Цифровая экспозиция и важность тональности в фотографии

05/07/2016 - 02:44
Цифровая экспозиция и важность тональности в фотографии

В то время как мы долго говорили об оптических качествах объективов, еще есть разговор о качестве изображения цифровых камер. Объектив это хорошо, а что насчет фотоаппарата, ведь объектив может передавать микроконтраст и воспроизводить цвета настолько, насколько это позволяет камера. Чтобы понять цифровую экспозицию и как ее улучшить, сначала рассмотрим систему визуализации с помощью аналогии с радиоволнами.

 

Аналогия радиоволн и экспозиции в цифровой фотографии

Аналогия радиоволн и цифровой экспозиции

Пример фото с Nikon D7000

 

1. Свет это сигнал. Он представлен тональностью сцены съемки (цвета, контраст, детали). Их сила определяется выдержкой и диафрагмой (экспозиция).
2. Светочувствительный элемент (сенсор камеры) это антенна, которая принимает сигнал. Размер светочувствительного элемента определяет насколько результат совпадает с изначальным сигналом. Чем качественнее сигнал (изображение, поступающее с объектива), тем больше разница между важной информацией и шумом (отношение сигнал-шум).
3, Сенсоры бывают с разной плотностью пикселей, помимо разного геометрического размера. Сенсоры с большим количеством мегапикселей имеют высокую плотность и хуже воспринимают изначальный сигнал.
4, С увеличением ISO усиливается сигнал, но при этом также усиливается и шум. В результате можно сказать, что с увеличением ISO сигнал больше отличается от изначального.
5. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) преобразовывает усиленный изначальный сигнал в цифровую информацию. Качество преобразования зависит от разрядности (битной глубины).
6. Отношение сигнал-шум распределяется программным обеспечением (ПО) фотоаппарата на сигнал и шум, перед тем, как преобразуется в RAW файл. Если преобразованный сигнал слабый, отношение сигнал-шум невелико и часть сигнала на этом этапе уничтожается вместе с шумом.

 

Фотоаппарат с идеальной цифровой экспозицией и движение в будущее

Фотоаппарат с идеальной цифровой экспозицией

Пример фото с Nikon D750

Тональное качество сигнала важно для получения фотографий, которые максимум похожи на реальные изображения. Тональность это не динамический диапазон.

Рассмотрим критерии для фотоаппарата, который должен максимально передавать качество реального изображения:

  • Низкая плотность для лучшего восприятия изначального сигнала. Текущая идеальная плотность для размера полнокадрового сенсора — 12 мегапикселей (Nikon D700 — 8.5 мкм идеально), но минимальная плотность возрастает каждый год. Технологии изготовления сенсора также улучшаются, но медленнее. Сила изначального сигнала жизненно важна, чтобы «тупое» ПО фотоаппарата четко различало разницу между сигналом и шумом.
  • Качественный АЦП. Он улучшается с каждым годом с развитием микропроцессоров.
  • Запись RAW с глубиной 14 бит и выше. 14-битное изображение показывает намного лучшее качество в сравнении с 12-битным. Оно напрямую зависит от способности фотоаппарата записывать тональность сцены. Оно более чем все остальное помогает в отношении «больших пикселей/высокой плотности сенсора».
  • Эффективное ПО по разделению сигнала и шума. С каждым годом алгоритмы отделения сигнала от шума улучшаются и понижение шума становится более эффективно, сохраняя больше информации о сигнале в RAW файл (Nikon D750 — 5.9 микрон может потенциально быть новым минимумом).
  • Хорошая защита от электромагнитных излучений и внутреннее охлаждение. Еще одним фактором, который ухудшает качество цифровой экспозиции являются электромагнитные помехи, которые возникают от нагрева элементов электрической схемы фотоаппарата, обычно они размещены слишком компактно друг к другу. Это влияет на сигнал, который поступает на преобразование в цифровой формат, добавляя в него шум, если сенсор камеры плохо защищен от этих нагретых элементов.
  • Использование объектива с хорошим микроконтрастом, также очевидно влияет.

 

А что же реальные фотоаппараты?

фотоаппараты

По этой ссылке находится таблица сравнений размера пикселей разных фотоаппаратов. Обратите внимание на сенсоры с размером пикселей между 5.5 и 8.5 микрон при 14-битной глубине и на те, которые менее 4 микрон. Просто исследуйте примеры фото этих камер на Flickr, даже неважно с какими объективами, фото с этих камер имеют богатую тональную глубину.

 

Полнокадровые фотоаппараты:

Nikon D750 (5.9 микрон) - 2014 - 14 bit
Canon 6D (6.5 микрон) - 2012 - 14 bit
Canon 1Dx (6.9 микрон) - 2011 - 14 bit
Canon 5Dii (6.4 микрон) - 2008 - 14 bit
Nikon D3/D3s/D700 (8.5 микрон) - 2008 - 14bit
Canon 5D (8.1 микрон) - 2005 - 12 bit

 

Фотоаппараты с кропнутыми матрицами:

Nikon D5200/D7100 (3.9 микрон) - 2012 - 14 bit
Nikon D7000/D5100 (4.8 микрон) - 2011 - 14 bit
Nikon D3100 (5.0 микрон) - 2011 - 14 bit
Nikon D300/D300s (5.5 микрон) - 2008 - 14 bit
Canon 40D (5.7 микрон) - 2007 - 14 bit
Nikon D200/D80/D40x/D60/D3000 (6.1 микрон) - 2006 - 12 bit
Nikon D40/D50/D70/D70s (7.8 микрон) - 2005 - 12 bit

 

Влияние размера пикселя на тональность камеры сегодня

Влияние размера пикселя на тональность камеры

D700 (8.5 микрон), D750 (5.9 микрон), D800 (4.8 микрон) снимки сделаны при диафрагме f/ 8 и выровнены по гистограмме в Lightroom. Оригинальные RAW можно скачать здесь.

 

Фотоаппараты Canon

Пример фото с Canon 5D mark 2

Пример фото с Canon 5D mark 2

  • Люди до сих пор покупают классический Canon 5D для получения “органических” фотографий.
  • Canon 5D mark 3 размером пикселя почти как и у предшественника и с новым процессором показывает на сегодняшний день более высовую тональность чем у Nikon D800.
  • Фотографии с Canon 7D более плоские чем с Canon 40D.
  • Canon 1DX широко известен как «монстр тональности».
  • Canon 6D самый лучший в цветовой насыщенности.

 

Фотоаппараты Nikon

Пример фото с Nikon D700

Пример фото с Nikon D700

  • Многие пользователи камер Nikon меняют свой рабочий процесс каждый раз, когда покупают новую камеру из-за изменений плотности пикселей и процессоров.
  • Nikon D700/D3 до сих пор остаются рабочими лошадками спустя более 8 лет после их выпуска. Nikon D3s до сих пор держатся самом высоком диапазоне цен.
  • Фотографии с D7000 намного плосче чем с D300s.
  • Nikon D5 cделали с 20 мегапиксельным датчиком, это на 4 мегапикселя меньше чем D750.

 

Компактные и беззеркальные фотоаппараты

Пример фото с Sony RX100

Пример фото с Sony RX100

  • Sony RX100 показывает наилучшее качество фотографий среди камер с 1-дюймовым сенсором.
  • Говорят, что фотоаппараты Sony A7s/A7sii (11+7bit) имеют тональность «среднего формата» благодаря большому размеру пикселя.
  • Фотоаппарат Fuji X (14bit) воспроизводит приятный "кинематографический" цвет.
  • Ricoh GR продолжает использовать 16 Мп APS-C сенсор для двух поколений фотоаппаратов, но Coolpix A и Fuji X70 имеют лучшие цвета из-за 14-битной передачи.
  • Фотоаппараты Sony A7/A7ii, A7r/A7rii (11+7bit) воспроизводят фотографии с «вопросительным» естественным балансом белого и приглушенными цветами. Пользователи требовали возможность записи в 14 битной глубине и успешно был предоставлен патч.
  • Не важно, насколько качественный объектив, фотоаппараты системы M4/3 с разрешением 16Мп (12-бит) воспроизводят очень резкие фотографии без микроконтраста и многие фотографы как я из-за этого утверждают, что система M4/3 является плоской. Lumix GH1 возможно последняя камера с богатой тональностью в этой системе.

 

Индустрия смартфонов

Пример фото с iPhone

Пример фото с iPhone

  • Камеры в iPhone остаются даже сейчас наилучшими из камер смартфонов, передающие снимки максимально приближенными к реальным сценам съемки, потому что у них наибольший размер пикселя.
  • Телефоны HTC One попытался воплотить этут теорию больших пикселей в камерах Ultrapixel, но они имели худший АЦП и ПО по преобразованию сигнала.
  • Камеры смартфонов Sony Xperia Z с разрешением 20.3 мп каждый год проигрывают по качеству iPhone, потому что имеют высокую плотность сенсора.
  • В Samsung Galaxy S7 понизили разрешение с 16 Мп до 12 Мп, для того, чтобы добиться лучшего сигнала.

 

Пленочные фотоаппараты

Пример фото на пленку Fuji Acros 100

Пример фото на пленку Fuji Acros 100

  • Плотность пленочного зерна намного меньше, чем цифрового сенсора.
  • Люди считают фотографии с пленки более похожими на реалистичные.
  • Те, кто изучали фотографию, снимая на пленку 35 мм, средний формат 6x7 или на большой формат, до сих пор снимают на пленку больше чем на цифру.

Тональность важна, тональность как в реальной жизни

Пример фото с Hasselblad H4D-60

Пример фото с Hasselblad H4D-60

 

Вывод
Хотя цифровые сенсоры балансируют между изначальным сигналом, поступающим с сенсора и качеством процессора, лучшая тональная воспроизводимость у сенсоров с низкой плотностью пикселей сохраняет время постобработки и передает оптические качества объектива намного лучше, чем сенсоры с высокой плотностью. Также многие люди наслаждаются, снимая пленочными фотоаппаратами. В пленке есть что-то живое, душевное, оригинальное и естественное. Эти эмоции переносятся в тональность и глубину.

Переход с пленки на цифру многих шокировал. Их реакцию можно описать словами: стерильно, клинически, холодно и неестественно. Это можно перевести в плоскость: резко, плоско, подробно, коммерчески.

Пока индустрия объективов пытается убрать «цифру» с наших фотогафий убирая хроматические аберрации, размывая фон с возможностью выделения объектов, по факту новые объективы и далее увеличивают присутствие «цифры» в фотографии.

В то время, как фотоиндустрия сыпала обещаниями удалить «фальшивость» из цифровой фотографии, с переменным успехом, возростало «уплощение» современной цифровой фотографии и усиливалось впечатление. что цифровая фотография имеет качество недоэкспонированной пленки, проявленной по пуш-процессу.

Я считаю, что важно понимать, как получить лучшее качество от цифровой фотографии и покупать для этого лучшую камеру, вместо того, чтобы гоняться за новинками для понтов.

 

Приложение: Сравнение фотографий с полнокадрового сенсора 24Мп (5,9 мкм) и с APS-C 24Мп (3,9 мкм) сенсора. Тот же объектив, f/8.

Сравнение фотографий с FX и DX сенсора 24Мп

Снимок с D7100 уменьшен до размера снимка с D750 с выровненым балансом белого в Lightroom 5.7.  RAW можно скачать здесь.

 

Автор статьи: Yannick Khong — фотограф из Монреаля (Канада)

Источник: http://yannickkhong.com/blog/2016/3/20/digital-exposure


Понравилась статья? Поделись с друзьями.




Добавить комментарий