Al comparar el rango dinámico del sensor, ¿en qué se basan esos números?


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Los EV de rango dinámico están en línea todo el tiempo y tengo la sensación de que a) no están en la misma 'escala' yb) son engañosos en lo que indican, así que espero que alguien pueda aclararlo.

Cuestión de escala: los fabricantes de carrocerías MF a menudo citan valores DR en el rango de 12-14 EV mientras que los números para cuerpos de 35 mm están en el rango de 5-6 EV, estos obviamente no pueden ser la misma 'escala' ya que DxO publica que MF y Los cuerpos de 35 mm tienen valores similares: (12-14 EV) .

Pregunta de wtf: Entonces, ¿qué miden exactamente esas dos medidas diferentes? ¿Es esta la indicación de dónde puede todavía encontrar detalles en el EV más alto y más bajo o dónde están los datos 'útiles'? Si creara una escena y midiera el EV más brillante a +6 y el EV más bajo a -6, ¿podría discernir los detalles en toda la fotografía o solo notaría los detalles entre +3 y -3?

EDITAR: Además, para una cámara con un DR de 12 frente a un DR de 14, ¿qué significa exactamente eso en términos del mundo real?

Respuestas:


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El problema es que el rango dinámico es subjetivo, ya que la definición de rango dinámico (al menos en términos de sensores) es la diferencia entre los detalles más brillantes y más oscuros que el sensor puede registrar.

El valor más brillante que un sensor puede registrar se encuentra fácilmente al observar en qué punto las fotositas del sensor se saturan y, por lo tanto, no puede registrar ninguna información adicional. El rango dinámico finalmente se reduce a qué punto todos los detalles discernibles se pierden por el ruido.

El sitio de evaluación comparativa DXO-mark define el rango dinámico como la diferencia entre la saturación de las fotositas y el punto en el que la relación señal / ruido alcanza 1: 1, que es donde la señal y el ruido son iguales. Es cuestionable si algún detalle real es visible cuando la SNR es tan mala, sin embargo, es una figura conveniente de usar y fácil de medir. Puede leer sobre sus definiciones y procedimiento de prueba aquí:

DPreview también mide DR de manera similar al encontrar el punto de saturación y luego oscurecer la imagen hasta que el ruido alcance un cierto nivel, pero a pesar de dedicar una página completa sobre el tema, no mencionan qué figura de ruido consideran que es el límite del rango dinámico!

Dado que sus puntajes DR son más bajos que la marca DXO, supongo que son un poco estrictos y adoptan una señal más baja al umbral de ruido. En cuanto al 5-6 EV DR indicado para cuerpos de 35 mm, esa cifra probablemente será una evaluación cualitativa por fotógrafos con una visión más conservadora de lo que es un nivel de detalle aceptable. Es poco probable que los fotógrafos clasifiquen como "utilizables" la cantidad marginal de detalles de sombras que puede detectar un programa de computadora. Sin embargo, al comparar muchos sensores, debe tener una medida cuantitativa de a qué nivel de luz se pierde el detalle para que se use la relación señal / ruido.


Mientras estamos en el tema del rango dinámico, vale la pena señalar que el rango dinámico [medido] de un sensor con buena luz será mayor que el rango dinámico con poca luz. Esto es simplemente el resultado del hecho de que la DR está determinada por el ruido de las sombras, ya que el ruido aumenta y la DR disminuye.

Sin embargo, existen múltiples fuentes de ruido, en el buen ruido de la luz en las sombras se debe principalmente a la electrónica, mientras que en el ruido de poca luz se origina principalmente de la naturaleza discreta de la luz (llamado ruido de fotones). Las cámaras compactas de sensores pequeños con buena electrónica tendrán un rango dinámico muy respetable con buena luz. Es solo cuando los niveles de luz caen que la capacidad de los sensores grandes para capturar más fotones les da una ventaja cuando se trata de DR.


Entonces, ¿cuál es el rango EV '5-6' que se usa a menudo al comparar cámaras de 35 mm?
Shizam

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@Shizam He actualizado mi respuesta, básicamente creo que el resultado de 5-6 EV se basa en una evaluación cualitativa realizada por fotógrafos en lugar de una medición por software.
Matt Grum el

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Creo que es importante hacer la distinción entre lo que es física / matemáticamente posible y lo que se puede usar en el mundo real. Un sensor puede tener un rango dinámico de 14 EV entre el nivel medible útil más oscuro y el nivel más brillante a la máxima saturación. ¿Con qué frecuencia podrá usar hasta el último pedazo de ese DR? En el mundo real, cuando se tiene en cuenta un ISO más alto, la necesidad de cierto margen de maniobra y la inexactitud de los histogramas en la cámara, incluso con ETTR, esa cámara 14EV probablemente ofrece 8-10 paradas funcionales utilizables de DR.
jrista

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@ Shizam: Sí, por eso creo que tu pregunta es tan importante. Hay muchas medidas "científicas" que podemos hacer con sensores digitales que emitirán un número como 12EV. Pero si eso no se correlaciona con el uso en el mundo real, ese número es inútil. Creo que un número más valioso sería "paradas del mundo real de RD". Puede ser un poco más subjetivo, pero los humanos destacan en la subjetividad. ;)
jrista

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@jrista, el valor del número DR depende del uso previsto. Si desea comparar sensores, un número, como el utilizado por DXO, es apropiado porque no tiene subjetividad. Esto es lo que hace DXO para que sea adecuado para ellos. Tienes razón en que nosotros, como fotógrafos, necesitamos valores diferentes. Evito los blancos saturados en mis fotos y evito el ruido en negros profundos. En efecto, estoy obteniendo un DR más bajo, pero ¿mi número estaría de acuerdo con el tuyo?
labnut

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Jrista dijo:

Ahora, si alguien puede llegar a una prueba consistente y razonablemente precisa que pueda proporcionar a los fotógrafos del mundo real una idea del mundo real de cuánto DR pueden realmente sacar de su cámara.

Mi publicación responde a la pregunta de Jrista y espero que arroje algo de luz sobre la pregunta original de Shizam. Estas pruebas representan lo que realmente puede lograr en condiciones reales con su cámara. Hice estas pruebas a ISO 200 ya que esa es la velocidad con la que normalmente trabajo.

Puede hacerlo usted mismo con bastante precisión sin gastar dinero. Las instrucciones siguen debajo del gráfico.

Aquí está el resultado de una prueba que hice yo mismo. Interpreto que esto significa que, en condiciones prácticas, con mi cámara, a ISO 200, puedo obtener un rango dinámico de 8 EV. DxO da un resultado de 10 EV mientras que DPReview da un resultado de 8.4 EV (todo a ISO 200).

También es útil observar los niveles de ruido; consulte este procedimiento para medir los niveles de ruido .

ingrese la descripción de la imagen aquí

El procedimiento resumido es este:

  • use una pared blanca uniforme (o superficie similar) como objetivo.
  • pon tu cámara en un trípode.
  • tome una foto para obtener su exposición inicial. Todas sus fotos deben tomarse en modo RAW. Deberías obtener una imagen gris medio.
  • ahora configure su cámara para exposición manual.
  • tome una serie de fotos en pasos EV decrecientes hasta que tenga negro puro, agregue una por si acaso. Probablemente necesitará al menos seis fotos.
  • tome una serie de fotos en paradas EV cada vez mayores hasta que tenga blanco puro. Agregue uno por si acaso. Probablemente necesitará al menos seis fotos.

Ahora que tiene sus fotos, las analizará de la siguiente manera

  • abra el primero en Ufraw (o un convertidor RAW similar)
  • establezca la exposición en el valor predeterminado, la curva de entrada en lineal, la curva de salida en lineal, elija sin perfil, elija el balance de blancos manual y ajústelo en neutral.
  • En el histograma en vivo, verá los niveles promedio de RGB para toda la imagen. Tome el promedio de los valores RGB y úselo como el brillo promedio de la imagen.
  • repetir para todas las fotos en este conjunto
  • ahora tendrá conjuntos de valores EV relativos emparejados con valores de brillo promedio.
  • trazarlos en un gráfico como he hecho anteriormente.
  • Esto dará una indicación precisa del rango dinámico.

Las principales limitaciones en la precisión de este procedimiento es la precisión de la velocidad de obturación y la apertura. Verá este efecto como pequeñas desviaciones de una curva ideal. Para una mejor resolución, puede hacer la prueba a intervalos de media parada.

Tome todas las fotos en un tiempo lo suficientemente corto como para que los cambios en la luz ambiental no tengan efecto.

La forma estándar de probar el rango dinámico de su cámara es usar la cuña escalonada Stouffer .
Puedes ver su lista de precios aquí .


Ah! Muchas gracias por la técnica! Esto es lo que considero DR en el mundo real, y un valor en el que un fotógrafo puede confiar en el campo.
jrista
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