Ночью все кошки серы

Из опыта съемки цифровой фотокамерой.

на страницах сайта 

www.electrosad.ru

Старая русская поговорка существующая возможно сотни лет, очень четко характеризует свойство одного из самых тонких человеческих органов чувств - зрения. И тем более это относится к цифровым фото камерам, особенно начального уровня и полупрофессиональным. Пока им далеко до человеческого глаза. Здесь я попробую рассказать о редко обсуждаемых их свойствах.

 

Поговорка говорит о снижении цветового восприятия при малых освещенностях, которое характерно для глаза. Действительно в темноте или полумраке окружающая нас обстановка теряет насыщенность цветом, становится скорее черно - белой.

Это же свойство имеют цифровые фото камеры - но им далеко до человеческого глаза. Оно проявляется тем сильнее чем ниже класс камеры. Камеры самого низкого класса даже в помещении или пасмурную погоду плохо передают цвета.

Это зависит от множества факторов.

Чувствительности матрицы - фотоприемника, количества света попавшего на нее, минимальной величины шага считывающего информацию устройства - АЦП, алгоритмов обработки этой информации.

АЦП это Аналого Цифровой Преобразователь преобразующего аналоговый сигнал с ПЗС (CCD) или КМОП (CMOS)матрицы в цифровой сигнал с которым в дальнейшем работает процессор.

Чувствительность матрицы - фотоприемника

имеет немного отличающиеся величину для всех матриц одного типа (ПЗС - CCD или КМОП - CMOS). Но КМОП матрицы имеют более высокую чувствительность и применяются в фото камерах более высокого класса. Признак высокой чувствительности матрицы малая выдержка с которой может снимать камера ( 1/2000 сек и менее).

Количество света попавшего на матрицу.

В свою очередь зависит от множества факторов. Начиная от освещенности и режима съемки и кончая качеством оптики фотокамеры.

Выбирая режим съемки с более длительными выдержками мы увеличиваем количество цвета попадающего на матрицу.

Качество оптики определяется светосилой объектива.

Которая в свою очередь определяется диаметром первой линзы объектива, его фокусным расстоянием и может быть описана формулой:

 

Q=D2/F2

 

Где: Q- светосила, D - диаметр входной линзы приблизительно соответствует диаметру светового отверстия, F - фокусное расстояние

Чем больше светосила тем больше света попадает на матрицу.
Но светосилу надо считать, когда есть обобщенный показатель световых характеристик объектива относительное отверстие. Величина относительного отверстия пишется на оправе всех объективов. Поворачивая объектив к себе Вы видите надписи на нем. Марка модель объектива (например - Canon zoom lens 4x), его фокусное расстояние (например - 7,3 - 29,2 мм), относительное отверстие (например - 1:2,8 - 4,1). Цифра 2,8 характеризует максимальную светосилу объектива. Чем она меньше тем больше светосила.

Объективы с большой светосилой дороги и входят в комплект сменной оптики только на качественные камеры высокого класса.

Обращаю Ваше внимание!

Большинство цифровых фотокамер снабжены объективами с переменным фокусным расстоянием. При съемке увеличивая фокусное расстояние Вы снижаете светосилу объектива (Увеличив фокусное расстояние в 3 раза снижаете светосилу в 9 раз). Поэтому при плохом освещении увеличивать фокусное расстояние не рекомендуется.

Минимальная величина шага устройства считывающего информацию с матрицы  - АЦП.

определяет разрешение по каждому цвету. Чем меньше шаг считывания напряжения с матрицы и чем больше таких шагов по всему диапазону яркостей, тем точнее воспроизводится цвет и тем больше его уровней может различить камера. В таблице 1, даны разрядности АЦП  современных фотокамер.

 

Разрядность АЦП Разрядность цвета
Бит/Число градаций
Глубина цвета бит/градаций

Примечание

8 бит 8 бит/256 24/16,7*106 Начальный уровень Цифровые камеры сотовых телефонов, мыльницы
10 бит 10 бит/1024 30/1*109 Полупрофессиональные Малогабаритные ц. камеры
12 бит 12 бит/4096 36/6,8*1010 Полупрофессиональные Малогабаритные ц. камеры с качественной оптикой.
16 бит 16 бит/65536 48/2,8*1014 Профессиональные Зеркальные ц. камеры со сменной оптикой.

Таблица 1.

 

Разрядность АЦП - Количество разрядов информации о цвете на выходе АЦП,

Разрядность цвета - Количество разрядов представляющих цвет,

Глубина цвета в битах - получается от суммирования разрядности R, G и B цветов с каждой ячейки или умножения количества цветов выделяемой в одной ячейке на количество образующих цветов (три), а в градациях выполняется перемножение градаций по каждому цвету.

Чаще всего производители используют для характеристик своих камер глубину цвета.  24 битовая глубина цвета уже хорошо, подумаете Вы. Это 16,7*106 цветов!
Впечатляет!

Но как раз для качественной передачи цвета в полутонах, особенно при самых малых и больших освещенностях этого не хватает. И светлые и глубокие цвета получаются блеклыми, с малым числом градаций.

Например:

Рисунок 1.

На рис.1 показан черно белый клин с 10% изменением плотности на ступень. Этот клин достаточно хорошо просматривается. Но не на всяком мониторе Вы увидите, что первая и последняя ступень внутри имеют еще по 9 -одно процентных градаций плотности. Аналогичная проблема и у цифровых камер, о которой сказано выше.

Алгоритмов обработки этой информации.

Если при нормальных освещенностях данные в таблице 8, 10, 12, 16 бит разрядов АЦП обсчитывают весь диапазон освещенности от 0 до 1, то например, при освещенности уровня 0,3 от номинала рабочий диапазон АЦП сужается до 30% от его возможностей при одинаковом шаге градаций.  Этот случай можно  представить как уменьшение разрядности АЦП до 30% от полной его глубины преобразования. Напрашивается решение позволяющее при низких освещенностях уменьшить шаг градации увеличив его при больших освещенностях. Это так называемое нелинейное преобразование применяемое в некоторых камерах. При этом теряется информация о цвете на больших яркостях.

Увы, взяв в одном месте приходится отдавать в другом.

Для работы при низких освещенностях могут применяться алгоритмы преобразования адаптированные к уровню сигнала матрицы.

а

16 тыс. цветов.

б

256 цветов.

в

256 цветов адаптивная палитра

Рисунок 2.

Значение адаптивных режимов с некоторыми оговорками можно проиллюстрировать рисунком 2.

Здесь рисунок 1а исходный, 1б в режиме 256 цветов во всем диапазоне и рис.1в те же 256 цветов смещенных в светлую область.

Это примерно то же, что и режим съемки портрет, пейзаж, ночной снимок, зеленая листва - применяемые производителями цифровых фотокамер с разрядностью АЦП 8, 10 бит. это позволяет улучшить качество снимков в указанных режимах.

Для получения качественного фото необходим аппарат с максимальной разрядностью АЦП, плохо что иногда на цифровых фото аппаратах позиционирующихся как полупрофессиональные стоят 10 - 12 разрядные АЦП, и и только качественная оптика позволяет немного "вытянуть"  их характеристики.

Считается, что этого достаточно для съемки в быту. Но для видовой съемки и пейзажей этого явно недостаточно. Эта недостаточность проявляется в плохой передаче цвета при малых и больших освещенностях и на плавны переходах. Считается что эта информация все равно теряется при JPEG сжатии применяемых в камерах начального уровня и некоторых полупрофессиональных. Поэтому в последнем случае нужна камера с сохранением изображения в не сжатом виде, в формате RAW (предпочтительнее) или TIFF. Формат RAW характерен тем, что информация о цвете не теряется, и на компьютер поступает в том виде в каком она есть на матрице.

Заключение

Как Вы наверное уже поняли, я бы рекомендовал при покупке цифровой фотокамеры начального уровня или полупрофессиональной обращать внимание в первую очередь на передачу цвета при плохой освещенности. Если Вы посмотрите тестовые снимки для этих условий съемки, то заметите, существенные различия для камер разных производителей.

Есть простой способ улучшить цветопередачу при малых яркостях - это выполнять съемку на больших выдержках. Такую съемку надо выполнять со штатива.

А если Вы не ограничены финансами и хотите научиться получать снимки высокого качества то Вам необходима цифровая зеркальная фотокамера профессионального уровня, с 2-3 объективами. Это конечно не только дорого, но и тяжело по весу, но в этом случае качество снимков зависит только от Вашего вкуса, желания, опыта и работоспособности.

Что касается размера отпечатка (при разрешении 300 dpi) для матриц разного размера, то существует несколько соотношений. Одно из них приведу ниже.

 

Размер матрицы

Размер отпечатка

2 млн. пикселей

10,2х13,6 см

3 млн. пикселей

17,34х13 см

4 млн. пикселей

19,2х14,4 см

5 млн. пикселей

21,7х16,3 см

6 млн. пикселей

25,5х17 см

11 млн. пикселей

34,4х22,9 см

14 млн. пикселей

38,4х25,6 см

 

Другие данные дают немного большие размеры. Например canon EOS 450D:

 
Качество по Canon Размер снимка (Мпикс) Размер отпечатка
(см)
Размер файла (Мб)
RAW 12,2 42х29,7 (А3) 15,3
RAW + L (высокое) 12,2 42х29,7 (А3) 15,3+4,3
L (высокое) 12,2 42х29,7 (А3) 4,3
L (низкое) 12,2 42х29,7 (А3) 2,2 (сжатие)
 M (высокое) 6,3 29,7х21 (А4) 2,5
 M (низкое) 6,3 29,7х21 (А4) 1,3 (сжатие)
S (высокое) 3,4 17,8х12,7 1,6
S (низкое) 3,4 14,8х10 0,8 (сжатие)

 

Обычно они достигаются за счет снижения разрешения отпечатка. Но в любом случае цифровые камеры не дают возможности печатать метровые и больше фотографии.

Размер более метра остается привилегией широкой пленки и фотопластинок.

Что почитать:

1. Разумно о фото, Афанасенков М.А,  http://www.afanas.ru/video/photo.htm

июнь  2008 г.

А. Сорокин.

Яндекс.Метрика

<<назад>> <<в начало>> <<на главную>>

Попасть прямо в разделы сайта можно здесь:

/Неизвестный процессор/Охлаждение ПК/Электроника для ПК/Linux/Проекты, идеи/Полезные советы/Разное/
/
Карта сайта/Скачать/Ссылки/Обои/Форум/Каталог/

При полном или частичном использовании материалов ссылка на "www.electrosad.ru" обязательна.
Ваши замечания, предложения, вопросы можно отправить автору через
гостевую книгу или
почтой..

Copyright © Sorokin A.D.

2002 - 2012