1. admin

    admin Administrator Staff Member GÂY DỰNG

    Bài viết:
    8,977
    Nhận Likes:
    624
    Ratings:
    +676 / 15 / -27
    Dynamic range (gọi tắt là dải, không tìm được thuật ngữ tiếng Việt nào tương ứng) trong nhiếp ảnh mô tả tỉ lệ giữa cường độ ánh sáng lớn nhất và nhỏ nhất (tương ứng trắng và đen). Trong thực tế, không phải bao giờ cũng là trắng hoặc đen tuyệt đối, chỉ là mức độ khác nhau của cường độ nguồn sáng và đối tượng phản xạ. Do đó, khái niệm Dynamic Range trở nên phức tạp hơn, và phụ thuộc vào thiết bị chụp (máy ảnh, máy scan), thiết bị hiển thị (bản in hoặc máy tính), hoặc chính là đối tượng được chụp.
    all_imaging-chain.png
    Cũng như việc quản lý màu sắc, mỗi thiết bị trong chuỗi chụp và xử lý hình ảnh trên, có một khoảng Dynamic Range riêng của mình. Trong in ấn và trên màn hình máy tính, không có gì trắng hơn giấy trắng hay còn gọi là cường độ lớn nhất của điểm ảnh. Thực tế có một thiết bị khác mà không được hiển thị ở trên, đó chính là mắt người, mắt chúng ta cũng có một khoảng Dynamic Range khác. Dịch chuyển thông tin hình ảnh giữa những thiết bị khác nhau ảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh. Do đó mà khái niệm Dynamic Range là rất hữu ích để so sánh tương đối giữa cảnh thực tế, máy ảnh, hình ảnh trên máy tính và bản in cuối cùng.

    Ảnh hưởng của ánh sáng: Ánh sáng tới và Phản xạ

    Cường độ sáng có thể được mô tả bởi ánh sáng tới và ánh sáng phản xạ; cả hai đều đóng góp vào khoảng Dynamic Range của cảnh (xem thêm về Đo sáng và Phơi sáng).
    dr_fromreflect.jpg Phản xạ mạnh
    dr_fromincident.jpg Ánh sáng trực tiếp

    Cảnh với sự thay đổi lớn do ánh sáng phản xạ, chẳng hạn như cảnh có nhiều đối tượng màu đen và được ánh sáng phản xạ mạnh có thể có khoảng Dynamic Range rộng hơn so với ánh sáng tới như so sánh hai hình trên. Do đó sẽ có những cảnh dễ dàng vượt quá phạm vi Dynamic Range của máy ảnh.

    Đo chính xác cường độ ánh sáng, hoặc độ sáng (luminance), là khá quan trọng để đánh giá khoảng Dynamic Range. Ở đây chúng ta sử dụng thuật ngữ illuminance - chiếu sáng - để chỉ ánh sáng tới. Cả hai ánh sáng illuminance và cường độ độ được đo bằng đơn vị cd/m2 (candelas per square). Giá trị gần đúng của các nguồn sáng được hiển thị trên hình dưới đây.
    DR1.png
    Ở đây chúng ta thấy sự thay đổi rất lớn của ánh sáng tới, mặc dù biểu đồ trên đã được thu nhỏ đến 10 lần. Nếu một cảnh được chiếu sáng không đồng đều bởi cả ánh sáng mặt trời trực tiếp, điều này có thể tăng đáng để khoảng Dynamic Range.

    Máy ảnh số

    Mặc dù ý nghĩa của Dynamic Range của một cảnh đơn giản là tỉ lệ giữa vùng sáng nhất và tối nhất (tỉ lệ tương phản), nhưng định nghĩa của nó trở nên phức tạp hơn khi mô tả trên các thiết bị khác nhau như Máy ảnh số và máy Scan. Quay lại bài viết về cảm biến máy ảnh số để hiểu về việc ánh sáng được đo tại mỗi điểm trong một khoang như thế nào. Kích thước mỗi khoang, cách thức đo như thế nào quyết định đến khoảng Dynamic Range của máy ảnh số.
    DR2.png

    Mỗi khoang có thể xem như là một thùng chứa các photon giống như xô chứa nước vậy. Do đó, nếu xô chứa quá nhiều nước sẽ bị tràn. Khi khoang đã tràn thì được gọi là bão hoà (saturated), và do đó không thể phân biệt được khi nhận thêm các photon - đây cũng là cách để máy ảnh định nghĩa mức trắng. Với máy ảnh, tỉ lệ tương phản sẽ được định nghĩa là là số photo tối đa được chứa trong mỗi khoang chia cho cường độ sáng thấp nhất (1 photon). Nếu mỗi khoang chứa tối đa 1000 photon thì tỉ lệ độ tương phản là 1000:1. Do đó khi khoang lớn hơn, chứa được nhiều photon hơn, khoảng Dynamic Range cũng lớn hơn. Máy ảnh DSLR có tỉ lệ độ tương phản lớn hơn máy ảnh compact, do kích thước của mỗi điểm ảnh lớn hơn.

    Lưu ý kỹ thuật: Một số máy ảnh số có thiết lập mở rộng đặt tốc độ ISO thấp, tuy làm giảm nhiễu nhưng lại làm giảm khoảng Dynamic Range. Vì cài đặt này khiến ảnh thừa phơi sáng, nhưng giảm highlight do tăng cường độ sáng. Ví dụ như một số dòng máy Canon, có chế độ cài đặt ISO-50 thấp hơn bình thường là ISO-100.

    Trong thực tế, máy ảnh không thể đếm từng hạt photon. Do đó khoảng Dynamic Range bị giới hạn bởi tone tối nhất, chúng ta gọi là mức đen. Mức đen được giới hạn bởi độ chính xác của mỗi khoang đo được, và do đó bị hạn chế bởi nhiễu. Khoảng Dynamic Range tăng dần khi ở tốc độ ISO thấp do ảnh ít nhiễu.

    Lưu ý kỹ thuật: Ngay cả khi một khoang có thể đếm từng hạt photon, nó cũng bị giới hạn bởi các photon nhiễu. Photon nhiễu được tạo ra bởi sự khác biệt trong thống kê các hạt photon nhận được, và do đó vẫn có một mức nhiễu tối thiểu. Tổng số nhiễu chính là tổng số photon nhiễu và gây ra nhiễu ảnh.

    Nhìn chung, phạm vi Dynamic Range của máy ảnh số có thể được mô tả bởi tỉ lệ của cường độ sáng lớn nhất (tại điểm ảnh bị bão hoà) và cường độ sáng thấp nhất (cao hơn nhiễu). Các đơn vị thường được dùng để đo khoảng Dynamic Range trong máy ảnh số là f-stop, mô tả tổng số mức sáng là mũ của 2. Một tỷ lệ độ tương phản 1024:1 có khoảng Dymanic Range là 10 f-stop (2 mũ 10 = 1024). Phụ thuộc vào từng ứng dụng, mỗi đơn vị f-stop được môt tả như một "zone" hoặc một "eV".

    Máy Scan

    Máy scan sử dụng một đơn vị khác, đối với các vật có cùng độ bão hoà như trên máy ảnh số, thì khoảng Dynamic Range được mô tả bởi mật độ (D-Density). Điều này rất hữu ích vì khái niệm này tương tự như cách sắc tố tạo ra tông màu trên các phương tiện in ấn như hình dưới đây.
    DR3.png
    Khoảng Dynamic Range dưới thước đo mật độ sẽ có khoảng từ mật đố sắc tố tối đa (Dmax) trừ đi mật độ sắc tố tối thiểu (Dmin). Không giống như mũ của 2 như f-stop, mật độ được đo bằng mũ của 10. Một mật độ là 3.0 thể hiện cho tỉ lệ tương phản là 1000:1 (10 mũ 3 = 1000).
    DR4.png
    Thay vì liệt kê tổng số mật độ (D), nhà sản xuất máy scan thường chỉ liệt kê giá trị Dmax, do Dmax - Dmin gần tương đương với Dmax. Điều này không giống với máy ảnh số, máy scan hoàn toàn kiểm soát để điều chỉnh nguồn sáng làm sao tối thiểu độ bão hoà tại một khoang xảy ra.

    Với mật độ sắc tố cao, giới hạn nhiễu của máy scan và máy ảnh là tương tự nhau (do chúng vẫn dùng các mảng khoang photosite để đo). Do đó, việc đo Dmax cũng bị ảnh hưởng bởi nhiễu.

    So sánh

    DR5.png
    DR6.png
    DR7.png In ấn


    DR8.png
    DR9.png
    DR10.png Scan
    DR11.png
    DR12.png
    DR13.png Máy ảnh số


    DR14.png
    DR15.png
    DR16.png Màn hình


    Lưu ý sự khác biệt rất lớn giữa Dynamic Range trong in ấn, máy scan và máy ảnh số. Để so sánh khoảng Dynamic Range trong thực tế, rất khác nhau giữa ánh sáng dịu (mây) với phản xạ là 3 f-stop với ánh sáng mặt trời phản xạ không đồng đều là 12+ f-stop.

    Chú ý tỉ lệ tương phản của các thiết bị hiển thị thường được phóng đại. Tỉ lệ tương phản đạt giá trị 500:1 nhiều khi cũng chỉ là một điểm tối, thay vì là một điểm trắng sáng hơn. Vì lý do nay, cần chú ý đến cả tỉ lệ tương phản và độ sáng. Tỉ lệ tương phản cao (mà không có độ sáng cao hơn tương ứng) có thể giống như một ngọn nến thôi.

    Mắt người

    Mắt người thực sự có thể cảm nhận được khoảng Dynamic Range rất rộng lớn, hơn rất nhiều so với máy ảnh. Phạm vi Dynamic Range của mắt có thể gần bằng giá trị 24 f-stop.
    camera-eye_eye1.jpg

    Mặt khác, để so sánh độ chính xác với một hình ảnh duy nhất (ở khẩu độ, tốc độ và ISO không đổi), chúng ta có thể cảm nhận được khoảng Dynamic Range tức thời mà không phải thay đổi trạng thái mắt.

    Độ sâu màu và đo khoảng Dynamic Range

    Mặc dù máy ảnh số có thể bắt được khoảng Dynamic Range rất rộng, nhưng độ chính xác đo được và chuyển sang giá trị số lại bị giới hạn. Độ chính xác của bộ chuyển đổi A/D được quy định bởi số bits, tương tự như độ sâu màu của ảnh (bit depth). Bộ chuyển đổi A/D chuyển đối các giá trị này vào trong file RAW khi chọn chế độ chụp RAW.

    [TABLE="class: grid, width: 600, align: center"]
    <tbody>[TR]
    [TD="align: center"]Độ chính xác (bit)[/TD]
    [TD="align: center"]Tỉ lệ Độ tương phản[/TD]
    [TD="align: center"]f-stop[/TD]
    [TD="align: center"]Mật độ[/TD]
    [/TR]
    [TR]
    [TD="align: center"]8[/TD]
    [TD="align: center"]256:1[/TD]
    [TD="align: center"]8[/TD]
    [TD="align: center"]2.4[/TD]
    [/TR]
    [TR]
    [TD="align: center"]10[/TD]
    [TD="align: center"]1024:1[/TD]
    [TD="align: center"]10[/TD]
    [TD="align: center"]3.0[/TD]
    [/TR]
    [TR]
    [TD="align: center"]12[/TD]
    [TD="align: center"]4096:1[/TD]
    [TD="align: center"]12[/TD]
    [TD="align: center"]3.6[/TD]
    [/TR]
    [TR]
    [TD="align: center"]14[/TD]
    [TD="align: center"]16384:1[/TD]
    [TD="align: center"]14[/TD]
    [TD="align: center"]4.2[/TD]
    [/TR]
    [TR]
    [TD="align: center"]16[/TD]
    [TD="align: center"]65536:1[/TD]
    [TD="align: center"]16[/TD]
    [TD="align: center"]4.8[/TD]
    [/TR]
    </tbody>[/TABLE]

    Ở ví dụ trên, độ chính xác là 10 bits được chuyển đổi tương ứng thành 1024 mức sáng có khoảng từ 0 - 1023. Bộ chuyển đổi A/D chuyển đổi các số theo tỉ lệ thuận mức sáng sau gấp đôi mức sáng trước, 10 bit có thể mã hoá độ tương phản 1024:1.

    Hầu hết các máy ảnh sử dụng bộ chuyển đổi A/D 10 - 14 bit. Tuy nhiên, cũng giống như bit depth trong hình ảnh, không có nghĩa độ chính xác cao thì máy ảnh có thể lưu giữ được khoảng Dynamic Range cao. Trong thực tế, máy ảnh không bao giờ lưu giữ được tối đa khoảng Dynamic Range, chỉ khoảng từ 5-9 f-stop thôi.

    Ảnh hưởng của định dạng hình ảnh lưu trữ và Tone

    Một hình ảnh có thể được ghi lại với đầy đủ khoảng Dynamic Range trên máy ảnh cao cấp? Dường như có sự nhầm lẫn về sự phù hợp về bit depth của hình ảnh trên phạm vi Dynamic Range ghi được.

    Đầu tiên chugns ta phân biệt giữa khoảng Dynamic Range ghi được với khoảng Dynamic Range có thể hiển thị. Ngay cả với một hình ảnh JPEG 8bit có thể ghi được khoảng Dynamic Range vô tận. Vấn đề nằm ở khoảng Dynamic Range, nếu quá ít bit được dùng để chuyển đổi khoảng tone, thì có thể dẫn đến hình ảnh bị rạn.

    Mặt khác, khoảng Dynamic Range của thiết bị hiển thị phụ thuộc vào sự hiệu chỉnh gamma, hoặc tone curve của hình ảnh, hoặc card video và màn hình hiển thị. Sử dụng gamma 2.2 (máy tính PC chuẩn), có thể hiển thị được khoảng Dynamic Range đến 18 f-stop. Mặc dù vậy, vẫn có thể bị rạn hình ảnh nghiêm trọng. Giải pháp chuẩn để mã hoá được gần như vô tận khoảng Dynamic Range (không nhìn thấy rạn ảnh) là sử dụng định dạng High Dynamic Range (HDR) trong Photoshop.

    Đây là một nội dung trong loạt bài viết cùng tìm hiểu và nâng cao trình độ chụp ảnh!

    handheld.vn lược dịch & biên tập​
     
  2. kijinobita

    kijinobita Gắn bó với cộng đồng GẮN KẾT GÂY DỰNG

    Bài viết:
    151
    Nhận Likes:
    431
    Ratings:
    +453 / 10 / -4
    hình như thuật ngữ HDR - High Dynamic Range cũng gần như vầy đúng không anh ?? Nếu có bài về HDR , anh post lên anh em thao khảo luôn nhé . Các bức ảnh về chụp HDR thấy rất đẹp .
     
  3. admin

    admin Administrator Staff Member GÂY DỰNG

    Bài viết:
    8,977
    Nhận Likes:
    624
    Ratings:
    +676 / 15 / -27
    HDR là một kỹ thuật nâng cao, nên từ từ mới lên được mức đó. :) Cứ bình tĩnh overview các thể loại đã nhé!
     

Chia sẻ trang này