Динамический диапазон

 Прайс-лист | Вакансии | Про нас | Нам доверяют | Контакты

Способность сканера считывать информацию во всем диапазоне от самых темных участков до самых светлых называется динамическим диапазоном. Существует множество видов фотографий, для которых вам, скорее всего, понадобится расширенный динамический диапазон. Может оказаться так, что люди, одетые в темные одежды, будут стоять на темном фоне, или же это будет фотография заката с важными деталями на переднем плане, или просто изображение с важными деталями в самой темной тени, как показано на рис. 3.1.

ОСТОРОЖНО, ОПАСНОСТЬ!

Динамический диапазон — это одна из тех спецификаций, которые продавцы сканеров стремятся преувеличить. На самом деле некоторые сканеры, заявляющие поддержку 36 бит цвета, в действительности не могут воспринимать никакой дополнительной информации (несмотря на то, что их динамическим диапазоном объявляется равным 3,4; 4,8 или другому подобному значению). Эти заявления рассчитаны на среднестатистического покупателя, не знающего о том, что означают эти цифры, и не понимающего, что не существует стандартного определения "битовой глубины" или "насыщенности цвета" по отношению к динамическому диапазону сканера и что многие сканеры с заявленной большой насыщенностью цвета, по сути, не могут дать обещанного. Дальше в этом разделе я объясню, как преувеличивается величина динамического диапазона.

В мире сканеров существует способ измерения динамического диапазона, но, как вы скоро поймете, он не дает хороших результатов. Динамический диапазон можно описать как отношение, указывающее на взаимосвязь между самым светлым участком изображения, который может записать сканер, и самым темным участком, который он способен зарегистрировать. Эта взаимосвязь логарифмическая, такая же шкала используется для измерения силы землетрясений, ураганов и других природных катаклизмов. Таким образом динамический диапазон выражается в единицах плотности D, где значение 3,0 в десять раз больше, чем 2,0.

Расчет D, как и любого другого отношения, требует двух составляющих. Их обычно обозначают Dmin (минимальная плотность, или самые яркие участки пленки) и Дпах (максимальная плотность, или самые темные участки пленки). Если вы занимаетесь фотографией, то вам, вероятно, приходилось слышать эти термины раньше, применимо к самым светлым и темным эффективным участкам фотопленки.

Динамический диапазон начинает играть роль тогда, когда аналоговый сигнал преобразуется в цифровой вид. У самой схемы аналого-цифрового преобразователя есть свой динамический диапазон, который устанавливает верхнюю границу количества информации, которое может быть преобразовано. Например, для 8-битового аналого-цифрового преобразователя, самому темному сигналу, который может быть зарегистрирован, присваивается значение 1, а самому яркому — значение 255. Это эквивалентно максимально возможному динамическому диапазону 2,4 (что не очень много).

Именно теперь становится важным значение насыщенности цвета. Десятибитовый аналого-цифровой преобразователь (для получения 30-битовой насыщенности цвета) может дать максимальный динамический диапазон в 3,0, а если дополнить процесс аналого-цифрового преобразования до 12 или 16 бит, теоретический максимальный динамический диапазон вырастет до значений D = 3,6 и 4,8 соответственно. Напомним, что эта шкала логарифмическая, поэтому динамический диапазон со значением 4,8 во много раз больше, чем динамический диапазон 3,6.

Из этих цифр можно предположить, что схема аналого-цифрового преобразования работает превосходно, а сигнал не содержит никакого шума, с которым нужно бороться.

При разработке сканера основное внимание всегда уделяется значениям Dmax (темным), поскольку регистрация значений Dmin (светлых) не настолько сложна — освещение, проникающее через самые светлые участки пленки, дает не больше света, чем то количество, которое может обработать сканер. Очевидно, что желаемого легко добиться, просто ограничив яркость источника освещения.

Темные сигналы (Dmax) зафиксировать намного сложнее. Слабые сигналы нельзя повысить, просто усилив их, поскольку при этом возрастет не только сам сигнал, но и фоновый шум. Все сенсоры производят какой-то шум, величина которого зависит от коэффициента усиления и других факторов, например температуры сенсора (во время работы сенсор нагревается, производя больше шумов). Поэтому чем выше динамический диапазон сканера, тем больше информации он может считать с самых темных участков слайда или негатива.

Расширенный динамический диапазон не особенно полезен при сканировании фотоснимков, поскольку самые светлые из белых участков на фотоснимках не отражают много света, а самые темные участки на отпечатках, содержащие какие-то детали, редко имеют Dmax больше 2,0. Совершенно иные проблемы возникают с цветными диапозитивами, которые позволяют легко различать детали при Dmax, достигающем значения 3,5 или 4,0. Помните, для сканирования диапозитивов вам понадобится как можно больший динамический диапазон.

К сожалению, по спецификациям, предлагаемым продавцами, нельзя определить истинный динамический диапазон сканера. Большинство из них просто приводят значение максимального из возможных динамических диапазонов. Это означает, что динамический диапазон сканера с 16-битовым аналого-цифровым преобразователем будет провозглашаться равным 4,8. Сканер с 12-битовым аналого-цифровым преобразователем будет рекламироваться, как имеющий динамический диапазон 3,6. На практике, учитывая шум, который накапливается в процессе аналого-цифрового преобразования, динамический диапазон таких сканеров вряд ли превышает значение 2,8 или 3,6, что бы там ни говорили продавцы. Даже у дорогих барабанных сканеров, в которых используются практически не вносящие шумов фотоумножители, динамический диапазон не превышает значения 4,0. Радует только то, что значений от 2,8 до 3,6, скорее всего, будет вполне достаточно для решения практически любых задач.

Самое интересное в мошенничестве с величиной динамического диапазона сканеров то, что самый лучший показатель степени восприятия сканером информации, может заключаться в отношении сигнал/шум. Данный параметр определяет, какая доля отсканированной информации теряется из-за шумов во время процесса аналого-цифрового преобразования. Ни один продавец настольных сканеров не афиширует спецификации сигнал/шум (интересно, почему?), а эта информация, будь она доступна, скорее всего, была бы не очень утешительной. Именно поэтому способов манипуляции с этими данными существует так же много, как и способов мошенничества с информацией о динамическом диапазоне. Например, при какой температуре рассчитывалось заявленное отношение сигнал/шум? Чем горячее сенсор, тем больше шума он создает. Можете быть уверены, что каждый продавец, предоставляющий такую информацию, измеряет шум, когда сканер находится в холодильнике. (Впрочем, тепловой шум — это не единственный вид производимого шума; шум может возникать и математически во время процесса преобразования изображения из аналогового в цифровой вид.)

При использовании материалов этой страницы, прямая гиперссылка на нее обязательна

© 2008-2021 ScanKiev.com.ua