디지털 사진의 Dynamic Range
사진의 다이나믹 레인지는 측정 가능한 최대 및 최소 조명 강도(흰색과 검은색) 간의 비율을 나타냅니다. 현실 세계에서 진정한 흰색이나 검은색은 결코 혼합되지 않는데요. 광원 강도와 피사체 반사율의 정도만 다른 정도입니다. 따라서 다이나믹 레인지의 개념은 더욱 복잡하고 캡처 장치(예: 카메라 또는 스캐너), 디스플레이 장치(예: 인쇄 또는 컴퓨터 디스플레이) 또는 피사체 자체를 설명하는지 여부에 따라 달라집니다. 색상 관리와 마찬가지로 위의 이미징 체인 내의 각 장치에는 고유한 동적 범위가 있습니다. 인쇄물과 컴퓨터 디스플레이에서 각각 종이 흰색 또는 최대 강도 픽셀보다 더 밝아지는 것은 없습니다. 실제로 또 다른 장치는 자체 동적 범위를 가진 우리의 눈입니다. 따라서 장치 간에 이미지 정보를 변환하면 해당 이미지가 재생되는 방식에 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 다이나믹 레인지의 개념은 실제 장면, 카메라 및 화면 또는 최종 인쇄물의 이미지 간의 상대적 비교에 유용합니다. 빛의 강도는 입사광과 반사광으로 설명할 수 있습니다. 둘 다 장면의 동적 범위에 영향을 줍니다. 강한 반사와 함께 검은색 물체가 포함된 장면과 같이 반사율의 변동이 큰 장면은 입사광 변동이 큰 장면보다 실제로 더 큰 동적 범위를 가질 수 있습니다. 두 시나리오 모두에서 사진은 카메라의 동적 범위를 쉽게 초과할 수 있습니다. 특히 노출이 맞지 않는 경우 더욱 그렇습니다. 따라서 광도 또는 휘도의 정확한 측정은 동적 범위를 평가할 때 중요합니다. 여기서는 조도라는 용어를 사용하여 입사광만 지정합니다. 조도와 휘도는 일반적으로 평방미터당 칸델라(cd/㎡)로 측정됩니다. 일반적으로 발생하는 공원에 대한 대략적인 값은, 10의 거듭제곱으로 조정되었기 때문에 여기에서 입사광에 대해 가능한 방대한 변화를 볼 수 있습니다. 장면이 직사광선과 차단된 태양광 모두에 의해 고르지 않게 조명된 경우, 이것만으로도 장면의 다이나믹 레인지가 크게 증가할 수 있습니다(부분적으로 조명이 비추는 절벽면이 있는 캐년 일몰 예에서 볼 수 있음). 실제 장면에서 다이나믹 레인지의 의미는 단순히 가장 밝은 영역과 가장 어두운 영역의 비율(명암비)이지만, 디지털카메라 및 스캐너와 같은 측정 장치를 설명할 때 그 정의가 더 복잡해집니다. 디지털카메라 센서에 대한 포스팅에서 빛이 공동 또는 우물(포토 사이트)의 각 픽셀에서 측정된다는 사실을 기억하세요. 각 포토 사이트의 크기와 콘텐츠 측정 방법에 따라 디지털카메라의 동적 범위가 결정됩니다. 포토 사이트는 마치 물처럼 광자를 담는 양동이로 생각할 수 있습니다. 따라서 버킷이 너무 가득 차면 오버플로우 됩니다. 넘쳐나는 포토 사이트는 포화 상태가 되어, 추가로 들어오는 광자를 구분할 수 없어 카메라의 화이트 레벨을 정의한다고 합니다. 따라서 이상적인 카메라의 경우 명암비는 각 포토 사이트 내에 포함할 수 있는 광자의 수를 측정 가능한 가장 어두운 광도(1개의 광자)로 나눈 값입니다. 각각 1000개의 광자를 보유하고 있다면 명암비는 1000:1이 됩니다. 더 큰 포토 사이트는 더 넓은 범위의 광자를 포함할 수 있기 때문에, 동적 범위는 일반적으로 소형 카메라에 비해 디지털 SLR 카메라의 경우 더 높습니다(픽셀 크기가 더 크기 때문에). 실제로 소비자 카메라는 개별 광자를 계산할 수 없습니다. 따라서 동적 범위는 텍스처를 더 이상 식별할 수 없는 가장 어두운 톤에 의해 제한됩니다. 이것을 블랙 레벨이라고 합니다. 블랙 레벨은 각 포토 사이트를 얼마나 정확하게 측정할 수 있는지에 따라 제한되므로 어두운 곳에서는 이미지 노이즈로 제한됩니다. 따라서 일반적으로 ISO 속도가 낮고 측정 노이즈가 적은 카메라에서는 동적 범위가 증가합니다. 따라서 전체적으로 디지털카메라의 다이나믹 레인지는 측정 가능한 최대 광도(픽셀 채도에서)와 측정 가능한 최소 광도(판독 노이즈 위)의 비율로 설명할 수 있습니다. 디지털카메라에서 다이나믹 레인지를 측정하는데 가장 일반적으로 사용되는 단위는 f- 스톱으로, 전체 조명 범위를 2의 거듭제곱으로 설명합니다. 스캐너는 밀도(D)로 설명된다는 점을 제외하고는 디지털카메라의 동적 범위와 동일한 채도:노이즈 기준을 따릅니다. 이는 안료가 인쇄 매체에서 톤을 생성하는 방식과 개념적으로 유사하기 때문에 유용합니다. 따라서 밀도 측면에서 전체 동적 범위는 최대 안료 밀도(D max)에서 최소 안료 밀도(D min)를 뺀 값입니다. f-stop에 대한 2의 거듭제곱과 달리 밀도는 10의 거듭제곱을 사용하여 측정됩니다(지진에 대한 리히터 척도). 따라서 밀도 3.0은 1000:1의 명암비를 나타냅니다. 높은 안료 밀도의 경우 디지털카메라와 동일한 노이즈 제약이 스캐너에 적용됩니다(둘 다 측정을 위해 포토 사이트 배열을 사용하기 때문에). 따라서 측정 가능한 D max는 광 신호를 판독하는 동안 존재하는 노이즈에 의해 결정됩니다. 다이나믹 레인지는 매우 다양하여 일반적으로 로그 스케일로 측정됩니다. 이는 동일한 리히터 스케일에서 매우 다른 지진 강도를 측정하는 것과 유사합니다. 여기에서는 선호하는 측정(f- 스톱, 밀도 및 명암비) 측면에서 여러 장치에 대한 최대 측정 가능(또는 재현 가능) 동적 범위를 보여줍니다. 인쇄물에서 재현 가능한 동적 범위와 스캐너 및 디지털카메라로 측정할 수 있는 것 사이의 큰 차이에 유의하세요. 장면의 실제 다이나믹 레인지와 비교하기 위해 거의 반사율이 높은 흐린 날의 경우 약 3f- 스톱에서 반사율이 매우 고르지 않은 화창한 날의 경우 12+f- 스톱까지 다양합니다. 실제 동적 범위는 인쇄물 및 디스플레이 장치에 대한 주변 조명의 강력한 기능입니다. 적절한 조명 아래서 보이지 않는 인쇄물은 전체 동적 범위를 제공하지 못할 수 있지만, 디스플레이 장치는 특히 플라스마 디스플레이의 경우 잠재력을 최대한 실현하기 위해 거의 완전한 어둠이 필요합니다. 마지막으로 이 값은 대략적인 근사치 일뿐입니다. 실제 값은 기기의 연령, 모델 생성, 가격 범위 등에 따라 다릅니다.