A következő címkéjű bejegyzések mutatása: dinamika. Összes bejegyzés megjelenítése
A következő címkéjű bejegyzések mutatása: dinamika. Összes bejegyzés megjelenítése

2018/06/07

Dinamikanövelés kiátlagolással?

A múltkoriban a kiátlagolásra úgy tekintettünk, mint felbontásnövelő lehetőségre. Zajcsökkentésre is alkalmas a kiátlagolás, de ez nem az a technika lesz, amivel a mulatós zajártalmat kell csökkenteni az alsó szomszédból. Arra ugyanis az a jó módszer, hogy a kombót le kell fordítani a padló felé, rá kell dobni néhány pokrócot, aztán bedurrantani a gitárt. Mulatós ellen tökéletes az iszidiszi, díppárpöl, az se baj, ha nem tudsz nagyon zenélni (me Bunyóspityu ért a zenéhez, mi?). Az ájem tíentí, vagy szmókondivóter tökéletesen csiszolja a szomszédok kisgrófón pallérozott zenei ízlését, nem kell értük bonyolultabb arpeggiókat előadni. De ennek a kollégának is remek módszerei vannak.

Hanem arról a zajcsökkentésről lesz szó, amit csillagászok is szoktak használni, vagyis kiátlagolunk több fotót, ezzel a sztochasztikus zaj simán felezhető, negyedelhető és így tovább. Hátránya, hogy csak statikus képekre jó, illetve sok képet kell exponálni, viszont remélhetőleg a tízéves gépünkkel is vállalható zajmentesebb kép lesz az eredmény. És amire leginkább kíváncsiak vagyunk, az a dinamikanövelés. Ugyanis a fotográfiai közhely szerint, ha a zajszintet leszorítjuk, elvileg dinamikát nyerünk az alulexponált részeken. Gyakorlatilag pont ott kellene részleteket nyerjünk, ahol a kép belebukik a zajba.

Az EV a képlet szerint egyenlő log2sqrt(felvételek száma) vagyis 2^EV=sqrt(felvételek száma), amiből az derül ki, hogy 2 fotó esetén csak 0,5 FÉ dinamikát nyerünk, 4 fotó esetén 1FÉ, 8 fotó esetén 1,5FÉ, 16 fotó esetén pedig 2FÉ. Sajnos a képek számának növekedésével nem tart lépést a dinamikanövekedés, mert pl. 64 fotó esetén is még csak 3 FÉ növekményünk van, ami azért már elég abszurd, amikor létezik a HDR technológia, amivel alig 3 felvétellel akár +4FÉ növekményünk is lehet. Na ezért nem használjuk a mindennapi fotográfiában, de annál inkább használják a csillagfotós kollégák. De mi sem használni akarjuk a technikát, hanem csak megismerni.
A fenti kép egy falrészlet, finom textúrája ISO200-on. Teljesen középre exponálva (V. zóna), ahogy a fénymérő látja. Régebbi méréseinknél azt tapasztaltuk, hogy a D5000 kb. -6EV körül bukik bele a zajba, ezért most -8 Fényértékkel készítettünk 16 képet. Így néz ki ezekből egy darab fotó, ACR-ben +5EV korrekcióval, illetve PS-ben még +3EV korrekcióval:
Gyakorlatilag kijelenthető, hogy teljesen bebuknak a részletek a zajba, de azért az látszik, hogy az alacsony frekvenciás részletek (pl. jobboldali vízszintes kiugrás) halványan ugyan, de ott lappanganak. Az apró dudorokat azonban teljesen betemette a zaj.

Egyetlen ilyen zajos képből a Dfine ezt tudja visszahozni:
Azért a nagyobb festékcsomók még ebből a zajos képből is visszajöttek. És akkor ez történik 16 ilyen kép kiátlagolásával (Mean és Median átlagolást próbáltunk, de nem bírtuk eldönteni melyik jobb). Tehát a 16 darab ACR-ben +5EV korrekcióval patkolt képet smart objektumként átlagolva, majd PS-ben újabb +3EV korrekcióval javítva így néz ki:
Nem lett színhelyes, de egészen apró részletek is visszajöttek. Ha figyelembe vesszük, hogy -8fényértékre vagyunk a középső zónánktól, illetve legalább -2 fényértékre a kiexponálható legsötétebb zónánktól, akkor az eredmény egészen jónak tűnik.

Mindenesetre az érdekes, hogy elvileg bár -8 fényértékkel exponáltunk, majd ugyanennyit korrigáltunk, a kiátlagolt képek együtt és külön is jóval sötétebbek  a normál exponálásúnál. Erre majd visszatérünk egy másik bejegyzésben, mert egyelőre nem találjuk az okát, és kísérletet kell szervezni rá. 

Sajnos a tesztfelvételeket slendrián módon elkapkodtuk, ezért nem tudjuk egyértelműen igazolni a fenti képletet, miszerint 16 kép pont 3 fényértéket eredményez. Viszont azt meg tudjuk mutatni, hogy 16 darab -4 fényértékkel alulexponált (majd ACR-ben +4EV-vel korrigált) kép talán mintha egy hangyányival gyöngébb lenne, mint a normálisan középre (V. zóna) lőtt kép.

Régebb, a smart objektumok kora előtt a felvételeket egymás fölé kellett rétegelni és az átlátszóságot az alábbi formula szerint kellett beállítani minden rétegre:
Formula for Averaging with Layers
Forrás
Amúgy a módszer alkalmas az otthon felejtett ND szűrő helyettesítésére is. Sok rövidebb exponálást lehet vele egy hosszúba olvasztani.

2012/04/21

Jobbra vagy balra? Politics of exposure

A dpreview Nikon D5000 ábrájára behúztam a segédvonalakat.
38-tól 200-ig a középső 4FÉ, 0-6 illetve 235-255 között pedig
a legsötétebb és legvilágosabb fényértéket jelölöm.  
Ansel Adams megmutatta az irányt. Balra exponálunk, jobbra hívunk. Kész. Még jó, hogy a digitális világban nem kell kidobni minden régi tudást, csak az előjelet kell megváltoztatni. Tehát jobbra exponálunk, balra meg kidolgozunk. Megírták az interneten, tehát ez biztos.

De most miért? Balra található a dpreview teszteredménye, mely méreteiben szűkebb, de jellegében hasonló "S" görbét fest, mint a saját méréseim.

Jól látszik, hogy a világos tónusok meredekebben érnek véget, mint a sötétek. Ha fél fényértéket pluszba tévedünk +4FÉ környékén kész a baj, elment az egész a pi... hmmm... pixeltúlcsordulásba. Ezalatt a sötét zónában nagyvonalúbbak lehetünk. -4FÉ helyett, hopp,  -5Fé lett? Mit számít az, ki nem sz... hmmm számol vele?!? Na ez az a pont, ahol sokáig úgy gondoltam, hogy ellentmondás  van. Minek jobbra tolni az expozíciót, hogyha baloldalt sokkal több mozgásterünk van? Ez azonban hibás következtetés volt.

A gondolatmenetet egy 8 bites JPG-re alkalmazzuk, az egyszerűség kedvéért. Ez ugye 28, nevezzük ezeket 256 tónusnak. Mint látható az ábrán, ISO200-nál a dinamika nagyjából -5FÉ és +4FÉ között van (durván 11FÉ átfogás).

-2FÉ és +2FÉ között a görbe szinte egyenes, a középszürkétől mindkét irányba kb. 40-40-40-40 jut minden egyes fényértékre a 256 tónusból. (na jó, a -2FÉ azért valamivel kevesebb) Mondjuk marad 256-160= 96 tónus a maradék 5 fényértékre (-2FÉ-től -5FÉ-ig,  illetve +2-től +4-ig). Látható, hogy az átfogásunk középső része (kevesebb mint a fele) használja a tónusok szinte kétharmadát. És innetnől már jelentős különbség van a világos illetve a sötét tónusok között is. Mert amíg a -2FÉ és -5FÉ közötti tartományra (3FÉ) kb. 36 tónus jut, míg a +2FÉ és +4FÉ közöttire (2FÉ)  kb. 60.
Az tartomány végein még nagyobb az eltérés. Míg a legsötétebb fényértéket alig 6 szomorú tónus reprezentálja, addig a legvilágosabbat legalább háromszor ennyi. Na ez az amiért jobbra exponálok. 

Van egy másik oka is, hogy jobbra húzok, de az sem a politikai nézetem miatt,  az oka: a zaj. De most psssszt! a zajt majd később :) ne zavarjuk azt aki bealudt...

A fentiekkel kapcsolatban támadt bennem némi kétely, de ezeket szeretném, ha ti fogalmaznátok meg, s aztán megbeszélhetnénk. Már ha valaki ébren maradt eddig. 

2012/04/18

Dinamika, de nem szcientológia...

A bulváros cím vajon növeli e a látogatószámot? Természetesen a tónustartományról lészen szó és nem vallási kérdésekről :)

A következő öncélú teszt azt firtatja: milyen ISO érték mellett a legszélesebb a tónusátfogás, kb. hány fényértéket képes átfogni a Nikon D5000, illetve azt, hogy a csúcsfényekben, vagy a sötét tónusokban van e több kinyerhető részlet. 

* korrekt adatokért lásd a dpreview méréseit.

A tesztképek egy fehér festővászon finom textúrájáról készültek, fix rekesszel, csak az ISO és a záridő változott. Active D-Light kikapcsolva. A JPG képek közepét átlagolva és deszaturálva mértem az RGB, illetve szürkeskála adatokat. RAW képek is készültek.
A D5000 tónus-diagramja ISO200-on. Alul a világos, felül a sötét tónusok. 1/8s adja a fénymérő szerinti középszürkét.
UTÓLAGOS MEGJEGYZÉS (2012.09.20.): sajnos Grimpix fél év múlva jött rá, hogy az EV és FÉ kifejezések használata e cikkben következetlen és csak saját butaságát tükrözi. Ezért a cikk hátralevő részében RELATÍV EV értendő (vagyis csupán korrekciót jelölnek ezek a kifejezések), ahol pl. a 0 EV az nem a konvencionális félhomályt jelöli, hanem a korrekció nélküli exponálást. Bocs, de ezért nem írom újra a cikket, ez úgyis egy napló, legalább tükrözi Grimpix fejlődését is. 

Az alábbiakban a konkrét mérési adatok következnek. Világoskék háttérszín jelöli a fénymérő szerinti középszürkét (0EV). Világoslila háttérszín azt emeli ki, hogy bár fekete-fehérben nincs tónuskülönbség a 0-100% skálán, de azért RGB-ben a 0-255 skálán még igenis van.

A zöld, betűszín azt a fényértéket jelöli, amelyiknél a JPG mellett elmentett RAW-ból még értékelhető részlet nyerhető ki. A narancs betűszín esetén a RAW-ból kinyert jel  csak alig megkülönböztethető a zajtól. A vörös betűszínnel jelölt expozícióból már semmilyen részlet nem olvasható ki. Ez a mérés szubjektív és semmit sem árul el arról, hogy valós helyzetben mennyi adat hámozható ki a RAW-ból. Ugyanakkor a zaj mértéke sincs feltüntetve, csupán a textúra felismerhetőségén volt a hangsúly.

A fenti diagram adattáblázata (ISO200)

ISO800
ISO Hi (6400)
ISO Lo (100)
Összesített táblázat grayscale értékekre, ennek az adatait használja az alábbi grafikon.
A diagram tartalmaz egy régebbi mérést is. 
CANON 450D dinamika, hasonló körülmények között mért adatokkal ISO100-on.
A teszt eredményei szubjektív becslésen alapulnak:
- ISO200 - 14 FÉ (+6,-7)
- ISO800 -13 FÉ (+6,-6)
- ISO Lo1 (100) -13 FÉ (+5,-7)
- ISO Hi1 (6400) -9 FÉ (+7,-1)
A NIKON D5000 bázis ISO értéke valóban a 200-hoz közel áll, itt a legszélesebb a tónusátfogás.
A JPG esetében a sorozat mindkét végén rövidebb a tónusátfogás, ISO 200 esetében +5,-5FÉ között lehet értékelhető információt kihalászni a képekből. Így JPG esetében szerintem csak olyan 10-11FÉ a használható átfogás. Ezzel szemben a dpreview adatai jóval szigorúbbak, érdemes ezt venni figyelembe:

UTÓLAGOS MEGJEGYZÉS (2012.09.20.): vicces de a dpreview is következetlenül használja az EV-t. No de attól még érthető a lényeg. 

 JPG-re:
ISO 100 equiv. -5.1 EV 3.2 EV 8.3 EV
ISO 200 -4.8 EV 4.0 EV 8.8 EV
ISO 400 -5.1 EV 4.0 EV 9.2 EV
ISO 800 -5.1 EV 4.0 EV 9.1 EV
ISO 1600 -5.4 EV 3.9 EV 9.3 EV
ISO 3200 -5.7 EV 3.9 EV 9.6 EV
illetve RAW feldolgozásra:
Settings Usable range
ACR Default 7.2 EV
ACR Auto 9.5 EV
ACR 'Best' 12.7 EV

Az alacsonyabb ISO (100) a sötét (alulexponált) részekben hasonlóan teljesít, mint a bázis ISO (200), valóban kisebb a tónustartománya, nem érdemes minőségnövelésre használni (a csúcsfények elvesztése miatt).
A magasabb ISO (800) a világos (felülexponált) tónusokban hasonlóan teljesít, mint a bázis ISO (200), viszont itt a mély tónusokban van veszteségünk).
A legnagyobb ISO (6400) a világos tartományban 1FÉ-el jobb mint a bázis ISO (200).Spekulatív magyarázatom van rá csupán.

A mérés pusztán informatív, hiányosságai:
- mind a négy mérés 0 Fényértékét ugyanarra a zársebességre kellet volna állítani.
- nem világos, hogy pl. egy 1/8s-on -7FÉ-el alulexponált, vagy +6Fé-el felülexponált kép ugyanolyan e, mint teszem azt 1/4000s-on.
- a JPG-ből kihalászható jelet valószínűleg a gyakorlatban befolyásolhatja az Active D-light is, ennek mérésére nem tudtam házi módszert kitalálni.

Érdekességek:
a Nikon fénymérője 16%-os feketére kalibrált. Hi1 illetve Lo1 ISO értékeken azonban ez az érték 13%. Erre még később visszatérek.
A régebbi teszteket is figyelembe véve, az látszik, hogy a 24 bites JPG esetében a sötét tartományban jóval finomabb az átmenet, a csúcsfények görbéje viszont hirtelen ér véget. A jobbra, vagy balra exponálás vitájában ez egy fontos szempont lehet. Erre is visszatérek.


A fenti ábrán a Canon 450D mérései  jópár esztendős, tesztsorozatból vannak. Akkor a Canon 450D egyedüli DSLR-ként mérkőzött, nem sok sikerrel, jópár Bridge géppel. Bemutatom ezt is, a diagram itt fordított a fentihez képest, baloldalt van az alulexpó, jobbra meg a felülexpó.


Keskenyebb tónusátfogással ugyan, de nagyjából hasonlít a görbe a mostani méréshez is. A jóval keskenyebb Canon dinamikát a dpreview nem támasztja alá, ez inkább adódhat a két mérés feldolgozásának a különbségéből.

Addig is, ha van valakinek kedve hasonló teszteket végezni, egyeztethetünk, és akár egy diagramon is ábrázolhatnánk több gép adatait. Kíváncsi lennék az adatok alapján milyen észrevételeitek vannak, ha valahol hibát, vagy ellentmondást fedeznétek fel, kérlek szóljatok.