ダイナミックレンジとは何ですか？また写真ではどのように重要ですか？
回答:
さて、これは非常に規模が大きくないかもしれませんが、光の強度の簡単なデモンストレーションとしての私の最善の推測です。また、センサーの機能はそれよりも少ない場合も多い場合もあります。しかし、あなたはアイデアを得るでしょう。
ダイナミックレンジが非常に重要な理由は、画像の「黒」と「白」の境界内で実際にどれだけのシーンを表現できるかを正確に定義するためです。上の画像は、シーン内の典型的なアイテムの明るさの非常に大まかなスケールを表しています。一方、右側の「括弧」は、特定の露出でこれらの強度がどれだけ詳細に見えるかを大まかに示しています。露出が短いほどブラケットが高くなり（明るい雲の場合は露出が小さい）、露出が長いほど低くなります（影付き/夜景の場合は長くなります）。
もちろん、実際の生活では、実際には白黒はありません。黒は光の完全な欠如であり、白はすべての周波数で無限に大量の白色光です。しかし、写真と視力に関して言えば、あなたはそのような高ダイナミックレンジで作業しているわけではありません。
違い？ポイントを露光し、シーンの光強度内で同じ白いクリッピングポイントを持つように撮影すると、デジタルSLRの画像の黒よりも黒が発生するポイントが明るくなる場合があります。これは、はるかに大きいセンサーが、光の強度のより大きな変動をキャプチャできるためです。白い点はより明るく、黒い点はそのポイントとシュートよりも暗いです。この部分を理解しているように聞こえます。
どうしてそれが重要ですか？シーン内の明るい雲だけでなく、裏口から家の中の暗い影の領域も見たい場合はどうなりますか？ほとんどの場合、雲が真っ白になり、細部を見ることができなくなるか、家の内部が黒くなります（または非常に近くなります）。カメラの場合、現在露出している強度範囲から外れます。
これは、目のパフォーマンスに関する写真撮影の欠点の1つです。人間の目は通常、カメラよりもはるかに広い範囲の強度、通常は約18〜20ストップの強度変化を見ることができます。家と明るい雲の中で見ることができますが、カメラはどちらか一方しか露出できません。ほとんどのDSLRセンサーは、約10〜13ストップのダイナミックレンジをキャプチャできます。
さらに、画像がキャプチャされる形式（デジタル写真の場合）は、画像が使用可能なJPEGに変換されるときに、写真が最終的に使用される最も一般的な「最終」形式であるため、かなりの量のダイナミックレンジを保持できますに。
JPEGで、ポイントとシュートは、典型的に生成することをフォーマットするために、あなた、赤、緑、青缶の各成分は、精度の8ビットを記憶します。黒は0、白は255です。これは、黒と白の間に256の「ステップ」があることを意味します。逆に、高精度の生キャプチャでは、これらは通常12〜14ビットの情報をキャプチャしています。12ビットのrawでは、黒はまだ0ですが、白は4,096です。14ビットキャプチャでは、白色点は16,384です。これが意味することは、強度の変化がより正確に数桁捕捉されるということです。現在、画像の黒点と白点の間には最大16,384の「ステップ」があります。
通常、この8ビットJPEG形式にエクスポートすることになりますが、これにより、写真家は、最終的なJPEG画像で試行した場合よりもはるかに正確に、露出を調整し、光を満たし、白とびしたハイライトを回復できます。これにより、ビンから写真を「保存」できるだけでなく、うまくキャプチャされた写真から得られる結果を大幅に改善できます。これを利用する1つのテクニックはExpose to the Rightです。
さらに＃2：デジタルダイナミックレンジに関して最も注意すべきことは、与えられたISO設定では、フルフレームセンサーのSNRがポイントアンドシュートよりもはるかに大きいことです。同じ露出でフルフレームで、「大きなバケツ」写真サイトセンサー、まだセンサーの範囲に収まるように、より多くの光が可能。だから、13 EVはまだポイント上のに対し、登録され、それは単に例えば純粋な白、となり撮影されます。
これは、ポイントと撮影中のキャプチャの代わりに水を500mLスズに1Lスズを持っているようなものです。
（追加の写真付き）さらに＃3：ここでは、いくつかのセンサができ限らどれだけの一例です。
これが私のiPhoneが生産したものです。最初に私は通りの暗い場所に露出しました。2番目は明るい建物用に公開され、3番目はiPhoneによって生成された「HDR」画像です。多少の調整を行うことで、実際に見たもののダイナミックレンジに近づけるためにシャドウエリアを作成できますが、それでもまだ制限されています。
明らかに、必要なすべての情報を一度にキャプチャするには、iPhoneのダイナミックレンジが制限されすぎています。一方では、白が完全に吹き飛ばされ、もう一方では、影がほぼ完全に黒くなります。
写真では、重要なダイナミックレンジが2つあります。1つ目は、見ているシーンのダイナミックレンジです。シーンのダイナミックレンジとカメラのダイナミックレンジ。その順番で説明しましょう。
シーンのダイナミックレンジは、そのシーンで最も明るいオブジェクトから最も暗いオブジェクトまでの範囲です。通常、これは強度の比として測定されます。均等に照明された白い紙を撮影している場合、この範囲は低くなります。日没を撮影する場合、この範囲は非常に高くなります。
2つ目はカメラのものです。デジタルカメラの観点からこれを説明します。少し理解しやすいからですが、フィルムカメラにも同じ概念が当てはまります。
説明するために、まずデジタルカメラについて説明します。デジタルカメラは情報を数字として記録します。ほとんどのカメラは、その情報を1バイト（8ビット）で保存できるように、0〜255の数字でその情報をキャプチャします。ハイエンドカメラには10、12、14、または16ビットさえあり、カラーチャネルごとに24ビットの素晴らしいカメラがあるという噂があります。ダイナミックレンジは、最小の非ゼロ値から最大の非飽和値までの範囲、または8ビットカメラの場合は1〜254です。（技術的には、ダイナミックレンジは、最小の検出可能な強度に対する最大の非飽和強度の値です。これは、センサーが非線形である場合に発生します）
なぜこれがすべて重要なのですか？良い写真は、シーンとカメラのダイナミックレンジに一致します。創造性の余地はありますが、この経験則はまだあります。留意すべきいくつかの追加ポイント。
- 人間の目は、最高のカメラでさえもはるかに超える素晴らしいダイナミックレンジを持っています。
- HDRまたはHigh Dynamic Rangeとして知られる手法により、有効なダイナミックレンジを拡大できます。
- 日没は、おそらく自然なシーンの中で最も高いダイナミックレンジです。
これを説明するために、いくつかの写真を含めます。
この画像のダイナミックレンジは低くなっています。ほとんどのオブジェクトはほぼ同じ明るさで、見た目が鈍い傾向があります。
この写真のダイナミックレンジは改善されています。シャドウにはまだ詳細が表示されていますが、ハイライトはクリップされていません。
この画像のダイナミックレンジは非常に大きいため、8ビットカメラでシーン全体をキャプチャするのは困難です。地面はまったくライトではなく、サボテンの詳細を見るのは本当に難しいことに注意してください。わかりづらいですが、赤のチャンネルは実際にはここで飽和しており、影の領域には詳細がほとんどありません。それでも、私は芸術的な選択を使って空をカメラの範囲内に保ち、サボテンをよりシルエットにしました。
うわー、むしろオープンエンド...
Wikiが述べているように、ダイナミックレンジはキャプチャ可能な値の範囲であり、これはすべてのカメラで固定値ではありません。DxOMarkは、さまざまなカメラセンサーのダイナミックレンジを測定する組織であり、「センサーで正確に測定できる最高輝度値と最低輝度値の比率を表す数値」と定義しています。このサイトからわかるように、カメラの範囲は低域から高域まで非常に広いです。
これが意味することは、写真の観点からすると、カメラのダイナミックレンジが大きいほど、特に色や色調の範囲が画像を遷移するときに、より多くの情報をキャプチャできるということです。たとえば、これにより、あるカメラでは微妙な赤の色合いを見逃し、別のカメラではそれをキャプチャして、見逃した情報を提供することができます。これにより、JPEGへのポストプロダクション変換の柔軟性が大幅に向上します。また、範囲を処理できるソフトウェアとプリンターを使用する場合は、さらに改善された印刷が可能になります。
また、暴露に対処する上で実用的な効果があります。以前にペンタックスK-5の露出範囲に関する記事を投稿しましたが、質問に関連しており、K-5が現在ダイナミックレンジクラウンを保持しているため、再度リンクします。これにより、実際に画像に含まれている可能性のある詳細を把握できます。
とにかく、これは論文かもしれません、それは大きなトピックですが、簡単に説明します。:)
写真の場合、ダイナミックレンジとは、1枚の写真でキャプチャできる最も明るい部分と最も暗い部分の間の明るさの相対的な差です。
ダイナミックレンジが小さい場合、暗い部分のディテールは低くなり、非常に明るい部分はクリップされる可能性が高くなります（可能な限り白になります）。とにかくコントラストのある画像曲線が必要な場合は問題ありません。
ダイナミックレンジが大きいと、コントラストの低い画像を十分に達成できるか、後処理で特定の領域を選択的に明るく/暗くすることができます。
ダイナミックレンジが500：1のような（次第に意味のない）比率で表されるLCD画面とは異なり、写真ではストップで表されます。各ストップは元の（ガンマ補正前の）光強度の2倍を表します。
ほとんどのデジタルセンサーには、少なくとも8EV（8ストップ）のダイナミックレンジがあり、スライドフィルムとほぼ同じです。最近のカメラを比較するとき、ほとんどの場合、ダイナミックレンジを気にする必要はありません。ダイナミックレンジは技術的な測定値ですが、ガンマ補正前の値を測定しているため、画像に及ぼす目に見える効果について誤解を招く可能性があります。特定のポイントを超えると、モニター/プリンターが再現できる最も暗い（またはハイライト圧縮で最も明るい）値でさらに範囲が失われるため、違いはまったく見られません。ただし、エリアの明るさを選択的にブーストまたはカット（焼き付け/覆い焼き）したい場合や、過度の露出過多/露出過多から回復したい場合は、この余分な実質的に不可視の範囲が役立ちます。
カメラレビューの場所によってダイナミックレンジの測定方法が異なることに注意してください-DxOMarkの測定値はまったく信頼していません-欠陥のある方法を使用したと思います（興味深いことに、DPreviewの測定値は現実をより反映しています）。技術的には、ダイナミックレンジは、表現できる最高値から、ノイズで遮られない最低値まで測定する必要があります。ノイズは重要です。
- ISOを上げると、ダイナミックレンジが失われます。単にノイズレベルが上がるため、シャドウの範囲が狭くなるからです。
- ISOを落とすと、ダイナミックレンジが増えますが、カメラセンサーのベースISOだけです。その下に行くと（いくつかの新しいカメラでできるようになります）、ハイライトの範囲を失います。