Hosteska: neroztrasený záber

Súvislosti: zvýšený šum v tieňoch, prepaly a (nízky) DR

Myslíte si, že niektoré značky šumia menej ako ostatné? Že niektoré majú väčšiu rezezervu v svetlách (RAW headroom)? Kvôli tomu že majú lepší snímač alebo procesor?

Omyl: šum v tieňoch (zároveň aj prepaly) sú vo väčšej miere ovplyvnené prístupom k DR.
(algoritmy výrobcov sú na podobnej úrovni; rozdiely v snímačoch meria DxO mark)

Mnohé scény nemajú príliš veľký DR, takže ak sa tento do rozsahu snímača vojde, výsledný záber bude v poriadku.

Ak je ale DR scény väčší ako je DR snímača, musí foťák zvoliť určitý kompromis.

Môže urobiť len 3 veci:
1) neriešiť to a zvoliť expozíciu podľa strednej šedej
2) podexponovať (a potom zosvetliť tiene) – zachránia sa detaily vo svetlách, ale zvyšuje sa šum
3) alebo preexponovať – čo síce zlepšuje detaily v tieňoch, ale produkuje prepaly

Podľa mojich pozorovaní, v defaultnom nastavení Nikon a Panasonic volí prvú možnosť, Sony a Olympus druhú, FujiFilm, Pentax a Canon tretiu.

Šum (v tieňoch)

Vplyv Gradácia Olympusu

Olympus pri nastavení Gradation “Auto” volí podexponovanie (asi o 0.3 EV) so zosvetlením. Toto zosvetľovanie tieňov je jeho defaultné nastavenie, na rozdiel od ostatných výrobcov.

Pri zobrazení celého ilustračného záberu z autosalónu (klikni pre plné rozlíšenie) vidno, že oblasti mimo modelky sú už citeľne zašumené (hoci procesor v E-P3 zachraňuje tiene omnoho lepšie ako v E-P1, kvôli slabému DR to nestačí).

Keď ale z RAW spravíme JPG s nastavením Gradation “Normal” (klikni pre plné rozlíšenie), je síce menej zašumený, ale je aj citeľne tmavší:

Hosteska: gradácia "Normal"

Záber z autosalónu (E-P3, ISO 200, F/2.8 s) nastavením “Gradácia = Normal” (prejdi myškou pre nastavenie “Auto”)

Rozdiel v šume mimo modelky (z výrezu vľavo hore) je takýto:

šum mimo modelky

šum mimo modelky

Poznámka: pri skutočnom odfotení na “Gradation = Normal” by bol záber celkovo trošku svetlejší a ešte menej by sa prejavil šum v tieňoch.

Dynamický rozsah

Namerané hodnoty

Dynamický rozsah sa dá zmerať z dvoch rozdielnymi zdrojov:

  • z RAW – vyjadruje kvalitu snímača (najväčší možný rozsah DR)
  • z JPG – vyjadruje kvalitu výsledného snímku (zobrazený DR)

RAW DR

Najpopulárnejšia webstráka zameraná na meranie kvality snímačov (a objektívov) je DxO mark. Výsledky nameraného DR snímača vyjadruje:

  • číslom: znamená to maximálny možný dynamický rozsah (na najnižšej citlivosti)
  • grafom: závislosť rozsahu od zvolenej citlivosti
    • na záložke “print” sú normalizované hodnoty
      (po zmenšení na 8 megapixelov, lepšie výsledky tam dosahujú viac mpix modely)
    • na záložke “screen” je znázornemá skutočná per-pixel kvalita
      (tu majú výhodu skôr modely s väčšími pixelami)

Číselné výsledky sú napríklad takéto:

výrobca starší model (~2010) novší model (~2013) zaujímavé porovnanie
Olympus E-P3 (2011): 10.1 EV E-P5 (2013): 12.4 EV (Panasonic snímač) E-M1 (2013): 12.7 EV
Nikon D7000 (2010): 13.9 EV D7100 (2013): 13.7 EV (najlepší fullframe) D810 (2014): 14.8 EV
Canon 60D (2010): 11.5 EV 7D mark II (2014): 11.8 EV (drahší fullframe) 5D mark III (2012): 11.7 EV
Sony SLT-A55 (2010): 12.4 EV SLT-A77 II (2014): 13.4 EV (ekvivalent D810) Alpha 7R (2013): 14.1 EV

Namerané hodnoty na prvý pohľad vyzerajú neuveriteľne (keďže FF model v tomto parametri môže byť horší ako APS-C, dokonca aj ako mFT) a preto týmto meraniam niektorí neveria (hlavne ak práve tá jeho značka/model nepatrí medzi tie najlepšie).

JPG DR

Aj preto, že rozdiel v zobrazenom DR môže byť je iný ako tieto hodnoty.
Meraný je napríklad v recenziách na dpreview.com, kde je DR znázornený pomocou odtieňov šedej. Pekne tam vidno, ako ktoré odtiene snímač transformuje do výsledného JPG:

Porovnanie DR na dpreview: D7000 vs 60D vs EP3 vs A55

Porovnanie DR na dpreview: D7000 vs 60D vs EP3 vs A55

Je rôzny aj v rámci jedného foťáku v závislosti od jeho nastavenia.
Na rozšírenie DR má každá firma vlastné nastavenie, napríklad tieto:

  • ADL: Active D-Lighting;
  • HTP: Highlight tone priority – zvýši ISO minimálne na 200, slúži len na záchranu svetiel
  • ALO: Auto Ligting Optimizer – slúži len na zosvetľovanie tieňov
  • Gradation: má možnosti Normal (keď je vypnuté), Auto, High (high key), Low (low key)
  • DRO: Dynamic Range Optimizer (Sony), …
Vplyv nastavenia foťáku na DR

Vplyv nastavenia foťáku na DR

Súvislosti medzi DR a šumom

Čo sa z toho dá zistiť?

Zo zobrazeného odtieňovníka (a mojich dvoch ukážok) sa dá zistiť aj niečo viac:

  • rozsah E-P3 je v dpreview (merajú to z JPG) väčší ako je DR 60D
    • napriek tomu, že podľa meraní DxO marku má výrazne horší snímač ako iní
      • RAW DR je niečo úplne iné ako JPG DR
  • pri nastavenej Gradácii (alebo napr. HTP u Canonov) je zvolená tmavšia expozícia
    • na grafe sa to prejavuje zvýšením rozsahu vpravo
      (v podstate sa detaily vo svetlách zachraňujú podexponovaním)
  • zároveň sa viac zosvetľujú tiene
    • intenzita zosvetľovania tieňov rozširuje rozsah vľavo
    • vplyv Gradácie je výraznejší ako vplyv ADL, alebo ALO (ktoré akoby bolo neúčinné)

Nameraný DR podľa Dpreview je vždy menší ako nameraný DR v DxO marku.
Je to preto lebo “na krajoch” teoretického rozsahu už nie je kvalita dostatočná
(a preto sa zvyčajne ignoruje):

  • v tieňoch už prevažuje šum nad signálom
  • vo svetlách pre zmenu nastávajú prepaly a zobrazené farby už nie sú verné

Staršie Olympusy aj napriek tomu zosvetľovali tieto “tiene”, čo sa na záberoch prejavovalo zvýšeným šumom. Majitelia APS-C snímačov tento šum pripisovali menšiemu snímaču, no viac ako snímačom, toto je spôsobené logikou expozície a intenzitou zosvetľovania tieňov.

Aj z Olympusov je možné dostať menej zašumený záber

Voľakedy som zisťoval na aké ISO sa najviac oplatí fotiť pri určitom čase
(aby sa zvýraznil šum tak som nastavil žiarovkový WB, Gradation Auto a Noise filter OFF)
Spravil som takéto zábery:

  • ISO 400: režim P, -2 EV (expozičný čas 1/6 s), zosvetelné o 2 EV v RAW prevodníku
    • tento záber dopadol z hľadiska šumu najhoršie
  • ISO 800: režim P, -1 EV (expozičný čas 1/5 s), zosvetelné o 1 EV
  • ISO 1600: režim P, 0 EV korekcia (expozičný čas 1/5 s)
    • toto bol pôvodný záber a podľa neho som zvolil ostatné
  • ISO 3200: režim P, 1 EV korekcia (expozičný čas 1/5 s) stmavené o 1 EV
    • zistil som, že je vhodnejšie fotiť takto, ako priamo na ISO 1600
  • ISO 6400: režim P, 2 EV korekcia (expozičný čas 1/5 s) stmavené o 2 EV

Výsledné výrezy:

S touto logikou expozície dosahuje vyššia citlivosť lepšie výsledky ako nižšia a aj ISO 6400 z E-P1 (čo je maximum ktoré zvláda) mohlo vyzerať akoby bez šumu. Stačilo preexponovať o 2 EV a z RAW-u potom stmaviť o rovnakú hodnotu. Výsledok:

Olympus ale za normálnych okolností robí presný opak, čo vlastne šumu škodí.
(podľa DxO marku vidno že v skutočnosti fotí na nižšie ISO a zosvetľuje digitálne)

Prístup Sony

Podobnú (tmavšiu) expozíciu má aj Sony: v kritických časoch volí skôr podexponovanie a následné zosvetľovanie tieňov (už som spomínal: Porovnanie expozície Fuji-Sony-Olympus).

Aj Sony býva podobne kritizovaná kvôli šumu ako Olympus. No keďže Sony používa snímače na rovnakej úrovni ako Nikon (väčšinou dokonca rovnaké), z neznalosti súvislostí býva za ich šum obviňovaný procesor (teda JPEG engine).

Ich podexponovávanie mohlo u starších modeloch (kedy ešte nebolo zosvetľovanie tieňov na dnešnej úrovni) spôsobovať aj menej presné farby (napríklad na pleťovke). V skutočnosti (teda pri zachovaní rovnakých podmienok, hlavne rovnakého expozičného času) patrí JPG Sony medzi tie najlepšie. V niektorých modeloch ale ich DR môže byť obmedzovaný 12-bit AD prevodníkom.

Canon vs Nikon Sony snímače

Dnes už snáď všetci vedia, že Nikon (a ostatní čo používajú Sony) má väčší DR na základné ISO.
Čo robí Canon, aby jeho zástancovia “nereptali”?

Preexponováva a nezosvetľuje tiene tak ako ostatní (vidno to na dpreview meraniach vyššie).

Defaultný výstup u týchto dvoch značiek ani pri rovnakých nastaveniach nie je rovnaký ani pri rovnakej expozícii. Takto vyzerajú extrahované náhľady (zo stránky Nikon DX vs Canon APS-C: Dynamic Range) z rovnako exponovaných RAW-ov (z Nikonu je svetlejší):

RAW náhľad: D5100

Testovací RAW náhľad: D5100 (klikni pre zdrojový RAW)

RAW náhľad: 550D

Testovací RAW náhľad: 550D (klikni pre zdrojový RAW)

Ak by aj mali tieto dva zábery podobný šum, je to spôsobené len rozdielnym nastavením zosvetľovania tieňov. Pri zosvetlení na rovnakú svetelnú úroveň už naplno vidno rozdiel v kvalite snímačov, ktorý číselne (alebo v grafoch) vyjadrujú merania DxO marku.

A potvrdzujú ich pravdivosť.

12 bit vs 14 bit

Na šum v tieňoch vplýva okrem zosvetľovania a expozície aj AD prevodník snímača, no až od hodnôt, kedy je samotný DR limitovaný týmto prevodníkom.

Porovnanie DR: 14-bit canon vs 12-bit Olympus vs 14-bit Nikon

Porovnanie dynamického rozsahu: Canon (14-bit) vs Olympus (12-bit) vs Nikon (14-bit)

  • z porovnania vidno že 12-bitový prevodník zvláda dodať max približne 12 EV
    • najlepšie to vidno u porovnania D3300 (12b) vs D5300 (14b), ktoré majú rovnaký snímač
  • kvôli DR Canonom netreba 14-bitový AD prevodník – asi ho majú “len kvôli marketingu”
    • sú limitovaný niečím iným (narp. podľa chipworks majú AD prevodník mimo snímača)

Z grafu vidno, že dnes už na pixelovej úrovni v podstate nie je na vysoké citlivosti rozdiel medzi jednotlivými výrobcami snímačov (7D: Canon, E-M1: Panasonic, D7100: Toshiba), samozrejme len v prípade podobnej veľkosti jednotlivých pixelov.

No aj medzi samotnými “12-bitovými” senzormi môže byť výrazný rozdiel, napríklad v prípade nových 16-megapixelových mFT snímačov, ktoré majú až o 2 EV vyšší DR ako 12-megapixelové.
Znamená to v praxi asi takýto rozdiel v šume:

E-P5 vs E-P3 - zosvetlené o 2 EV

E-P5 vs E-P3 – zosvetlené o 2 EV

Toto porovnanie som spravil tak, že som odfotil dva zábery s rovnakými expozičnými hodnotami (aby boli podexponované o 2 EV) a potom som ich zosvetlil o 2 EV.

Možno vám to pripadá ako nereálny príklad, ale v niektorých modeloch je takéto zosvetľovanie bežné už v defaultnom nastavení. Niet divu že potom “šumia” viac ako iní…

Poznámka: na dpreview pri testovaní Exposure Latitude zosvetľujú o 5 EV (čo je už pre mnohých extrém o ktorom si myslia že nikdy v živote nebudú robiť a teda ho neberú vážne), no robia to z defaultného Lightroom výstupu, ktorý je kontrastnejší ako bežný výstup z fotaparátov.
(ich “nepredstaviteľné” zosvetlenie o 5 EV je tak možno podobné mojim “obyčajným” 2 EV)

Prepaly

V prípade zvolenia svetlejšej expozície sa síce nezvyšuje šum, ale môžu nastať prepaly.
(rovnako ale môžu nastať aj v prípade zvýšenia expozície v postprocessingu)
U digitálnych snímačov ale prepaly neznamenajú len stratu detailov v svetlách, niekedy môžu spôsobiť aj úplnú zmenu vnímania farieb. Najviac to badať:

  • na zobrazení oblohy – modrá sa mení na azúrovú
  • pri zobrazení červenej – môže sa zmeniť na oranžovú (aj ukážka z Casia je nižšie)
  • zelená – môže naberať žltý nádych (no zvyčajne túto zmenu spôsobí skôr nastavenie WB)
Zábery s prepalmi (a bez prepalov) v jednotlivách kanáloch (a ich histogramy)

Ukážky farieb takmer bez prepalov a s prepalmi (v jednotlivách kanáloch) a ich histogramy

Podľa samotného jasového histogramu sa nedá zistiť, či už došlo ku prepalom alebo nie.
Až v histogramoch jednotlivých kanálov prepaly jasne vidno (krivka je úplne vpravo).

Prečo som taký háklivý na prepaly

Po páde môjho Casia na zem sa zhoršila kvalita jeho záberov. Nielenže vľavo dole čosi puknuté, výsledné farby už nezodpovedali skutočnosti. Naplno som si to uvedomil počas testovania foťáku, keď som skúšal odfotiť záber na LCD monitore a si všimol že mi namiesto červenej odfotil oranžovú (pozri čas vpravo hore na priložených obrázkoch).

Pôvodný (náhodný) snapshot z TV (vľavo), jeho fotka (vpravo):

Vyskúšal som to aj s ostatnými foťákmi čo som mal a farba času sa viac podobala originálu:

Keď som to moje Casio podexponoval, červená farba sa im už začínala podobať.
V diskusii Odfotenie cervenej na LCD (kde som priložil tieto obrázky) som sa dozvedel, že zmena farieb môže byť spôsobená prepalmi v jednotlivých kanáloch. Odvtedy si na to už dávam pozor.

Občas, keď som si niekde všimol že je na záberoch prepal, tak som sa ozval…

Vyšší kontrast vs umenie

Koyots: fotka od Martina Kozáka

Arizona coyotes: fotka od Martina Kozáka (klikni pre originál)

U tohto záberu som sa vyjadril že sa mi nepáči po technickej stránke, lebo:

  • je preexponovaný (sú tam prepaly):
    • namiesto červeného dresu je niekde len jednoliata červená plocha (navyše nereálna)
    • biele časti dresu a helma sa nedajú rozoznať od ľadu
  • a prekontrastovaný:
    • že na tmavých častiach záberu (napr. rukavica) nie je žiadna kresba
      (toto ale môžem vnímať aj kvôli nastaveniu kotrastu môjho monitora)

Podobne som si všimol prepaly aj u tohto záberu bežkyne:

Bežkyňa na maratóne (klikni pre viac fotiek z akcie)

Bežkyňa na maratóne (klikni pre viac fotiek z akcie)

No ale ostatným sa tieto zábery páčili. U hokeja sa jeho autor vyjadril “že originál vyzeral úplne inak” a “ja mám taký štýl”. Vtedy som to bral ako výhovorku (keďže som to bral ako expozičnú chybu), ale neskôr som si všimol, že viacerý majú “podobný štýl”:

  • kontrastnejšie zábery sa vo všeobecnosti viac páčia
    (nereálne, prekontrastené zábery boli jedným z dôvodov, prečo som prestal publikovať fotky na flogu)
  • zábery, ktoré vyzerajú “inak” majú väčšiu šancu zaujať
  • niektorí fotografi majú naozaj “vlastný štýl” (napríklad Gurský)

V podstate som mal pravdu: skutočný dres “Arizona Coyotes” na iných fotkách vyzerá asi takto:

Koyots: fotka z ich webstránky

Arizona coyotes: fotka z ich webstránky (klikni pre originál)

Ale aj Kozák: farby podobné tým jeho sa dajú dosiahnuť jednoduchou zmenou jasu a kontrastu:

Arizona Coyots: záber vytvorený z pôvodného s nastaveniami kontrast +40, jas +10

Arizona Coyots: po úprave v IrfanView  (kontrast +40, jas +10)

Zvyšovanie kontrastu (alebo nastavenie farebného profilu na “Landscape”, ktorý ho zvýši) je bežné.  Všimol som si aj, že športový mód produkuje kotrastnejšie zábery ako PASM módy.

Aj sám na sebe som si všimol:

  • že niektorým záberom zvyšujem kontrast (no samozrejme nie až toľko)
    • no v porovnaní s ostatnými (napríklad s bráchom) sú tie moje ešte stále menej kontrastné ako je “všeobecný štandard”
  • tiež sa mi začínajú páčiť aj “mierne preexponované” zábery

Záver

U foťákov s menším DR je väčšia šanca objavenia sa prepalov (nesprávnym farbám), alebo zvýšenia šumu v tieňoch. No tieto môžu nastať aj u snímačov s vyšším DR.
Okrem nedostatkov snímača to môže byť spôsobené chybou/úmyslom fotografa, ale aj logikou expozíce foťáku (mne preto vyhovuje, že ju vidím ešte pred spravením záberu v LiveView).

U každého snímača nastáva situácia, že jeho DR nestíha. Vtedy sa musí zvoliť expozičný kompromis, ktorý jednotlivý výrobcovia riešia rôzne:

  • prepalom sa dá predísť znížením expozície
    (čo v kritických podmienkach robia napríklad foťáky Sony a Olympus)

    • ďalší na to majú špeciálne nastavenie
      (napríklad ADL: Active D-Lighting, či HTP: highligt tone priority)
  • predchádzať zvýšenému šumu v tieňoch pomáha naopak preexponovanie (Fuji, Canon)
    • šum sa ešte zvyšuje zosvetľovanie tieňov, preto ho majú niektorí defultne vypnuté

Šum v tieňoch občas nie je skutočný problém foťáku, ale len dôsledok jeho nastavenia (expozície, kotrastu, alebo zosvetľovaním tieňov). Špeciálne u Olympusov sa dá zmierniť:

  • nastavením Gradation na “Normal” (z defaultného “Auto”)
    • čo zároveň nastaví svetelnejšiu expozíciu
  • zvýšením kontrastu v postprocessingu
    • najlepšie krivkami, keďže nimi sa dajú ovplyvniť tiene bez dopadu na svetlá

Prepaly (spôsobené buď slabším DR snímača, alebo zvýšením kontrastu) spôsobujú nielen stratu detailov vo svetlách, ale môžu aj produkovať nesprávne farby.
Niektoré prepaly (zvyčajne dodané v postprocessingu) môžu záberom aj pomôcť: odstránením nepotrebných detailov, zvýraznením farieb, alebo prípadne svojím neštandardným vzhľadom.

No môžu byť aj dôsledkom nesprávnej expozície, prípadne nezvládnutého posprocessingu.

5 názorov na “Súvislosti: zvýšený šum v tieňoch, prepaly a (nízky) DR

  1. Puntik

    Ja tomu fakt nerozumiem. To Ťa niekto platí za to že zo seba robíš takého idiota??? Argumentačné fauly v tomto akože odbornom článku sa hádam ani nedajú spočítať…
    Ale dobre že si si otrel hubu o Kozáka. Tým ho len utvrdíš v tom, že to robí dobre!

    1. Ganec Autor

      Aké argumentačné fauly? Máš dáky dôkaz že niečo z toho čo som napísal nie je pravda?
      Lebo ak nie, tak to s najväčšou pravdepodobnosťou pravda aj bude 😉
      (to že ťa to štve je potom už len tvoj problém)

      Mimochodom, tie Kozákove zábery nekritizujem (to som robil pred 2 rokmi), no teraz sa už na ne pozerám z trochu iného pohľadu.
      (dúfam že sa na mňa nehnevá, za to že som vyzradil “jeho tajný postprocessing” aby nafotené zábery vyzerali lepšie ako v skutočnosti 🙂 )

      1. Puntik

        Preboha, Ganec, Ty meníš názor? Tým pádom potvrdzuješ, že trepeš kraviny??? To nemyslíš vážne? Kde je Tvoja bohorovné myslenie o tom, že nesúhlas Ťa utvrdzuje v tom, že máš pravdu? To nerob – rovnováha sveta pôjde do prdele…
        Vieš, pýtal som sa Tvojho brata, aké to je, mať za brata takého tupého človeka. Neodpovedal… Ktovie prečo.

Pridaj komentár

Vaša e-mailová adresa nebude zverejnená.