Уважаемые друзья, большое спасибо вам за вопросы, замечания и дополнения в комментариях. Я их внимательно читаю и принимаю к сведению. Особенно благодарен тем, кто упрекает меня в незнании устройств кинокамер или цифровых фотоаппаратов. Такие сообщения я время от времени комментирую, ведь это даёт мне лишний раз блеснуть не столько своими познаниями, сколь педагогическим умением сложные и непонятные вещи объяснять доступным языком.
Вот и на этот раз, я возьму сообщение с претензиями в мой адрес - в незнании цифровой фотографии - и объясню "на пальцах", что же мне ставит в упрёк комментатор. А после этого покажу, что данный автор путает два совершенно разных понятия, полагая, что это одно и то же - "динамический диапазон" и "глубину цвета". Или говоря другими словами, он не отличает "Гоголя от Гегеля". Вот представьте, пишу я статью про "Мёртвые души" Гоголя, а комментатор упрекает меня в том, что я "не очень хорошо знаком" с философией Гегеля.
Перейдём же от вступления к делу. В предыдущей статье, № 258, мы обсуждали вопрос, каким должно получаться небо Марса на фотоснимках. И основная мысль моя была в том, что фотоаппарат "видит" не так, как глаз. И если глаз человека увидит сияние марсианской атмосферы (а это, как и на Земле, можно увидеть только днём), то фотоаппарат такой слабый свет не отличит от черноты космоса.
Дело в том, что атмосфера Марса сильно разрежена, давление у поверхности в 162 раза меньше, чем на Земле на уровне моря, поэтому слой марсианской атмосферы очень слабо рассеивает свет. С точки зрения физики, яркость марсианской атмосферы должна быть в 140 раз меньше яркости земного голубого неба.
Очутившись на Марсе, глаз человека увидит марсианскую атмосферу в виде легкого голубоватого (или фиолетового) свечения, ведь у глаза большой динамический диапазон, глаз способен воспринять очень большой интервал яркостей. Но для цифрового фотоаппарата яркость марсианского неба настолько мала (в 140 раз меньше земного), что цифровой фотоаппарат, у которого динамический диапазон всего 1:64, вообще не заметит такое небо, оно будет просто чёрным.
В прошлой статье мы приводили примеры "динамического диапазона" глаза и фотоаппарата. Интервал от чёрного до белого, который способен видеть глаз, очень большой. Глаз без проблем видит интервал яркостей в 13 ступеней. Например, затенённый участок на чёрном кожаном кресле (кадр слева) - это 3-й канал EV. А на белых облаках (кадр справа) стрелка яркомера показывает 16-й канал.
Разница между этими двумя замерами - 13 ступеней. Посчитаем, во сколько раз отличаются эти объекты по яркости.
1 ступень, разница между значением "3" и "4" - это изменение яркости в 2 раза. Разница между "4" и "5" - ещё в 2 раза, между "5" и "6" - ещё в 2 раза. В результате получается 13 удвоений: 2 х 2 х 2 х 2 х 2 х 2 х 2 х 2 х 2 х 2 х 2 х 2 х 2 = 8192. Другими словами, яркость облаков в 8 тысяч раз больше яркости участка чёрного кресла.
Глаз без труда различает по яркости даже больше 13 ступеней, например, 15 ступеней. Это разница в 32 тысячи раз - вот такая большая "широта" у глаза. ("Широта" и "динамический диапазон" - это одно и то же, просто первый термин применяется к плёночным процессам, а второй термин - к цифровым.)
У цифрового фотоаппарата "динамический диапазон" (т.е. широта) очень маленький, всего 1:32 -1:64. Поэтому если по экспозиции кадр выставляется на марсианский пейзаж, освещённый солнцем (чтобы он был хорошо проэкспонирован), марсианское небо по яркости выходит за нижнюю границу динамического диапазона, и фотоаппаратом не воспроизводится. На фотоснимках небо Марса должно быть просто чёрным!
Вы заметили, что говоря о замерах яркости, мы употребили слово "канал"? Надеюсь, никому не пришла в голову мысль, что мы ведём речь о каналах, которые на Марсе в 1877 году обнаружил Скипарелли (ошибочно)? И мы не ведём речь о телевизионных каналах, которые дома вы переключаете пультом дистанционного управления? Мы говорим о замерах яркости и называем канал, который показывает яркомер. Просто есть такое слово "канал", и этим словом удобно пользоваться в разных случаях и в разных ситуациях.
Вот пример использования слова "канал" в Фотошопе: раскладка изображения на три канала - красный, зелёный и синий.
Мы специально так подробно остановились на использовании слова "канал", потому что тот, кто упрекнул меня в непонимании динамического диапазона цифровых камер, споткнулся именно на этом. Вместо каналов яркости, о которых шла речь в статье, он стал мне рассказывать про RGB-каналы Фотошопа.
Читаем первую строчку: "У хороших камер 14 бит на канал".
Как вы думаете, о чём идёт речь? Подскажу: речь идёт о глубине цвета RGB-каналов, о глубине квантования. Расскажу чуть поподробнее.
Как вы знаете, любой цвет на мониторе (или на матрице фотоаппарата) образуется из трёх цветных точек. Если поднести сильное увеличительное стекло к монитору и сделать снимок в режиме "макро", то можно увидеть эти цветные точки, RGB-пикселы.
У нас три канала - красный, зелёный и синий. Однако, прежде чем обсуждать, что такое "14 бит на канал", давайте начнём с одного бита на канал.
Итак, представьте, что ваш ребёнок только пошёл в школу и любит рисовать. Вы купили ему альбом и фломастеры. И купили сначала три фломастера.
Ребёнок взял, допустим, зелёный фломастер. На белом листе бумаги он может им что-то нарисовать, провести какую-то линию, а может не провести. Есть два варианта: либо есть на белом листе бумаги зелёная краска, либо её нет. Это и есть глубина цвета 1 бит на канал. 1 бит означает 2 в первой степени, т.е. два - два варианта. Пока у нас всего три фломастера, у нас по одному биту на канал, по два варианта на каждый канал (есть краска - нет краски).
Может ли ребёнок нарисовать какую-нибудь картинку, используя всего три фломастера (по 1-му биту на канал)? Ну, конечно, может.
Но потом вы решили вместо одного зелёного купить ребёнку 3 зелёных фломастера разных по светлоте.
Теперь у него появились 4 варианта: 3 варианта зелёного цвета и белый фон. Это глубина цвета два бита (2 во второй степени - четыре). Вместо локальных цветов теперь можно изобразить оттенки зелёного цвета. Точно также вы купили 3 красных фломастера и 3 синих. Это означает, что у вас глубина цвета по 2 бита на каждый канал. Сочетая разные по светлоте краски RGB, теперь можно получить другие цвета и оттенки.
Но вам этого показалось мало, и вы купили 7 разных по светлоте оттенков зеленого цвета. Для тёмных цветов - один зелёный, для светлых - другой зелёный. Вместе с белым листом получается 8 градаций цвета на канал.
Теперь это 3 бита на канал (2 в третьей степени = 8). И вот у вас уже 8 оттенков зелёного цвета, 8 оттенков красного и 8 оттенков синего. Их комбинации дают уже 512 вариантов разных цветов. Но вам показалось, что и этого мало, и что нужно большее количество полутонов.
В конце концов дошли до 8 бит на канал. 2 в 8-й степени - это 256 вариантов цвета, от самого светлого до самого тёмного. Цветные точки на мониторе могут становиться более тёмными или более светлыми. 256 вариантов синего цвета, 256 вариантов зелёного цвета и 256 вариантов красного цвета. Их перемножение теоретически даёт 16 миллионов вариантов цветовых оттенков.
В Госфильмофонде сейчас сканируют изображения с негативов с глубиной цвета 10 бит, т.е. 1024 оттенка цвета на каждый канал.
Вот уже много лет Фотошоп работает с 8-битными изображениями. И чаще всего пользователи хранят свои снимки с глубиной цвета именно 8 бит. Но вы по желанию можете изменить количество градаций цвета. Вот как, например, выглядит изображение с 256 индексированными цветами и с 16.
А теперь скажите, глубина цвета 8 бит, 10 бит или 14 бит, она имеет какое-то отношение к вопросу, который мы обсуждали в статье № 258 - о динамическом диапазоне цифрового фотоаппарата? Конечно, нет. Это разные вещи.
А вот автор комментария думает, что "динамический диапазон" и "глубина цвета" - это одно и то же. В скобках он приписывает странную фразу "контраст 1:16000". Что он хотел этим сказать о глубине цвета? Или он в скобках хотел сказать что-то другое?
Кроме того, он задаётся вопросом - как изображение с глубиной цвета 14 бит будет выглядеть на 6-битном мониторе? Поможем ему разобраться? Наверняка среди вас есть те, кто хорошо разбирается в вопросах квантования цвета. А такая ситуация, действительно, в жизни встречается.
*
С вами был кинооператор Л.Коновалов. До новых встреч!