Vysvětlení dynamického rozsahu

Pokud se řekne „dynamický rozsah“, mnoho lidí si rychle vybaví HDR neboli „vysoký dynamický rozsah“. Vzhledem k tomu, že tento termín a technika jsou ve světě fotografie tak populární, málokdy se uvažuje o tom, co to vlastně dynamický rozsah je, natož proč byste měli chtít, aby byl „vysoký“. Stručně řečeno, dynamický rozsah popisuje měření mezi maximálními a minimálními hodnotami. Ačkoli to není specifické pro fotografii, v tomto článku o dynamickém rozsahu ve fotografii můžeme dynamický rozsah interpretovat jako měření mezi nejbělejší bílou a nejčernější černou v obraze nebo nejnižší a nejvyšší hodnotou hustoty a jasu.

Nahoře: Plně tonální přechod černé do bílé.

Než se ponoříme příliš hluboko, uvažujme černobílý gradient: plynulý přechod od černé k bílé se zdánlivě nesčetnými odstíny šedi mezi nejčernějšími a nejbělejšími hodnotami gradientu. Nyní si s tímto plně tónovým gradientem v mysli zkuste představit plynulý gradient, který přechází z tmavě šedé do světle šedé. Rozsah šedých tónů je bez černých a bílých bodů mnohem omezenější, a proto je dynamický rozsah kratší. Snadněji to poznáte tak, že kontrast mezi maximálními a minimálními body na stupnici je mnohem větší na černobílém gradientu než na gradientu od šedé k šedé. Tento rozsah kontrastu, kromě většího počtu tónů mezi minimálními a maximálními hodnotami, představuje vyšší dynamický rozsah.

Nahoře: Gradient od šedé k šedé má kratší dynamický rozsah.

To je pro fotografii důležité především proto, že naše záznamová média, ať už jde o digitální snímač, svitek filmu, digitální soubor nebo výtisk, nemohou vnímat stejný dynamický rozsah jako naše oči. Bez ohledu na to, jak široká se tato tonální škála na fotografickém snímku jeví, je určitým způsobem zkrácena a kompenzuje nedostatek absolutní hodnoty bílé nebo černé. Vytištěná fotografie nemůže být bělejší než bílá barva papíru nebo tmavší než barva na papíře. Stejně tak digitální nebo filmový obraz může zaznamenat pouze tolik detailů mezi nejtmavšími stíny scény a nejjasnějšími světly a nakonec bude tóny na konci této škály vykreslovat jako efektivní černou nebo bílou jednoduše proto, že není k dispozici dostatek detailů. Každé médium má svůj vlastní dynamický rozsah a často je cílem rozšířit rozsah tónů mezi maximálními a minimálními hodnotami, aby vznikl plnější obraz, podobný gradientu, který probíhá od čistě černé po čistě bílou.

Tato schopnost vytvořit širší rozsah tónů nebo mít k dispozici větší rozsah tónů mezi černou a bílou barvou média je to, co se hledá při porovnávání dynamického rozsahu různých fotoaparátů, filmů, papírů nebo téměř jakéhokoli druhu omezení, které se uplatňuje při vytváření fotografie.

V praktickém smyslu je dynamický rozsah nejefektivněji využíván a patrný při práci ve scénách s velkým přirozeným kontrastem. Případy, kde se vyskytují světlé prvky a stíny, jsou nejobtížněji fotografovatelné kvůli nemožnosti zaznamenat detaily v obou oblastech obrazu a často bude nutné učinit kompromis pro kontrolu stínů nebo světel. Fotoaparáty s větším dynamickým rozsahem měřeným v krocích zachovají detaily ve větší míře než fotoaparáty, jejichž dynamický rozsah je menší. Pokud je například scéna měřena se světly při EV (expoziční hodnota) 12 a stíny při EV 1, je rozdíl ve světlech a stínech 12 stupňů a fotoaparát s dynamickým rozsahem 12 stupňů by musel být použit k zaznamenání detailů ve všech částech snímku bez ořezu (nemožnost vykreslit detaily v důsledku hodnoty expozice, která je mimo záznamová omezení média). Zřídkakdy se udávají nebo jsou zcela přesné údaje o dynamickém rozsahu fotoaparátů; obecně však lze předpokládat, že fotoaparáty s většími fotopřístroji nebo s větší velikostí pixelů či roztečí pixelů budou mít schopnost zaznamenat větší dynamický rozsah. Větší snímače a nižší rozlišení mohou být indikátorem většího fotositu: větší snímače budou mít prostor pro větší fotosity a snímače s nižším rozlišením umožní větší fotosit než snímače s vyšším rozlišením. Větší fotosnímky umožňují zachytit více světla a následně zaznamenat více detailů a vyšší kontrastní poměr.

Nahoře: Složený snímek HDR. Dole: Samostatné fotografie, které vytvářejí složený snímek.

Aniž bychom se dále pouštěli do vědeckých úvah, existuje několik užitečných tipů, jak rozšířit efektivní dynamický rozsah snímku, abyste opticky rozšířili rozsah tónů, které jste schopni zaznamenat, a zabránili ztrátě detailů ve světlech a stínech.

Jak již bylo zmíněno, snímání s vysokým dynamickým rozsahem (HDR) je technika, kterou mnozí používají k získání většího množství detailů ve světlech a stínech scény nad rámec toho, co lze zaznamenat jedinou expozicí. Použijeme-li předchozí příklad jako výchozí bod, pak pokud má scéna rozsah expozičních hodnot 12 stupňů a víte, že váš fotoaparát může pohodlně zaznamenat rozsah 10 stupňů, ztrácíte nyní jeden stupeň detailů ve vysoké i nízké oblasti, nebo dva stupně v jedné či druhé oblasti, v závislosti na vašem expozičním zkreslení. Chcete-li tuto skutečnost kompenzovat pomocí HDR, zaznamenáte tři po sobě jdoucí expozice s různým nastavením expozice, abyste zajistili záznam detailů nejtmavších stínů a nejjasnějších světel. Například pokud je vaše základní expozice f/5,6 při 1/60 s, zaznamenali byste také expozice f/5,6 při 1/30 s a f/5,6 při 1/125 s. To by znamenalo, že byste měli zaznamenat i expozici f/5,6 při 1/60 s. V postprodukci byste pak tyto tři snímky sloučili do jednoho snímku, přičemž byste vzali detaily stínů z expozice 1/30 sekundy, světla z expozice 1/125 sekundy a zprůměrovali střední tóny mezi těmito třemi expozicemi, abyste efektivně vytvořili snímek s 12stupňovým rozsahem expozičních hodnot.

Alternativní a tradičnější metodou pro kontrolu expozice a prodloužení dynamického rozsahu je použití odstupňovaných filtrů neutrální hustoty. Konstrukce filtru s odstupňovanou neutrální hustotou, který je oblíbený mezi krajinářskými fotografy a těmi, kteří běžně fotografují velké plochy oblohy, umožňuje získat plnou expozici na zastíněném popředí scény, aniž by se jasná obloha stala zcela bílou. Konstrukce těchto filtrů umisťuje část neutrální hustoty na jeden okraj filtru, zatímco zbývající polovina zůstává zcela čirá. Odtud zaznamenáte expozici jako obvykle pro popředí a necháte hustotu kontrolovat světla oblohy, čímž získáte výsledný snímek se zvýšeným dynamickým rozsahem a plnými detaily v obou kontrastních oblastech scény.

Několik dalších praktických příkladů, které se často objevují a souvisejí s dynamickým rozsahem, jsou pojmy Dmax a Dmin a jejich vztah ke skenovacím a tiskovým aplikacím a také k fotografování na film. I když jsou tyto termíny použitelné i pro digitální fotografii, týkají se především nejhlubšího měřitelného černého bodu tisku, filmu nebo skenování. Příkladem zjištění Dmax je vzít kus fotografického papíru, vystavit jej pokojovému světlu a vyvolat. Po vyvolání bude papír zcela černý a tato měřitelná „čerň“ je Dmax pro dané médium. Dmin je opak a je to měřitelná plocha papíru, která nebyla vystavena žádné expozici (tj. bílý papír nebo to, co se běžně označuje jako základ + mlha). Dmax a Dmin jsou portmanteau pro Density + Maximum nebo Density + Minimum a týkají se optické hustoty, kterou je médium schopno zaznamenat. Pokud jde o digitální tisk, hodnota Dmax se běžně udává u skenerů a vztahuje se k nejtmavší části tisku nebo filmu, ze které skener ještě dokáže získat detaily, a čím vyšší číslo, tím lepší. Hodnoty hustoty se měří v logaritmické stupnici se základem 10, což znamená, že skener s hodnotou Dmax 3,0 (kontrastní poměr 1000:1) je schopen zaznamenat 10krát více detailů než skener s hodnotou Dmax 2,0 (kontrastní poměr 100:1).

Toto je podobné dynamickému rozsahu vyjádřenému ve stopách, kde hodnoty expozice kolem 0 představují Dmax scény a EV +15 se vztahují k Dmin. Rozdíl mezi těmito dvěma hodnotami je ve skutečnosti dynamický rozsah, přičemž větší rozdíl se rovná delšímu dynamickému rozsahu.

Všechny snímky © Tim Cooper

Dynamický rozsah je často přehlíženým aspektem fotografie, zejména kvůli tomu, že není snadné nebo vždy možné jej kontrolovat. Často dochází k tvůrčím rozhodnutím, která popírají touhu po plně kontrolovaném rozsahu tónů s cílem upřednostnit estetiku vysokých nebo nízkých tónů, a na druhou stranu si mnozí fotografové zdánlivý dynamický rozsah velmi uvědomují a vynakládají velké úsilí, aby do snímku stlačili co nejvíce stupňů a co nejvíce detailů. Bez ohledu na tvůrčí cestu vám porozumění vašemu fotoaparátu, filmu nebo médiu pro sdílení umožní pracovat v mezích jeho dynamického rozsahu nebo hledat alternativy, jak tento rozsah rozšířit.

Chcete-li se podívat na video s Timem Cooperem, který hovoří o HDR fotografii, klikněte zde. Další video, na kterém Cooper diskutuje o realistické HDR fotografii, naleznete zde.

Napsat komentář