dynamický rozsah (dynamic range)

Dynamický rozsah scény

Ve fotografické praxi se dynamickým rozsahem scény (někdy kontrastem scény) označuje největší rozdíl jasů, které se objeví v jednu chvíli na různých místech zamýšleného snímku. Jasem se v přesném slova smyslu myslí luminance tohoto místa, ve fotografii se však namísto luminance měřené v kandelách na m2 (cd/m2) používá jednotka EV. Dynamickým rozsahem scény je tedy myšlen největší rozdíl jasů ve scéně změřený v EV jednotkách.


Dynamický rozsah scény je maximální rozdíl jasů, které scéna vytvoří. Ve fotografické praxi se většinou udává v EV jednotkách.

Dynamický rozsah senzoru

Senzor digitálních fotoaparátů vyžaduje regulovat světlo dopadající na jeho jednotlivé buňky. Cílem je zařídit, aby na všechny buňky senzoru dopadlo takové množství světla, ve kterém všechny buňky pracují dobře. Málo světla nevyprovokuje v buňce žádný signál a naopak moc světla není schopno vygenerovat z buňky větší signál než maximální, a buňka tak přestává dobře pracovat = měřit světlo.

Tomuto rozsahu, kde každá buňka senzoru dobře pracuje, se říká dynamický rozsah senzoru. Díky ovládání clony a expozičního času není problém přizpůsobit světlo měnicím se podmínkám na scéně. To je úkolem automatiky a nastavení správné expozice. Problém nastává, když se v jedné scéně vyskytují místa s příliš malým a současně příliš velkým jasem - scéna má velký dynamický rozsah. V takovém případě bude vždy několik buněk (počet může být i poměrně vysoký) mimo dynamický rozsah, a nebudou proto dobře pracovat = měřit světlo.


Rozsah světla, kde buňky senzoru dobře pracují, je poměrně úzký. Z jedné strany jsou omezeny prahem šumu a z druhé strany bloomingem. Regulovat světlo dopadající na senzor tak, aby maximální počet buněk byl v této oblasti je hlavní úkol expozice.

Buňky, které budou přeexponované (oslepené) budou kódovat podle Bayerovi masky svoji maximální barvu a proto hovoříme o přepálené červené, zelené či modré. Budou-li přepálené všechny okolní buňky tvořící jeden pixel, hovoříme o přepálené bílé.

Dynamický rozsah fotografie

Pokud nesnímáte do RAW, kdy jsou čistá data získaná ze senzoru uložena na kartu a zpracována až v PC, tak ve fotoaparátu musí proběhnout kompletní výpočet fotografie až do případné finální JPEG komprese. A při výpočtu fotografie se musí aplikovat tonální křivky a gamma korekce, které vlastnosti senzoru přizpůsobují vlastnostem oka a monitoru. Tím může dojít, a často i dochází, k oříznutí nejvyšších jasů a hlubokých stínů a tím k dalšímu omezení dynamického rozsahu. Snímání do RAW tak umožní uchovat plný dynamický rozsah senzoru a případná omezení daná tonální křivkou a gamma zvolit až v PC.

Dynamický rozsah monitoru/tiskárny

Každou fotografii je dříve či později třeba zobrazit na monitoru nebo vytisknout na tiskárně. Výstupní zařízení mají ale také svůj dynamický rozsah. U monitoru je maximální černá daná tmavostí obrazovky ve vypnutém stavu a mimo jiné závisí i na její odrazivosti světla z okolí. Nejjasnější bílá je potom u klasické televize daná její schopností maximálního svitu luminoforů, u LCD monitorů potom maximálním jasem podsvícení.

Tiskárny to mají ještě horší – nejjasnější bílá, kterou tiskárna dokáže zařídit, je daná bělostí použitého papíru, kdy tiskárna "nedělá nic" a nejtmavší černá je daná schopností jejích inkoustů papír zakrýt. Vliv použitého papíru je tak poměrně zásadní a přitom běžná tiskárna jeho kvalitu a vlastnosti nezná. To je důvod, proč se u tiskáren použitý papír obvykle zadává a proč je lepší pro kvalitní tisk používat značkové papíry.

porovnání

Dynamický rozsah je třeba porovnávat na logaritmické stupnici, protože stejně vnímá světlo i lidské oko. Proto se  nenechte zmást na první pohled dramatickým rozdílem dynamického rozsahu 1 : 30 000 typické scény ve dne a dynamického rozsahu digitálního fotoaparátu 1 : 200. Díky logaritmickému vnímání světla není rozdíl zas až tak hrozivý.
 


 

Scéna či zařízení

Dynamický rozsah

Poměrově V EV jednotkách
Lidské oko v jedné scéně 1 : 30 000 15 EV
Lidské oko s adaptací až 1 : 1 000 000 000 až 30 EV
Jasný slunný den až 1 : 30 000 až 15 EV
Pošmourný a zamračený den 1 : 8 3 EV
Obrázky v novinách 1 : 8 3 EV
Tištěné fotografie 1 : 100 7 EV
Negativní film 1 : 200 8 EV
Černobílý negativní film 1 : 1000 10 EV
Positivní diafilm 1 : 60 5 EV
Běžné digitální fotoaparáty 1 : 100 7 EV
Profesionální digitální fotoaparáty 1 : 200 8 EV

Dynamický rozsah některých zařízení vyjádřený jako vzájemný poměr jasů nejsvětlejší a nejtmavší části.

Komprese dynamického rozsahu

Pokud je dynamický rozsah cílového zařízení znám, není problém i větší dynamický rozsah vstupu jeho možnostem přizpůsobit. Dynamický rozsah originálu se plynule zmenší, neboli se provede tzv. komprese dynamického rozsahu. Typická situace nastává například při tisku, kdy větší dynamický rozsah snímku se plynule přepočítá na známý menší dynamický rozsah tiskárny. Nejtmavší černá na snímku potom odpovídá nejtmavší černé na papíře, byť ta na papíře je méně černá. Tento proces však není možný při pořízení fotografie na scéně.
 

Viz též Gamma, Histogram, Přepal (přepálená bílá), RAW, Tonální rozsah.

 

Zpět na slovník

Text a obrázky - copyright © 2011 ing. Roman Pihan.

Nemohou být použity či přetištěny bez svolení autora vyjma pro privátní a nekomerční použití.

 

 Mnohem více informací o DSLR, optice, expozici, ostření atd. najdete v knize Mistrovství práce s DSLR.