Як динамічний діапазон людського ока порівнюється з діапазоном цифрових камер?


31

Згідно з тестами DxO , камери мають від 10 до 12 зупинок динамічного діапазону. Це правильно? Шум може повністю накрутити деякі нижчі значення (легко призводить до втрати деяких зупинок).

Також Норман Корен каже, що оригінальний динамічний діапазон цифрової камери може становити від 9 до 11 зупинок, але відбитки мають "лише" 6,5 зупинок.

У розділі про динамічний діапазон Вікіпедія говорить, що людське око має коефіцієнт контрастності близько 6,5 стоп . Якщо це так, чому людське око явно набагато краще, ніж камери для запису сцен з високим динамічним діапазоном?


2
Питання про динамічний діапазон задається як частина того, як людське око порівнюється із сучасними камерами та об'єктивами? , але на цю конкретну частину дійсно не отримали відповіді. Я думаю, що це розумне самостійне подальше запитання, оскільки більш широке питання може бути занадто широким.
mattdm

Відповіді:


37

Це дуже гарне запитання, і відповідь може заповнити сотні сторінок - і, власне, відповідь НЕ заповнює сотні сторінок.

Коротка відповідь полягає в тому, що цифри, які ви цитуєте, не погоджуються з очевидною реальністю, оскільки загально цитовані фігури неправильні :-). Читати далі ...

Багато з цього питання в Інтернеті доступне в Інтернеті, і якість, як ніколи, дуже відрізняється. Існує також багато папуг «фактів» між сайтами та фігурами, такими, як у Вікіпедії, здаються досить поширеними, Але Є деякі дуже аргументовані аргументи, які, здається, говорять про те, що цифра Вікіпедії вкрай неправильна і дуже занижує цифру.

Важливо зауважити, що око діє як детектор контрасту, а не детектор абсолютного рівня (наприклад, використовує датчик цифрової камери), тому порівняння потребують обережності.

З райдужною оболонкою, хімічною адаптацією та будь-яким іншим трюком, який вона може витягнути, здається, що абсолютний динамічний діапазон всієї очної системи становить понад 20 зупинок. Оскільки кожна зупинка є коефіцієнтом 2, це 2 ^ 20 або приблизно «набагато понад 1 000 000: 1». У верхньому кінці сонце занадто яскраве !!!. У нижньому кінці темне адаптоване око може виявити єдиний фотон. D3S (краща продуктивність, ніж D4) може мати проблеми з цим. (Зверніть увагу, що це НЕ ВСЕ фотон - коли ви зійдете до кількох фотонів на другий рівень, багато з них потраплять на не сенсорні області і не будуть виявлені. Але, коли НЕ вразить чутливу область сітківки, вона видасть сигнал, що можна записати.)

Але, я відступаю :-). Надзвичайно хороша (здається) сторінка, яка обговорює динамічний діапазон очей та інше

Заголовок абзацу варто зазначити:

Примітки щодо роздільної здатності
зорової гостроти очей людини та
роздільної деталі щодо відбитків Скільки мегапікселів еквівалент має око?
Чутливість людського ока (еквівалент ISO)
Динамічний діапазон очей
Фокусна відстань ока

Письменник стверджує, що динамічний діапазон очей без зміни чутливості при адаптації чи райдужці становить близько 1 000 000: 1 в умовах слабкого освітлення. Тобто, настільки ж, як і нижня межа "набагато перевищує". Потім він обґрунтовує це твердження, як скопійовано нижче. Це звучить досить переконливо на перший погляд. У аргументі можуть бути недоліки, але це здається нормальним, і це не означає, що він застосовується у всіх рівнях освітлення.

Ось простий експеримент, який ви можете зробити. Вийдіть із зірковою діаграмою в ясну ніч з повним місяцем. Зачекайте кілька хвилин, щоб очі налагодилися. Тепер знайдіть найменші зірки, які ви зможете виявити, коли ви зможете побачити повний місяць у своєму полі зору. Спробуйте обмежити Місяць і зірки приблизно на 45 градусів прямо (зеніт).

Якщо у вас є чітке небо від вогнів міста, ви, ймовірно, зможете побачити 3 зірки.

Повний місяць має зоряну величину -12,5.

Якщо ви можете бачити величину 2,5 зірки, діапазон магнітуд, який ви бачите, становить 15.

Кожні 5 величин - коефіцієнт 100, тому 15 - 100 * 100 * 100 = 1 000 000.

Таким чином, динамічний діапазон у цьому відносно низькому освітленні становить приблизно від 1 до 1 мільйона, можливо, вище!

Але ось від мене пропозиція провести експеримент при нормальному денному освітленні.

  • Знайдіть сцену з гарною сумішшю темних областей та дуже світлих областей - в ідеалі з темними районами, як ізольовані острови поблизу островів яскравості. Прикладом може бути сонячне світло, що просвічується крізь дерева в сильно затінене місце - допоможуть кілька катетів або глибоко затінених ділянок.

  • Дозвольте вашим очам адаптуватися до загального рівня освітлення - не дивіться на яскраві плями, де поблизу світить сонце, і не зосередьтеся на особливо темних ділянках.

  • Зауважте, наскільки добре ви можете бачити деталі в найтемніших темних областях - на якому рівні темряви вицвітає чорний колір.

  • Спробуйте те ж саме із світлими ділянками - якщо ви дивитесь на сонце, там буде місце, де деталі стираються, і ви не можете зрозуміти більше.

  • Киньте очі сюди сюди між темним і світлим, щоб спробувати зупинити механізм адаптації, що змінюється на вас.

  • Тепер фотографуйте сцену. Викрийте "правильно", а потім на фотографії можна побачити найтемніші ділянки, які ви могли бачити, а потім, щоб найяскравіші виділення, які ви могли розрізнити, не змилися.

  • Якщо у вас є обладнання, зробіть фотографії HDR з максимальною різницею f-stop між фотографіями. (Мій Sony A77 дозволяє виконувати кроки 5ev.)

Мій досвід полягає в тому, що моє око завжди може бачити ширший діапазон яскравості, ніж моя камера (Minolta 7Hi, A200, 5D, 7D, A700, A77, інші)

На максимальному HDR-зображенні (10 ев діапазон між центрами) моє око може бачити так само, як і краще, ніж камера.

Область, де це не здається таким, знаходиться в надзвичайно слабкому освітленні, коли мені може знадобитися дозволити інтеграції ока (що робить це приблизно до 4 секунд!), Тоді як я можу подивитися на фотографію при слабкому освітленні та побачити зображення негайно. Те, що мені, можливо, знадобилося 10-секундне опромінення, тоді не має значення для перегляду.


Інші незмінно хороші речі:


1
Нічого :) це справді захоплююче.
Паоло

6
Це навіть гірше, ніж це; мозок складає периферію ментального образу, використовуючи те, що він бачить під час переміщення фокусу навколо сцени. Таким чином, ви бачите всі деталі висвітлення світлішої області, коли ваше око підлаштовується під це, а потім бачите всі тіньові деталі більш темної області. Все це відбувається за мілісекунди, тому ви не розумієте, що сцена реконструюється для вас.
Філ Х

+1 Добре відповідь, і коли ви додасте до нього той факт, що ми не «бачимо» очима, а мозку, це стає ще складніше.
whatsisname

Цікаві речі. Я думаю, що тут може бути певне співвідношення. Я читав речі в минулому (мені потрібно знайти посилання), які вказували на те, що око має динамічний діапазон приблизно 24 зупинки або близько того, але діапазон контрастування приблизно 20 або менше. Динамічний діапазон - це цілий діапазон чутливості чутливого пристрою, де як контрастний діапазон зазвичай використовується для позначення частини загального динамічного діапазону, що використовується. Це мало б сенс, враховуючи, що око може виявити як один фотон (його нижня межа ДР), так і мільйони фотонів при яскравому сонячному світлі.
jrista

Тоді було б сенс, що DR людського ока більше схожий на 2 ^ 24 (16 мільйонів) ... як би не схоже на DR камери, не можна використовувати весь динамічний діапазон, на який апаратура здатна. весь час. Ви повинні стиснути наявний ДР у вузький діапазон контрасту, щоб підходити до пристрою перегляду ..., який становить приблизно 8-10 зупинок для екранів комп'ютера і 5-7 зупинок для друку. Характер змінної контрастності в межах загального динамічного діапазону пристрою повинен просвітити читачів до причини, яку він називає динамічним .
jrista

11

Метафорично це може бути пов’язано з тим, що мозок не "бачить" жодного зображення, а створює одне на основі серії безперервних "пострілів" з очей, коли вони рухаються по сцені.

Кожен з цих "знімків" "зроблений" зі змінними "діафрагмами", щоб максимально збільшити загальний динамічний діапазон підсумкового "зображення".

Ви можете думати про психічний процес як про поєднання панорами та HDR, якщо хочете. : o)


2

Це питання не можна стандартизувати, оскільки динамічний діапазон очей завжди зміщується, щоб підлаштовуватися під інтенсивність світла, не тільки за допомогою "діафрагми людини", але і від чутливості мозку до того, на що дивиться око. Це як камера з різними процесорами, яка використовує найбільш чутливу до світла, коли вона хоче, і використовує найвищу чутливість до темного, коли хоче. Я думаю, що динамічний діапазон очей десь близько 22 до 24 EV.

Мене це питання цікавить вже деякий час. Спробуйте сфотографувати виставковий стенд з молочно-білим кольором з аркушами лайтбоксів під різними кутами, не потребуючи кронштейнів для експозиції, а потім окремо кронштейн для балансу білого, а потім обробляйте їх згодом. Це фізично неможливо.

Так само, як око налаштовується на баланс білого в психологічному плані, і тому термін "потребує свіжого ока", тому що зорове сприйняття також є фактором.


1

Основна причина цього полягає в тому, що людське око реєструє яскравість в логарифмічному масштабі, тоді як цифрові датчики є лінійними. Погляньте на цей сайт приблизно на півдорозі для отримання додаткової інформації.


0

Верхня відповідь тут найкраща, тим часом є кілька невірних коментарів. Око не отримує свого масивного динамічного діапазону через рухів очей та швидких налаштувань. Спробуйте в експерименті, коли ви тримаєте погляд зафіксованим на точці, а зафіксованими очима відмітьте те, що ви можете бачити у своєму близькому периферійному зорі в областях, значно яскравіших або темніших. Спробуйте зафіксувати точки різної світлості, щоб побачити, що насправді майже все, що падає при нормальному рівні освітлення, вам добре видно. Оскільки ви зосереджені та закріплені на одному місці, рухи очей не можуть пояснити той факт, що ви все ще можете легко сприймати світлі та темні предмети на близькій периферії. Сфотографуйте з найкращими камерами, і це не буде віддалено правдою.

Звичайно, сонце та інші яскраві джерела занадто яскраві, коли вони знаходяться близько до центру вашої точки зору, а перехід від яскравого внутрішнього світла до темного тону теж занадто багато. На основі порівнянь із дуже високими доларовими відеокамерами, які використовуються для занять спортом, а також цифровими камерами високого долара, цифра з 24 зупинками, швидше за все, є правильною.

Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.