ช่วงไดนามิกของดวงตามนุษย์เปรียบเทียบกับกล้องดิจิตอลอย่างไร


31

จากการทดสอบของ DxOกล้องมีช่วงไดนามิก 10 ถึง 12 สต็อป ถูกต้องหรือไม่ เสียงรบกวนสามารถไขค่าที่ต่ำลงได้อย่างสมบูรณ์ (ทำให้สูญเสียการหยุด)

นอร์แมนโคเรนยังบอกด้วยว่าช่วงไดนามิกดั้งเดิมของกล้องดิจิตอลนั้นสามารถหยุดได้ 9 ถึง 11 ป้าย แต่งานพิมพ์นั้นมีเพียง 6.5 ป้ายเท่านั้น

ในส่วนที่เกี่ยวกับช่วงแบบไดนามิก, วิกิพีเดียบอกว่าสายตามนุษย์มีอัตราส่วนความคมชัดของรอบ6.5 หยุด หากเป็นเช่นนั้นเหตุใดสายตามนุษย์จึงดีกว่ากล้องอย่างมากเพื่อบันทึกฉากที่มีช่วงไดนามิกสูง?


2
คำถามเกี่ยวกับช่วงไดนามิกถูกถามเป็นส่วนหนึ่งของสายตามนุษย์เมื่อเปรียบเทียบกับกล้องและเลนส์ที่ทันสมัย แต่ส่วนนี้ไม่ได้รับคำตอบจริง ๆ ฉันคิดว่ามันเป็นคำถามติดตามผลที่สมเหตุสมผลเนื่องจากคำถามที่กว้างขึ้นอาจกว้างเกินไป
mattdm

คำตอบ:


37

นี่เป็นคำถามที่ดีมากและคำตอบสามารถเติมได้หลายร้อยหน้า - และอันที่จริงคำตอบนั้นมีอยู่แล้วหลายร้อยหน้า

คำตอบสั้น ๆ คือตัวเลขที่คุณอ้างว่าไม่เห็นด้วยกับความเป็นจริงที่ชัดเจนเพราะตัวเลขที่ยกมาโดยทั่วไปนั้นผิด :-) อ่านต่อ ...

มีอยู่จำนวนมากบนอินเทอร์เน็ตในเรื่องนี้และคุณภาพเป็นเช่นเคยตัวแปรอย่างกว้างขวาง นอกจากนี้ยังมี "ข้อเท็จจริง" ที่น่าพิศวงมากระหว่างเว็บไซต์และบุคคลในวิกิพีเดียดูเหมือนจะเป็นเรื่องธรรมดา แต่ก็มีข้อโต้แย้งที่มีเหตุผลบางอย่างซึ่งดูเหมือนจะแนะนำว่าตัวเลขในวิกิพีเดียนั้นผิดมากและประเมินตัวเลขต่ำเกินไป

สิ่งสำคัญคือต้องทราบว่าตาทำหน้าที่เป็นเครื่องตรวจจับความเปรียบต่างมากกว่าเครื่องตรวจจับระดับสัมบูรณ์ (เช่นการใช้เซ็นเซอร์กล้องดิจิตอล) ดังนั้นการเปรียบเทียบจึงจำเป็นต้องได้รับการดูแล

ด้วยการปรับให้เข้ากับไอริสการปรับตัวทางเคมีและการหลอกลวงอื่น ๆ มันสามารถดึงดูเหมือนว่าช่วงไดนามิกที่สมบูรณ์ของระบบรอบดวงตานั้นดีกว่า 20 จุด เนื่องจากการหยุดแต่ละครั้งเป็นปัจจัยที่ 2 นั่นคือ 2 ^ 20 หรือประมาณ "ดีกว่า 1,000,000: 1" ที่ปลายด้านบนดวงอาทิตย์สว่างเกินไป !!! ที่ด้านล่างสุดดวงตาที่ปรับความเข้มสามารถตรวจจับโฟตอนเดียว D3S (ประสิทธิภาพที่ดีกว่า D4) อาจมีปัญหากับมัน (โปรดทราบว่านั่นไม่ใช่โฟตอนทุกครั้ง - เมื่อคุณลงไปที่โฟตอนไม่กี่ต่อวินาทีระดับมากจำนวนมากจะชนกับพื้นที่ที่ไม่มีเซ็นเซอร์และไม่ถูกตรวจจับ แต่เมื่อมีใครโจมตีพื้นที่เรติน่าที่อ่อนไหวมันจะสร้างสัญญาณที่ สามารถบันทึกได้)

แต่ฉันพูดนอกเรื่อง :-) หน้าเว็บที่ดีมาก (ดูเหมือน) ซึ่งพูดถึงช่วงไดนามิกตาและอื่น ๆ คือ

หัวเรื่องย่อหน้ามีค่าที่ควรทราบ:

หมายเหตุเกี่ยวกับความละเอียดของสายตามนุษย์
และรายละเอียดการแก้ไขบนภาพพิมพ์
จำนวนตาเทียบเท่าล้านพิกเซล
ความไวของดวงตามนุษย์ (ISO เทียบเท่า)
ช่วงไดนามิกของตา
ความยาวโฟกัสของดวงตา

ผู้เขียนระบุว่าช่วงไดนามิกของดวงตาโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงความไวโดยการปรับหรือการฉายแสงประมาณ 1,000,000: 1 ในสภาพแสงน้อย นั่นคือยอดเยี่ยมเช่นเดียวกับขีด จำกัด ล่าง "ดีเกิน" ที่กล่าวถึงข้างต้น จากนั้นเขาจะพิสูจน์การอ้างสิทธิ์นี้ตามที่คัดลอกด้านล่าง ฟังดูน่าเชื่อถือพอสมควรในครั้งแรก อาจมีข้อบกพร่องในการโต้แย้ง แต่ดูเหมือนว่าตกลงและนี่ไม่ได้หมายความว่ามันใช้ในทุกระดับแสง

นี่คือการทดลองง่ายๆที่คุณสามารถทำได้ ออกไปพร้อมกับแผนภูมิดาวในคืนที่ชัดเจนกับพระจันทร์เต็มดวง รอสักครู่เพื่อให้ดวงตาของคุณปรับ ตอนนี้หาดาวที่จางที่สุดที่คุณสามารถตรวจพบได้เมื่อคุณสามารถเห็นพระจันทร์เต็มดวงในมุมมองของคุณ ลองและ จำกัด ดวงจันทร์และดวงดาวให้อยู่ในระยะประมาณ 45 องศาในแนวตรง (สุดยอด)

หากคุณมีท้องฟ้าแจ่มใสจากแสงของเมืองคุณอาจจะเห็นดาวขนาดใหญ่ 3 ดวง

พระจันทร์เต็มดวงมีขนาดตัวเอกเท่ากับ -12.5

หากคุณเห็นขนาด 2.5 ดาวระยะช่วงที่คุณเห็นคือ 15

ทุกๆ 5 magnitudes เป็นตัวประกอบของ 100 ดังนั้น 15 คือ 100 * 100 * 100 = 1,000,000

ดังนั้นช่วงไดนามิกในสภาพแสงน้อยนี้จะอยู่ที่ประมาณ 1 ล้านต่อหนึ่งอาจสูงกว่านี้!

แต่นี่คือคำแนะนำจากฉันสำหรับการทดสอบในระดับแสงกลางวันปกติ

  • ค้นหาฉากที่มีการผสมผสานที่ดีของพื้นที่มืดและพื้นที่สว่างมาก - โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีพื้นที่มืดเป็นเกาะโดดเดี่ยวใกล้กับเกาะที่มีความสว่าง ตัวอย่างอาจถูกแสงอาทิตย์ส่องผ่านต้นไม้ไปยังบริเวณที่มีร่มเงาอย่างหนัก - สายพันธุ์น้อยหรือบริเวณที่มีร่มเงาลึกจะช่วยได้

  • อนุญาตให้ดวงตาของคุณปรับให้เข้ากับระดับแสงทั่วไป - อย่าจ้องมองที่จุดสว่างใกล้กับที่ที่ดวงอาทิตย์ส่องแสงและไม่ได้มุ่งเน้นไปที่พื้นที่มืดโดยเฉพาะ

  • สังเกตว่าคุณสามารถดูรายละเอียดได้ดีแค่ไหนในที่มืดที่สุดของพื้นที่มืด - ระดับความมืดจะจางหายไปเป็นสีดำ

  • ลองทำเช่นเดียวกันกับบริเวณที่สว่างไสวเมื่อคุณมองไปที่ดวงอาทิตย์จะมีสถานที่ซึ่งรายละเอียดถูกชะล้างและคุณไม่สามารถมองเห็นได้มากพอสมควร

  • ส่ายตาไปมาระหว่างที่มืดและสว่างเพื่อพยายามหยุดกลไกการปรับตัวของคุณที่เปลี่ยน f-stop ไปที่คุณ

  • ตอนนี้ถ่ายรูปฉาก เปิดเผย "ถูกต้อง" และจากนั้นเพื่อให้พื้นที่ที่มืดที่สุดที่คุณสามารถมองเห็นได้ในภาพถ่ายและจากนั้นเพื่อให้ไฮไลท์สว่างที่สุดที่คุณสามารถแยกความแตกต่างไม่ได้ล้างออก

  • หากคุณมีอุปกรณ์ถ่ายภาพ HDR พร้อมรูปแบบ f-stop สูงสุดระหว่างภาพถ่าย (My Sony A77 อนุญาตขั้นตอน 5ev)

ประสบการณ์ของฉันคือตาของฉันสามารถมองเห็นช่วงความสว่างที่กว้างกว่ากล้องของฉัน (Minolta 7Hi, A200, 5D, 7D, A700, A77, อื่น ๆ )

สำหรับภาพ HDR สูงสุด (10 ช่วงระหว่างจุดศูนย์กลาง) ดวงตาของฉันสามารถมองเห็นได้ดีกว่าหรือดีกว่ากล้อง

บริเวณที่สิ่งนี้ไม่ปรากฏจะอยู่ในที่แสงน้อยมากเมื่อฉันอาจต้องการให้ตารวม (ซึ่งทำได้ประมาณ 4 วินาที!) ในขณะที่ฉันสามารถดูภาพถ่ายที่มีแสงน้อยและเห็นภาพ ทันที ความจริงที่ว่าฉันอาจต้องใช้การเปิดรับแสง 10 วินาทีนั้นไม่เกี่ยวข้องกับการรับชม


สิ่งที่ดีอื่น ๆ ที่เปลี่ยนแปลงได้:


1
ว้าว :) มันน่าสนใจจริงๆ
เปาโล

6
มันยิ่งแย่กว่านี้อีก สมองจะสร้างเส้นรอบนอกของภาพจิตโดยใช้สิ่งที่เห็นเมื่อคุณขยับโฟกัสไปรอบ ๆ ดังนั้นคุณจะเห็นรายละเอียดไฮไลต์ทั้งหมดของพื้นที่ที่มีน้ำหนักเบาเมื่อดวงตาของคุณปรับค่านั้นแล้วดูรายละเอียดเงาทั้งหมดของพื้นที่ที่มืดกว่า ทั้งหมดนี้เกิดขึ้นในมิลลิวินาทีดังนั้นคุณจึงไม่ทราบว่าฉากนั้นกำลังถูกสร้างขึ้นใหม่สำหรับคุณ
Phil H

+1 คำตอบที่ดีและเมื่อคุณเพิ่มเข้าไปความจริงที่ว่าเราไม่ "เห็น" ด้วยตาของเรา แต่ด้วยสมองของเรามันจะซับซ้อนมากขึ้น
whatsisname

สิ่งที่น่าสนใจ อย่างไรก็ตามฉันคิดว่าอาจมีการรวมกลุ่มของคำศัพท์ที่นี่ ฉันเคยอ่านสิ่งต่าง ๆ ในอดีต (ฉันจะต้องค้นหาลิงก์) ที่ระบุว่าดวงตามีช่วงไดนามิกประมาณ 24 สต็อปหรือประมาณนั้น แต่ช่วงความคมชัดประมาณ 20 หรือน้อยกว่า ช่วงไดนามิกเป็นช่วงความไวทั้งหมดของอุปกรณ์ตรวจจับซึ่งมักใช้ช่วงความคมชัดเพื่อระบุส่วนของช่วงไดนามิกทั้งหมดที่ใช้งาน นั่นจะทำให้เข้าใจได้เนื่องจากตาสามารถตรวจจับโฟตอนเดียวได้ (ขีด จำกัด DR ต่ำกว่า) และโฟตอนนับล้านภายใต้แสงแดดจ้า
jrista

มันก็สมเหตุสมผลแล้ว DR ของสายตามนุษย์นั้นเหมือน 2 ^ 24 (16 ล้าน) ... แต่เหมือนกับ DR ของกล้องเราไม่สามารถใช้ช่วงไดนามิกทั้งหมดที่ฮาร์ดแวร์มีความสามารถ ตลอดเวลา. คุณต้องบีบอัด DR ที่มีอยู่ในช่วงความคมชัดที่แคบลงเพื่อให้พอดีกับอุปกรณ์รับชม ... ซึ่งประมาณ 8-10 สต็อปสำหรับหน้าจอคอมพิวเตอร์และ 5-7 สต็อปสำหรับการพิมพ์ ธรรมชาติของความคมชัดตัวแปรภายในช่วงไดนามิกรวมของอุปกรณ์ที่ควรจะสอนให้ผู้อ่านเหตุผลที่มันถูกเรียกว่าแบบไดนามิก
jrista

11

เชิงเปรียบเทียบอาจเป็นเพราะความจริงที่ว่าสมองไม่ได้ "เห็น" ภาพเดียว แต่ประกอบด้วยหนึ่งภาพโดยใช้ชุด "ภาพ" ต่อเนื่องจากสายตาเมื่อพวกเขาเคลื่อนไหวไปรอบ ๆ ฉาก

"ช็อต" เหล่านี้แต่ละอันจะ "ถ่าย" พร้อมกับตัวแปร "รูรับแสง" เพื่อเพิ่มช่วงไดนามิกโดยรวมของ "ภาพ" สุดท้าย

คุณสามารถคิดว่ากระบวนการทางจิตเป็นการผสมผสานระหว่างพาโนรามาและ HDR หากคุณต้องการ : o)


2

คำถามนี้ไม่สามารถสร้างมาตรฐานได้เนื่องจากช่วงไดนามิกของตาจะเปลี่ยนเพื่อปรับความเข้มของแสงเสมอไม่เพียงแค่ '' รูรับแสงของมนุษย์ '' เท่านั้น แต่ยังมีความไวของสมองต่อสิ่งที่ตามองอยู่ มันเหมือนกับกล้องที่ใช้โปรเซสเซอร์ที่แตกต่างกันโดยใช้ความไวแสงมากที่สุดเมื่อต้องการและใช้ความไวแสงสูงสุดถึงมืดเมื่อต้องการ ฉันคิดว่าช่วงตาแบบไดนามิกอยู่ที่ประมาณ 22 ถึง 24 EV

ฉันรู้สึกทึ่งกับคำถามนี้มาระยะหนึ่งแล้ว พยายามถ่ายรูปยืนนิทรรศการนมขาวด้วยแผ่นกล่องไฟจากมุมที่แตกต่างกันโดยไม่ต้องยึดเพื่อรับแสงจากนั้นจึงใส่วงเล็บสำหรับสมดุลสีขาวแยกต่างหากจากนั้นทำการประมวลผลภายหลัง มันเป็นไปไม่ได้ทางร่างกาย

เช่นเดียวกับตาปรับให้สมดุลสีขาวทางจิตใจและนั่นคือเหตุผลที่คำว่า '' ต้องมีตาสด '' นั่นเป็นเพราะการรับรู้ภาพเป็นปัจจัย


1

เหตุผลหลักสำหรับเรื่องนี้คือที่ตามนุษย์ลงทะเบียนความสว่างในระดับลอการิทึมในขณะที่เซ็นเซอร์ดิจิตอลเป็นเส้นตรง ดูที่เว็บไซต์นี้ประมาณครึ่งทางเพื่อดูข้อมูลเพิ่มเติม


0

คำตอบที่ดีที่สุดที่นี่คือที่ดีที่สุดในขณะที่มีความคิดเห็นที่ไม่ถูกต้องหลายประการ ตาไม่ได้รับช่วงไดนามิกที่กว้างใหญ่เนื่องจากการเคลื่อนไหวของดวงตาและการปรับอย่างรวดเร็ว ลองการทดลองที่คุณจับจ้องอยู่ที่จุดหนึ่งและด้วยสายตาของคุณคงสังเกตสิ่งที่คุณสามารถมองเห็นได้จากการมองเห็นรอบข้างในพื้นที่ที่สว่างหรือมืดกว่ามาก ลองกำหนดจุดสว่างที่แตกต่างกันเพื่อดูว่าทุกอย่างที่อยู่ในระดับแสงปกตินั้นมองเห็นได้ชัดเจน เนื่องจากคุณโฟกัสและจับจ้องไปที่จุดเดียวการเคลื่อนไหวของดวงตาจึงไม่สามารถอธิบายได้ว่าคุณยังสามารถรับรู้วัตถุแสงและความมืดได้อย่างง่ายดายในบริเวณใกล้เคียง ถ่ายภาพด้วยกล้องที่ดีที่สุดและสิ่งนี้จะไม่เป็นความจริงจากระยะไกล

แน่นอนว่าดวงอาทิตย์และแหล่งกำเนิดความสว่างอื่น ๆ นั้นสว่างเกินไปเมื่อพวกเขาอยู่ใกล้กับศูนย์กลางของมุมมองของคุณและการเปลี่ยนจากแสงภายในอาคารไปสู่ความมืดมิดก็มากเกินไปเช่นกัน จากการเปรียบเทียบกับกล้องวิดีโอดอลล่าร์ที่สูงมากที่ใช้สำหรับกีฬาเช่นเดียวกับกล้องดิจิตอลดอลล่าร์ที่สูงมากตัวเลข 24 สต็อปน่าจะถูกต้องที่สุด

โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.