Bagaimana rentang dinamis mata manusia dibandingkan dengan kamera digital?

31

Menurut tes DxO , kamera memiliki 10 hingga 12 stop rentang dinamis. Apakah itu benar? Noise dapat benar-benar merusak beberapa nilai yang lebih rendah (dengan mudah mengakibatkan hilangnya beberapa stop).

Juga Norman Koren mengatakan bahwa rentang dinamis asli kamera digital dapat menjadi 9 sampai 11 berhenti, tapi cetakan memiliki "hanya" 6,5 berhenti.

Dalam bagian tentang rentang dinamis, Wikipedia mengatakan mata manusia memiliki rasio kontras sekitar 6,5 berhenti . Jika itu masalahnya, mengapa mata manusia jelas jauh lebih baik daripada kamera untuk merekam adegan dengan rentang dinamis tinggi?

Paolo
sumber
2
Pertanyaan rentang dinamis ditanyakan sebagai bagian dari Bagaimana mata manusia dibandingkan dengan kamera dan lensa modern? , tetapi bagian khusus ini tidak benar-benar dijawab. Saya pikir ini adalah pertanyaan lanjutan yang berdiri sendiri karena pertanyaan yang lebih luas mungkin terlalu luas.
mattdm

Jawaban:

37

Ini adalah pertanyaan yang sangat bagus, dan jawabannya bisa mengisi ratusan halaman - dan, pada kenyataannya, jawabannya sudah TIDAK mengisi ratusan halaman.

Jawaban singkatnya adalah angka-angka yang Anda kutip tidak setuju dengan kenyataan yang tampak karena angka-angka yang dikutip umumnya salah :-). Baca terus ...

Banyak yang tersedia di internet mengenai hal ini dan kualitasnya, seperti biasa, sangat bervariasi. Ada juga banyak parroting "fakta" antara situs dan angka-angka seperti yang ada di Wikipedia tampaknya cukup umum TETAPI ada beberapa argumen yang sangat beralasan yang tampaknya menunjukkan bahwa angka Wikipedia sangat salah dan meremehkan angka tersebut secara substansial.

Penting untuk dicatat bahwa mata bertindak sebagai pendeteksi kontras dan bukan pendeteksi tingkat absolut (seperti penggunaan sensor kamera digital) sehingga perbandingan perlu diperhatikan.

Dengan iritasi, adaptasi kimia, dan setiap trik lain yang dapat dilakukan, tampaknya rentang dinamis absolut dari keseluruhan sistem mata adalah lebih dari 20 perhentian. Karena setiap perhentian adalah faktor 2, itu 2 ^ 20 atau sekitar "lebih dari 1.000.000: 1". Di ujung atas, matahari terlalu cerah !!!. Di ujung bawah mata yang diadaptasi gelap dapat mendeteksi satu foton. D3S (kinerja yang lebih baik daripada D4) mungkin mengalami masalah dengan itu. (Perhatikan bahwa itu bukan SETIAP foton - ketika Anda turun ke beberapa foton per tingkat kedua banyak dari mereka akan mengenai daerah non-sensor dan tidak terdeteksi. Tetapi ketika seseorang TIDAK menyerang area retina sensitif itu akan menghasilkan sinyal yang dapat direkam.)

Tapi, saya ngelantur :-). Halaman yang sangat bagus (sepertinya) yang membahas rentang dinamis mata dan lainnya

Judul paragraf perlu diperhatikan:

Catatan tentang Resolusi
Ketajaman Visual Mata Manusia dan Detail Penyelesaian pada Cetakan
Berapa banyak megapixel setara yang dimiliki mata?
Sensitivitas Mata Manusia (ISO Setara)
Rentang Dinamis Mata
Panjang Fokus Mata

Penulis berpendapat bahwa rentang dinamis mata tanpa mengubah sensitivitas dengan adaptasi atau iritasi adalah sekitar 1.000.000: 1 dalam kondisi cahaya rendah. Artinya, sama besar dengan batas bawah "lebih" dari yang disebutkan di atas. Kemudian ia membenarkan klaim ini sebagaimana disalin di bawah. Sepintas ini terdengar cukup meyakinkan. Mungkin ada kekurangan dalam argumen, tetapi tampaknya OK, dan ini tidak berarti bahwa itu berlaku di semua level cahaya.

Ini adalah eksperimen sederhana yang bisa Anda lakukan. Pergi dengan grafik bintang di malam yang cerah dengan bulan purnama. Tunggu beberapa menit hingga mata Anda menyesuaikan diri. Sekarang temukan bintang-bintang samar yang dapat Anda deteksi ketika Anda dapat melihat bulan purnama di bidang pandang Anda. Coba dan batasi bulan dan bintang dalam jarak sekitar 45 derajat ke atas (puncaknya).

Jika Anda memiliki langit yang jernih dari lampu-lampu kota, Anda mungkin akan dapat melihat bintang 3 yang besar.

Bulan purnama memiliki besaran bintang -12,5.

Jika Anda dapat melihat besarnya 2,5 bintang, kisaran besarnya yang Anda lihat adalah 15.

Setiap 5 besaran adalah faktor 100, jadi 15 adalah 100 * 100 * 100 = 1.000.000.

Dengan demikian, rentang dinamis dalam kondisi cahaya yang relatif rendah ini sekitar 1 juta banding satu, mungkin lebih tinggi!

Tapi, inilah saran dari saya untuk percobaan di tingkat cahaya siang normal.

  • Temukan pemandangan yang memiliki perpaduan yang baik antara area gelap dan area yang sangat terang - idealnya dengan beberapa area gelap sebagai pulau terpencil di dekat pulau kecerahan. Contohnya adalah sinar matahari yang menyinari pohon ke daerah yang teduh - beberapa caelet atau daerah yang sangat teduh akan membantu.

  • Biarkan mata Anda beradaptasi dengan tingkat pencahayaan umum - jangan menatap titik-titik terang di dekat tempat matahari bersinar dan tidak fokus pada area yang gelap.

  • Perhatikan seberapa baik Anda bisa melihat detail di area paling gelap dari yang paling gelap - pada tingkat kegelapan apa yang dipudar menjadi hitam.

  • Cobalah hal yang sama dengan area terang - saat Anda melihat ke arah matahari akan ada tempat di mana detailnya menyapu dan Anda tidak bisa melihat lebih banyak.

  • Gerakkan mata Anda ke sana kemari melintasi adegan antara gelap dan terang untuk mencoba menghentikan mekanisme adaptasi Anda yang mengubah f-stop pada Anda.

  • Sekarang, ambil foto pemandangan itu. Paparkan "dengan benar" dan kemudian area paling gelap yang bisa Anda lihat dapat dilihat di foto dan kemudian sehingga highlight paling terang yang bisa Anda bedakan tidak luntur.

  • Jika Anda memiliki peralatan, ambil foto HDR dengan variasi f-stop maksimum di antara foto. (Sony A77 saya memungkinkan langkah 5ev.)

Pengalaman saya adalah mata saya selalu dapat melihat rentang kecerahan yang lebih luas dari kamera saya (Minolta 7Hi, A200, 5D, 7D, A700, A77, lainnya)

Pada gambar HDR maksimum (kisaran 10 ev antara pusat) mata saya dapat melihat serta atau lebih baik dari kamera.

Daerah di mana ini tidak MENDAPAT begitu dalam cahaya yang sangat rendah ketika saya mungkin perlu untuk memungkinkan mata untuk mengintegrasikan (yang dilakukan hingga sekitar 4 detik!) Sedangkan saya dapat melihat foto cahaya rendah dan melihat gambar segera. Fakta bahwa saya mungkin memerlukan paparan 10 detik kemudian tidak relevan untuk dilihat.


Barang bagus lainnya:

Russell McMahon
sumber
1
Wow :) ini sangat menarik.
Paolo
6
Ini bahkan lebih buruk dari ini; otak membentuk pinggiran gambar mental menggunakan apa yang dilihatnya saat Anda menggerakkan fokus Anda di sekitar adegan. Jadi Anda melihat semua detail highlight dari area yang lebih terang ketika mata Anda menyesuaikan untuk itu, dan kemudian melihat semua detail shadow dari area yang lebih gelap. Ini semua terjadi dalam milidetik, jadi Anda tidak menyadari bahwa pemandangan sedang dibangun untuk Anda.
Phil H
+1 Jawaban yang bagus, dan ketika Anda menambahkan fakta bahwa kita tidak "melihat" dengan mata kita, tetapi dengan otak kita, itu menjadi semakin rumit.
whatsisname
Hal yang menarik. Saya pikir mungkin ada beberapa istilah yang membingungkan di sini. Saya pernah membaca hal-hal di masa lalu (saya harus mencari tautan) yang mengindikasikan bahwa mata memiliki kisaran dinamis sekitar 24 perhentian atau lebih, tetapi rentang kontras sekitar 20 atau kurang. Rentang dinamis adalah seluruh rentang sensitivitas perangkat penginderaan, di mana rentang kontras biasanya digunakan untuk menunjukkan bagian dari rentang dinamis total yang digunakan. Itu masuk akal, mengingat bahwa mata dapat mendeteksi sesedikit satu foton (batas DR lebih rendah) serta jutaan foton di bawah sinar matahari yang cerah.
jrista
Maka, masuk akal bahwa DR mata manusia lebih seperti 2 ^ 24 (16 juta) ... betapapun DR kamera, seseorang tidak dapat menggunakan semua rentang dinamis yang mampu dimiliki perangkat keras sepanjang waktu. Anda harus mengompres DR yang tersedia menjadi kontras yang lebih sempit agar sesuai dengan perangkat pengamat ... yaitu sekitar 8-10 stop untuk layar komputer, dan 5-7 stop untuk pencetakan. Sifat kontras variabel dalam rentang dinamis total perangkat harus menerangi pembaca dengan alasan disebut dinamis .
jrista
11

Secara metaforis, ini mungkin disebabkan oleh fakta bahwa otak tidak "melihat" satu gambar, tetapi menyusun satu berdasarkan serangkaian "bidikan" terus-menerus dari mata ketika mereka bergerak di sekitar tempat kejadian.

Masing-masing "foto" ini "diambil" dengan "lubang" variabel, untuk memaksimalkan rentang dinamis keseluruhan "gambar" akhir.

Anda dapat menganggap proses mental sebagai campuran panorama dan HDR jika Anda mau. :Hai)

André Carregal
sumber
2

Pertanyaan ini tidak dapat distandarisasi karena rentang dinamis mata selalu berubah untuk menyesuaikan dengan intensitas cahaya, tidak hanya oleh "lubang manusia" tetapi juga dengan kepekaan otak terhadap apa yang dilihat mata. Ini seperti kamera dengan prosesor yang berbeda, menggunakan yang paling sensitif terhadap cahaya saat diinginkan dan menggunakan sensitivitas tertinggi hingga gelap saat diinginkan. Saya pikir rentang dinamis mata adalah sekitar 22 hingga 24 EV.

Saya telah tertarik dengan pertanyaan ini untuk sementara waktu sekarang. Cobalah untuk mengambil foto tempat pameran susu putih dengan lembaran lightbox dari sudut yang berbeda tanpa harus memasang bracket untuk pencahayaan dan kemudian bracket untuk white balance secara terpisah dan kemudian mengolahnya nanti. Secara fisik tidak mungkin.

Sama seperti mata menyesuaikan diri dengan white balance secara psikologis dan itulah mengapa istilah '' butuh mata segar '' itu karena persepsi visual juga merupakan faktor.

Oliver
sumber
1

Alasan utama untuk ini adalah bahwa mata manusia mencatat kecerahan pada skala logaritmik, sedangkan sensor digital linear. Lihatlah situs ini sekitar setengah jalan untuk info lebih lanjut.

David
sumber
0

Jawaban teratas di sini adalah yang terbaik, sementara itu ada beberapa komentar yang salah. Mata tidak mendapatkan rentang dinamis yang besar karena gerakan mata dan penyesuaian cepat. Cobalah percobaan di mana mata Anda terpaku pada satu titik, dan dengan mata terpaku perhatikan apa yang bisa Anda lihat dalam penglihatan tepi dekat Anda di area yang jauh lebih terang atau lebih gelap. Coba perbaiki titik-titik cahaya yang berbeda-beda untuk melihat bahwa memang hampir semua yang jatuh dalam tingkat cahaya normal terlihat jelas oleh Anda. Karena Anda fokus dan terfokus pada satu titik, gerakan mata tidak dapat menjelaskan fakta bahwa Anda masih dapat dengan mudah melihat benda-benda terang dan gelap di pinggiran dekat Anda. Ambil gambar dengan kamera terbaik dan ini tidak akan benar jauh.

Tentu saja matahari dan sumber terang lainnya terlalu terang ketika dekat dengan pusat pandangan Anda, dan beralih dari cahaya dalam ruangan yang terang menjadi gelap gulita juga terlalu banyak. Berdasarkan perbandingan dengan kamera video dolar sangat tinggi yang digunakan untuk olahraga, serta kamera digital dolar tinggi, angka 24 stop kemungkinan besar benar.

Chris SM
sumber