ダイナミックレンジの説明

「ダイナミックレンジ」というと、多くの人はすぐにHDR、つまり「ハイダイナミックレンジ」を思い浮かべることでしょう。 この用語と手法は、写真の世界では非常に一般的ですが、ダイナミック レンジが実際に何であるか、また、なぜ「高」であることが望ましいかについては、ほとんど考慮されることがありません。 簡単に言えば、ダイナミックレンジは最大値と最小値の間の測定値を記述しています。 写真に特化したものではありませんが、写真のダイナミックレンジに関するこの記事では、ダイナミックレンジを、画像内の最も白い白と最も黒い黒、または密度と輝度の最低値と最高値の間の測定値と解釈します

上図。 完全に階調のある黒から白へのグラデーション。

上図。 グレーからグレーのグラデーションは、ダイナミックレンジが短くなります。

これは写真にとって重要なことで、主に、記録媒体がデジタル センサー、フィルムのロール、デジタル ファイル、またはプリントであろうと、私たちの目が知覚できるのと同じダイナミック レンジを知覚することができないという事実が原因です。 写真画像上でその階調スケールがどんなに広く見えても、何らかの方法で切り捨てられ、白や黒の絶対値の欠如を補っているのです。 プリントされた写真は、紙の白よりも白く、紙の上のインクよりも濃くなることはあり得ません。 同じように、デジタルやフィルムベースの画像は、シーンの最も暗いシャドウと最も明るいハイライトの間のディテールしか記録できず、最終的にはこのスケールの端にある色調は、利用できるディテールが十分でないため、有効な黒または白としてレンダリングされることになるのです。 各メディアには独自のダイナミックレンジがあり、多くの場合、最大値と最小値の間にある色調の範囲を広げて、真っ黒から真っ白までのグラデーションに似た、より充実感のある画像を作成することが目標になります。

異なるカメラ、フィルム、用紙、または写真を作るときに適用されるほぼすべての種類の制約のダイナミックレンジを比較するときに求められるのは、より広い範囲のトーンを生成する能力、または媒体の黒と白の間でより大きな範囲のトーンを利用できる能力です。 明るい部分と影がある場合は、画像の両方の領域の詳細を記録することができないため、撮影が最も難しく、多くの場合、影またはハイライトを制御するために妥協しなければならない。 ストップ単位で表されるダイナミックレンジが大きいカメラは、ダイナミックレンジが小さいカメラよりもディテールを保持できます。 例えば、ハイライトをEV(露出値)12、シャドーをEV1で測光した場合、ハイライトとシャドーで12段分の差があり、クリッピング(露出値がメディアの記録限界を超えてしまい、細部を表現できないこと)なく画像のすべての部分で細部を記録するには、12段分のダイナミックレンジを持つカメラを使用する必要があるのです。 カメラのダイナミックレンジの測定値が提示されたり、完全に正確であることは稀ですが、一般的な経験則として、より大きな受光素子、またはより大きなピクセルサイズやピクセルピッチを持つカメラは、より大きなダイナミックレンジを記録する能力を持つと仮定することができます。 センサーが大きく、解像度が低ければ、より大きな受光素子を搭載することができ、解像度が低ければ、より大きな受光素子を搭載することができるのです。 より大きな光源は、より多くの光を集めることができ、その結果、より詳細でより高いコントラスト比を記録することができるのです。 HDR合成画像。 下図。

さらに科学的な道を進むのではなく、画像の有効ダイナミックレンジを広げ、記録できるトーンの範囲を視覚的に広げ、ハイライトとシャドウの詳細が失われないための、いくつかの便利なヒントを紹介します。

最初に述べたように、ハイダイナミックレンジ(HDR)画像は、1回の露出で記録できる範囲を超え、シーンのハイライトとシャドウの詳細を得るために、多くの人が使用するテクニックです。 先ほどの例で言うと、あるシーンの露出値が12ストップで、カメラが10ストップの範囲を快適に記録できることがわかっている場合、露出の偏りによって、高域と低域の両方で1ストップ、またはどちらかの領域で2ストップのディテールを失っていることになります。 HDRでこれを補うには、最も暗いシャドウと最も明るいハイライトのディテールが記録されるように、異なる露出設定で3回の連続露光を記録します。 例えば、1/60秒でF5.6の露出を基本として、1/30秒でF5.6、1/125秒でF5.6の露出を記録するのです。 ポストプロダクションでは、1/30秒の露出からシャドウのディテールを、1/125秒の露出からハイライトを、3つの露出の中間色を平均化して、これら3つの画像を1つのフレームに統合し、露出値の12ストップレンジを持つ画像を効果的に生成します。 風景写真家や空の広い範囲をよく撮影する人の間で好まれている累進的なニュートラル密度フィルターの設計により、明るい空が真っ白になることなく、シーンの影のある前景をフル露出にすることができます。 このフィルターのデザインは、フィルターの端にニュートラルデンシティを配置し、残りの半分を完全にクリアにするものです。 これにより、ダイナミックレンジが拡大し、シーンのコントラスト領域の両方でディテールが完全に再現された画像が得られます。 この用語はデジタル写真にも適用できますが、主にプリント、フィルム、またはスキャンの測定可能な最も深いブラックポイントに関連します。 Dmaxを求める例としては、写真用紙に室内光を当て、現像する方法があります。 現像後、紙は完全に黒くなり、この測定可能な「黒さ」がその媒体のDmaxとなります。 Dminはその逆で、露光を受けていない紙の測定可能な領域です(つまり、紙の白、または一般にベース+フォグと呼ばれるもの)。 DmaxとDminは、Density + MaximumまたはDensity + Minimumの合成語で、媒体が記録できる光学濃度に関連しています。 デジタルでは、スキャナーで記録できるプリントやフィルムの最も暗い部分をDmaxと呼び、数値が高いほど良好です。 密度値は 10 を底とする対数スケールで測定され、Dmax 3.0 (コントラスト比 1000:1) のスキャナーは、Dmax 2.0 (コントラスト比 100:1) のスキャナーの 10 倍の詳細を記録することができることを意味します。 これら2つの値の差が実質的なダイナミックレンジであり、差が大きいほどダイナミックレンジが長いことになります。 多くの場合、ハイキーまたはローキーの美学を好むために、完全に制御された色調の範囲を持つ欲求を否定する創造的な決定がなされます。一方、多くの写真家は見かけのダイナミックレンジを非常に意識し、できるだけ多くのストップとディテールを画像に圧縮するために多大な労力を費やします。 どのような創作活動であっても、カメラ、フィルム、または共有メディアを理解することで、そのダイナミックレンジの制限内で作業したり、ダイナミックレンジを拡大するための代替手段を探したりすることができます。 リアルなHDR写真について説明しているCooperの動画はこちら

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