Problém s dynamickým rozsahem - co to je a jak s ním pracovat? - Grafika.cz - vše o počítačové grafice

10. listopadu 2004, 00.00 | Velmi diskutovaná vlastnost, ve které je klasická fotografie stále lepší než digitální fotoaparáty. Co to vlastně dynamický rozsah je? Pořídili jste již někdy fotografii, kde byla jedna část velmi tmavá a druhá velmi přeexponovaná? Pak ho znáte i vy. Jak s ním tedy pracovat?

Stalo se vám již někdy, že jste okem viděli zajímavou scénu a po vyfotografování fotoaparátem byla část silně přeexponovaná, nebo podexponovaná? Ano, pak jste i vy narazili na problém s dynamickým rozsahem. V tomto článku nebudeme podrobně rozebírat teorii dynamického rozsahu, od toho se zde brzy objeví jiné články. Zde si zhruba nastíníme jak se s ním v praxi vyrovnat.

Co je to dynamický rozsah?
Pro jeho pochopení je nutno znát pojem EV. Anglicky "exposure value", česky "expoziční hodnota" má zkratku EV a vyjadřuje množství světla dopadajícího na senzor (políčko filmu). Změna o +1EV znamená, že na senzor dopadá dvojnásobné množství světla (rozsah korekce automatické expozice +-2EV, což je parametr většiny digitálů, je tedy dostačující). Změnu o +1EV dosáhneme dvojnásobným časem expozice (např. z 1/60s na 1/30s), dvounásobnou citlivostí ISO (např. ze 100 ISO na 200 ISO), nebo snížením clony na hodnotu podílu původní clony a odmocniny 2 (např. z F2,8 na F2,0). Nás nezajímá absolutní hodnota EV, jako spíše relativní, tedy rozdíl EV nejsvětlejší a nejtmavější oblasti fotografované scény, protože zde je velký rozdíl mezi lidským okem a fotoaparátem. Lidské oko je schopno vnímat rozdíl až 30EV, kdežto fotoaparáty okolo 10EV. Obecně jsou na tom digitální fotoaparáty hůře než klasické kinofilmové, což je stále zdůrazňováno skalními příznivci klasické fotografie jako velký nedostatek. Samozřejmě se tato vlastnost dá využít i pozitivně, ale o tom někdy jindy.

Jak řeší výrobci tento problém?
Dynamický rozsah digitálních fotoaparátů zpravidla v technických specifikacích bohužel nenaleznete. Řešení problému s dynamickým rozsahem CCD/CMOS samozřejmě existuje, ale není stoprocentní. Softwarová řešení před sebou mají volbu mezi lepším kontrastem, nebo větším dynamickým rozsahem. Fyzické řešení ve svých fotoaparátech představila společnost Fuji, která vyvinula snímací čip SuperCCD SR, který kromě jiných konstrukčních zajímavostí má v každé buňce dvě fotodiody. Jedna, s větší plochou, snímá běžný rozsah světla a druhá, s menší plochou a tím pádem i menší citlivostí, snímá velmi světlé plochy.

struktura SuperCCD SR snímače

Ukázka schopností SuperCCD snímače (lepší vykreslení světlých částí při +1EV)

Co tedy omezený dynamický rozsah způsobuje?
Z výše napsaného tedy chápeme, že omezený dynamický rozsah způsobuje horší podání scény, kde se vyskytují velmi světlé a velmi tmavé oblasti. Samozřejmě takřka každá fotografie obsahuje černé a bílé pixely, ale zde je řeč o oblastech, tzn. stovky pixelů a více. Problémy s dynamickým rozsahem nastávají zpravidla v situacích, kdy je část scény osvícena silných zdrojem světla, jako je například slunce, nebo zábleskové zařízení a část scény je ve stínu. Pokud tedy fotografujeme potemnělý interiér s oknem, musíme se většinou smířit s tím, že okem vidíme, co se děje za oknem, ale na fotografii bude pouze přeexponovaná bílá plocha. Nebo naopak, uvidíme, co se děje za oknem, ale interiér bude naprosto tmavý. Záleží na tom, zda-li je expozice nastavena pro světlou, nebo tmavou část snímku, což ovlivníme buď manuálním nastavením expozičních hodnot, nebo například automatickou expozicí s bodovým měřením. Stejnou situaci můžeme zažít i při fotografování krajiny ve stínu, kde narazíme na problém pokud budeme chtít mít prokreslenou oblohu, ale zároveň patrný motiv krajiny. Pro ukázku jsou zde dva snímky (stejný záběr, jiná expozice), které daný problém ilustrují.

1/200s, f/7,1 a 200 ISO

1/80s, f/4,5 a 200 ISO

Jak s dynamickým rozsahem pracovat?
Pokud narazíme na tento problém, tak mnoho řešení není. Kromě vybrání jiného motivu, úhlu záběru, nebo použití kinofilmového přístroje se nabízí možnost dodatečné úpravy v počítači. Nejdříve je však nutné pořídit použitelné fotografie. Rozebereme si příklad výše vyfotografované krajiny.

První možností je vyhledání kompromisu, mezi lehce přeexponovanou oblohou a lehce podexponovanou krajinou. Pokud používáte automatický, nebo poloautomatický režim, je nejlepší zjistit, jaké hodnoty fotoaparát nastaví při měření na tmavé oblasti (například 1/200s, f/7,1 a 200 ISO) a jaké při měření na světlé oblasti (např. 1/80s, f/4,5 a 200 ISO), pak je nejlepší přepnout se do manuálního režimu a nastavit hodnotu "někde mezi" například na 1/160s, f/6,3 a 200 ISO. Můžeme poté získat kompromis, ze kterého bude patrný motiv, ale nebude příliš kontrastní.

1/160s, f/6,3 a 200 ISO

Druhou možností je použití úpravy v počítači, konkrétně například v programu Photoshop společnosti Adobe, kde ve verzi 8 nalezneme funkci "Shadow/Highlights". S ní můžeme zesvětlovat podexponované oblasti a ztmavovat přeexponované, což je přesně to, co nyní potřebujeme. Po lehké úpravě může vypadat i takto:

Třetí možností je pořízení dvou fotografií se stejným výřezem, nejlépe ze stativu. Jednu fotografii s expozicí pro ideální vykreslení stínů a druhou pro vykreslení světlé části a pak tyto dvě fotografie vhodně spojit v libovolném programu. Je to zřejmě nejlepší, ale také časově nejnáročnější a ne vždy použitelné řešení.

Závěr
Jednou z možností je také použití polarizačního filtru při fotografování krajin, díky kterému obloha ztmavne a zdůrazní se kresba mraků. Můžeme poté nastavit o něco delší expozici. Dynamický rozsah současných fotoaparátů, digitálních i klasických, je oproti lidskému oku o mnoho menší. Existuje i rozdíl mezi dynamickým rozsahem klasické a digitální fotografie, ale lze ho v některých případech úspěšně kompenzovat a zůstává jako jeden z mála rozdílů mezi těmito technologiemi. Rozdíl však není nijak propastný a nádherné fotografie lze pořídit i s digitálním fotoaparátem. Následující fotografie je pořízena ve stejnou hodinu jako předchozí snímky krajin, taktéž digitálním fotoaparátem a bez jakýchkoliv úprav na ní není patrný žádný problém s dynamickým rozsahem, takže není nutné házet flintu do žita.