¿Por qué el rango dinámico del ojo humano es mucho mayor que el de una cámara?
La diferencia entre la luz solar deslumbrante y la luz de las estrellas es 10 8, una diferencia de 100 millones de veces. Calcule log210 8 = 26,6.
En el lenguaje de la fotografía, el rango dinámico de la luz debería ser del orden de 27Ev. De hecho, debido a la reflexión y superposición de la luz, el rango dinámico debería ser mucho mayor que este valor.
Esta es la situación de iluminación real.
Permítanme hablar primero sobre el rango dinámico de la cámara.
En la actualidad, existen dos tipos principales de elementos fotosensibles para cámaras, CCD y CMOS. Se puede entender que el elemento fotosensible en realidad está compuesto por píxeles con un área pequeña (en realidad se llama elemento fotosensible y su tamaño está relacionado con la resolución del elemento fotosensible. Para facilitar la comprensión, los píxeles se utilizan directamente). El proceso de exposición es en realidad el proceso de almacenar información luminosa en estos píxeles. La capacidad del píxel para almacenar fotones es limitada. Cuando supera un determinado valor, al igual que un balde lleno se desborda, no se puede desperdiciar ninguna cantidad de agua. Al mismo tiempo, debido al ruido (ruido térmico y ruido estadístico), la información óptica grabada tendrá un límite inferior.
El rango dinámico de una cámara es la relación entre los límites superior e inferior de la intensidad de la luz registrada (proporcional a la cantidad de fotones almacenados).
Ps, cuanto mayor sea el área de píxeles, más información de fotones se podrá almacenar y mejor será la capacidad antirruido. Por lo tanto, los píxeles de gran tamaño o bajos tendrán un mejor rango dinámico o una mejor calidad de imagen, lo que también explica por qué la calidad de imagen del iPhone 4 de 500 W es mejor que la de la mayoría de los Android de 800 W (por supuesto, esto también está relacionado con el algoritmo del software). ), y explicó por qué la calidad de imagen de fotograma completo es mejor que APS-C
Ps. Permítanme decirlo de nuevo, en realidad tengo muchas ganas de comprar formato medio y rompo a llorar cuando lo menciono. .
El rango dinámico del ojo humano
(No puedo ver cuántas células hay en esta imagen. ¡El alma es frágil!)
Vamos Mira lo maravillosos que somos los ojos humanos. Hay aproximadamente 7 millones de conos y 65,438+20 millones de bastones en la retina humana. Las células piramidales son responsables de una fuerte percepción de la luz y la discriminación de colores, mientras que las células bastoncillos son responsables de la percepción de poca luz y solo pueden distinguir entre la luz y la oscuridad. Cada retina puede enviar casi 654,38+00 millones de bytes de señal por segundo. A partir de estos 1,2 millones de bastones, deberíamos saber cuán potente debería ser el rango dinámico del ojo humano.
Hagamos una comparación.
De hecho, el elemento fotosensible de la cámara puede registrar un amplio rango dinámico, pero debido a que necesita convertir información fotoeléctrica, se llama profundidad de bits en números. Cuanto mayor sea la profundidad de grabación, mayor será el rango dinámico que se puede grabar. Descargue el diagrama de relación entre la profundidad de bits y el rango dinámico de Internet;
La mayoría de los archivos RAW de las cámaras digitales SLR pueden grabar una profundidad de bits de 10 a 14, por lo que el rango dinámico teórico es de 10-14 ev. El rango dinámico real de la mayoría de las cámaras digitales puede ser de 5 a 9 EV.
Queridos niños, la cámara puede tomar fotografías en bruto, ¡pero ustedes deben tomar fotografías en bruto!
El rango dinámico de una cámara es función del valor ISO. Cuanto mayor sea el valor ISO, más grave será el ruido y menor será el rango dinámico.
El ojo humano no es estático y funciona más como una cámara de vídeo que como una cámara estática. Los globos oculares humanos giran repetidamente, reciben constantemente señales luminosas del mundo exterior y "actualizan" los detalles de la imagen en el cerebro en cualquier momento. Al mismo tiempo, el cerebro puede combinar las diferentes señales obtenidas por los dos ojos, lo que también puede aumentar la resolución de la imagen. Además, a menudo movemos los ojos o el cuello para captar más información. Por tanto, la combinación orgánica del globo ocular y el cerebro hace que la resolución del ojo humano no esté determinada únicamente por los fotorreceptores del iris.
Y el rango dinámico del ojo humano puede cambiar debido a cambios en la sensibilidad, pero la capacidad del ojo humano para ajustar la sensibilidad es un poco lenta y lleva tiempo cambiar. Por eso se siente muy oscuro. cuando salgas por la noche, pero después de un tiempo todo estará bien en un tiempo.
Pero la sensibilidad del ojo humano no le teme a la influencia del ruido (algunos estudios dicen que el ojo humano también produce ruido, así que yo no lo vi, jaja), y el ojo humano también Tiene una poderosa herramienta posterior, que es el cerebro. Generalmente, lo que ves son imágenes creadas en tu cabeza. ¿Qué piensas? Si la cámara llega demasiado tarde, habrá que arrastrarla a PS.
PD: Vuelva a publicar la respuesta en Zhihu.