирных зайцев. Во-первых, это сделает максимальным отношение сигнал/шум. Во-вторых, это минимизирует постеризацию и шум, который потенциально всегда присутствует в темных областях изображения.

Имейте в виду, что для достижения правильного результата вы должны делать эти коррекции в 16-битном режиме RAW-конвертера (как уже говорилось выше, реально это все равно будет 12-битный режим). Вопреки тому, что думают некоторые, при съемке в RAW-режиме сама камера не делает никаких нелинейных преобразований. Вся нелинейная обработка происходит в RAW-конвертере на вашем компьютере. Поэтому, если вы собираетесь применить вышеописанную фишку со сдвигом гистограммы при съемке вправо, вы должны снимать в RAW-режиме и затем руками скорректировать изображение в RAW-конвертере до экспортирования его в Фотошоп. Сделав так, вы максимизируете объем данных, обрабатываемых всей системой (камера-конвертер-фотошоп).Это еще одна причина по возможности всегда снимать в RAW-формате.

Однако, имейте в виду, что действуя таким образом, в действительности вы эффективно уменьшаете ISO, используемое при фотографировании сюжета. А это требует больших выдержек и/или больших отверстий диафрагмы. Если вы держите камеру в руках, побочные эффекты от шевеленки или смаза могут перекрыть положительный эффект от снижения уровня шума.



Тест

Описанная методика не является чем-то обязательным для повседневного применения. Она требует дополнительных действий при съемке и дополнительных действий при обработке в RAW-конвертере. Однако, если вас интересует гарантированно наилучшее отношение сигнал/шум для отдельного снимка – это может иметь смысл. Если вы все еще считаете такой подход парадоксальным и сомнительным — просто попробуйте сами.

Снимите со штатива, скажем, типичную летнюю сцену с голубым небом, белыми пушистыми облаками и зеленой травой. Пусть параметры съемки будут такими, как обычно. Посмотрите на гистограмму снимка. Теперь сделайте еще один снимок с экспозицией на ступень выше, так чтобы чуть «переэкспонировать» кадр, но не слишком сильно, чтобы света (облака, например) не «уехали» за правый край окошка гистограммы. Удостоверьтесь по дисплею камеры, что на изображении ничего не мигает (то есть, ничего не пересвечено насмерть), но что гистограмма сдвинута вправо насколько возможно.

Теперь загрузите «правильно экспонированный» кадр в RAW-конвертер, произведите свои обычные корректирующие манипуляции и перешлите изображение в Фотошоп. Далее загрузите кадр со сдвинутой вправо гистограммой и сделайте то же самое. При этом не забудьте сначала скорректировать изображение в RAW-конвертере (яркость, котраст, гамму), чтобы привести его к нормальному виду, и только после этих коррекций загрузить изображение в Фотошоп.

Сравните оба кадра. Проверьте области с глубокими тенями на предмет шумов и постеризации (огрубления). Увидьте отличия. Если вы их не увидели – не велика потеря. Просто снимайте, как снимали раньше. Но если вы увидели разницу, то в вашем фотобагаже появился еще один полезный инструмент.



Дополнительные замечания

Некоторые камеры показывают отдельные гистограммы для каждого из цветовых каналов (красного, зеленого и синего). Для таких камер легко определить, обрезается ли какая-то часть светов справа. Другие камеры показывают только суммарную гистограмму яркости. При этом один или два цветовых канала могут быть обрезаны справа (пересвечены), но по суммарной гистограмме этого может быть не видно. Обладатель такой камеры может применить описанную выше методику снижения шумов и обнаружить, что снимки становятся не лучше, а хуже. Более того, иногда камера может показывать гистограмму не оригинального RAW-изображения на матрице, а конвертированной JPG-превьюшки, порожденной встроенным в камеру процессором. Это еще более усугубляет проблему. То, что обрезано на гистограмме JPG-превьюшки, может быть не обрезано в оригинальном RAW-изображении и наоборот. Это проблема для обладателя такой камеры (конечно, если он собирается использовать описанную выше методику).

Есть и хорошая новость. Часто самые яркие объекты сюжета более-менее нейтральны по цветам (например, белые облака). В этом случае если гистограммы цветовых каналов и обрезаются, то сразу все, и это легко заметить. И вообще, если вы сомневаетесь, сделайте несколько снимков с разной экспозицией и дома выберите наилучший в смысле гистограммы.

Еще раз напомню, что на самые темные тона камера имеет всего 128 уровней. Поэтому если вы снимаете с некоторой недодержкой, чтобы на дисплейчике камеры получить визуально нормальные, непересвеченные света, то тени у вас будут недодержанными. Потом, в Фотошопе вы начинаете их вытягивать, крутить кривые – но из-за того, что в тенях у вас всего 128 уровней (или того меньше!), там появляется постеризация и другие артефакты. Если же вы максимально смещаете гистограмму вправо, то область теней у вас попадает в те области, где уровней 256 или больше.

    Как получить наилучшее отношение сигнал / шум на цифровом снимке

    Как получить наилучшее отношение сигнал / шум на цифровом снимке
<
Иван

21 августа 2009 21:49

0
Спасибо за статьи "понять гистограмму".


Вот тут еще немного на эту тему:
http://www.fotoscope.ru/golden/histogram.zip smile

В.С.
<
Данила

27 октября 2009 21:48

0
Отличный ролик!
Крайне доходчиво!
Спасибо.
<
Олег2

10 декабря 2009 02:16

0
вообще-то диапазон современных матриц 8-10 ступеней.
Предельные цифры получаются при ручной конвертации, а 8 ступеней - это обычный jpg из камеры.
Посмотрите тест на одном известном ресурсе, подборка камер в конце
http://www.dpreview.com/reviews/canoneos7d/page17.asp
<
rus-blood

1 марта 2013 09:44

0
Вячеслав, добрый день.

Расскажите про настройку Canon "Приоритет светов" в плане данной темы. Насколько я понимаю, эта настройка позволяет улучшить детализацию в светах...
Добавление комментария
Имя:*
Электронная почта:
Комментарий:
Полужирный Наклонный текст Подчеркнутый текст Зачеркнутый текст | Выравнивание по левому краю По центру Выравнивание по правому краю | Вставка смайликов Вставка ссылкиВставка защищенной ссылки Выбор цвета | Скрытый текст Вставка цитаты Преобразовать выбранный текст из транслитерации в кириллицу Вставка спойлера
Отзывы студентов

Вячеслав, добрый день! Вчера начал изучать Ваши уроки — первый урок пересмотрел дважды — очень понравилось. Сегодня продвинусь дальше. Хорошие пояснения, отличные примеры, многое стало понятно уже с первых шагов. С Вашего позволения я сегодня сделал Ва…

Подробнее…

^
 
Бесплатные фотокурсы