Category: наука

Category was added automatically. Read all entries about "наука".

Динамический диапазон и фотографическая широта

Оригинал взят у novikovmaxim в Динамический диапазон и фотографическая широта
Внимание! Это старый вариант статьи!
Новая статья, существенно переработанная и дополненная, находится здесь: http://novikovmaxim.narod.ru/statyi/fotodelo/dd.htm
Определение

Ввиду смысловой схожести таких фотографических параметров, как динамический диапазон и фотографическая широта, в применении этой терминологии существует изрядная путаница. Природа этой путаницы — в непонимании отношения реальных яркостей к их отображению на плёнке или в цифре. Попробую внести ясность.

Фотографическая широта — максимально возможный диапазон внешних яркостей, которые может каким либо образом зафиксировать  фотоустройство (фотоаппарат, в том числе и цифровой, сканер и т.п.) внутри одного кадра.

Динамический диапазон — максимально возможный полезный диапазон оптических плотностей плёнки, фотобумаги и т.п. или максимально возможный полезный диапазон количеств электронов, могущих помещаться в каждом пикселе электронной матрицы фотоустройства.

Таким образом, термин «фотографическая широта» применяется для оценки запечетлеваемого диапазона внешних яркостей, а динамический диапазон — для оценки физических свойств внутреннего носителя (оптическая плотность плёнки, ёмкость и шумность пикселей матрицы и т.п.).

Примеры:

Фотографическая широта плёнки (контрастность) — способность её фиксировать некоторый диапазон внешних яркостей. Приблизительные значения для негативов 2,5-9 EV, для слайдов 2-4 EV, для киноплёнки 14EV.
Динамический диапазон плёнки (диапазон оптических плотностей) — её способность в некотором диапазоне изменять свою прозрачность (оптическую плотность) в зависимости от воздействия внешней яркости. Приблизительные значения для негативов 2-3D, для слайдов 3-4D.


Фотографическая широта фотобумаги (контрастность) — способность её фиксировать некоторый диапазон внешних яркостей (от фотоувеличителя). Типичные значения для чёрно-белых бумаг: 0,7-1,7 EV.
Динамический диапазон фотобумаги
(диапазон оптических плотностей) — её способность в некотором диапазоне изменять степень отражения (оптическую плотность) в зависимости от внешней яркости (от фотоувеличителя). Типичные значения от 1,2 до 2,5D.

Фотографическая широта матрицы цифрового аппарата — способность её фиксировать некоторый диапазон внешних яркостей. У цифрокомпактов 7-8 EV, у зеркалок 10-12 EV.
Динамический диапазон матрицы цифрового фотоаппарата — способность пикселей матрицы в некотором количественном диапазоне накапливать разное количество электронов в зависимости от уровня внешней яркости. Динамический диапазон цифрокомпактов — 2,1-2,4D, а зеркалок — 3-3,6D.

Фотографическая широта графического файла — Поскольку файл — это всего лишь способ хранения информации, то за счёт потери градаций в любой формат файла можно запихнуть любой диапазон внешних яркостей. Стандартные величины у формата восьмибитного JPEG это 8 EV, у HDRI (Radiance RGBE) — до 252 EV. От количества бит, выделяемых для хранения каждого пикселя, этот параметр зависит лишь косвенно, поскольку способ упаковки информации в эти биты у разных форматов различен.
Динамический диапазон графического файла — способность файла хранить в себе некоторый диапазон значений каждого пикселя.


Фотографическая широта монитора — Поскольку монитор это только устройство отображения, то этот параметр не имеет особого смысла. Ближайшим по смыслу параметром будет способность монитора отображать закодированный в графическом файле диапазон значений яркости.  Но он зависит в основном от используемого цветового профиля и программы отображения, которые с тем или иным успехом втискивают всю (или не всю) фотографическую широту изображения, содержащуюся в файле, в рамки динамического диапазона монитора. Замечу, что чем большая фотоширота втиснута в динамический диапазон, тем менее контрастно выглядит изображение.
Динамический диапазон монитора (контрастность) — способность пикселя монитора в некотором диапазоне изменять свою яркость в зависимости от напряжения входящего сигнала. Динамический диапазон современных мониторов находится в пределах 2,3-3D (200:1 — 1000:1).

Фотографическая широта матрицы сканера — способность её фиксировать некоторый диапазон яркостей отражённого от бумаги или пропущенного через плёнку света. Составляет от 6 EV у офисных планшетных до 16 EV у профессиональных барабанных сканеров.
Динамический диапазон матрицы сканера — способность пикселей матрицы сканера в некотором количественном диапазоне
накапливать разное количество электронов в зависимости от яркости отражённого от бумаги или пропущенного через плёнку света. Динамический диапазон сканеров может принимать значения от 1,8D у офисных планшетников до 4,9D у профессиональных барабанных сканеров.

Примечание по сканеру: Поскольку лампа сканера создаёт постоянную освещённость сканируемого материала, верхняя граница  яркости этого материала фиксирована (абсолютно белый лист или полностью прозрачная плёнка). Поэтому и верхняя граница динамического диапазона матрицы фиксирована, будучи подогнанной под эту максимальную яркость. Следовательно, величины фотографической широты и динамического диапазона совпадают. Кроме того, зная динамический диапазон плёнки (бумаги) и его сдвиг относительно полной прозрачности (абсолютной белизны), можно смело сравнить динамические диапазоны плёнки (бумаги) и сканера, и определить, сможет ли тот или иной сканер оцифровать плёнку (бумагу) без потерь градаций. Для справки: динамический диапазон
вуали (максимальной прозрачнгости) фотоплёнок приблизительно составляет 0,1D.

Обшее примечание 1. Не все вышеперечисленные словосочетания реально используются, но они упомянуты для полноты картины, чтобы яснее можно было прочувствовать разницу между фотографической широтой и динамическим диапазоном.


Обшее примечание 2. Очевидно, что фотографическая широта и динамический диапазон для одного и того же аналогового фотоустройства или материала имеют разные величины, даже если их попытаться выразить в одинаковых единицах. Для цифровых же фотоустройств эти параметры имеют одну величину. Из-за этого понятие фотошироты обычно подменяется понятием динамического диапазона. К счастью, для цифровых фотоустройств это не критично.
Единицы измерения

Динамический диапазон измеряют по шкале, каждое следующее деление которой соответствует снижению измеряемого параметра в 10 раз, а фотографическую широту по шкале, каждое следующее деление которой соответствует снижению измеряемого параметра в 2 раза.

Исходя из понятия логарифма (показатель степени, в которую надо возвести одно число, чтобы получить другое), обе эти шкалы являются логарифмическими. В первом случае используется логарифм по основанию 10 (десятичный логарифм — log10 или lg), во втором — по основанию 2 (двоичный логарифм — log2 или lb).

Десятичный логарифм используется для компактности шкалы динамического диапазона и соответствия каждого следующего деления шкалы динамического диапазона зрительному ощущению падения яркости в 2 раза при фактическом десятикратном падении величины измеряемого параметра, а двоичный — для соответствия каждого следующего деления шкалы фотографической широты зрительному ощущению равномерного падения яркости при геометрически увеличивающимся падении количества света.

Размер динамического диапазона или фотографической широты записываются цифрой, обозначающей количество делений по соответствующей шкале между измеренными точками. При этом, если измерения проходят по шкале динамического диапазона, рядом с цифрой ставят обозначение D (2D, 2,7D, 4D, 4,2D), а если по шкале фотографической широты, то используется обозначение EV (Exposure Value значение экспозиции) или просто количество ступеней или стопов (делений).

Часто динамический диапазон записывают просто как отношение, например 100:1 (2D) или 1000:1 (3D).

Формула же для измерения полезного динамического диапазона следующая: динамический диапазон равен десятичному логарифму из отношения максимальной величины измеряемого параметра к минимальному, то есть уровню шума:

D = lg(Max/Min)

Формула вычисления фотошироты аналогична, но вместо десятичного логарифма применяется двоичный.

Динамический диапазон цифровых устройств измеряют ещё и в децибеллах. Способ измерения практически аналогичен вышеописанному, поскольку децибел - тоже логарифмическая величина, и тоже вычисляется через десятичный логарифм. Но значение в децибелах будет в 20 раз больше (1D = 20 дб), и сейчас я объясню, почему.

Измерению в этом случае подвергается разница напряжений, в которые преобразовываются накопленные в каждом пикселе матрицы электроны. Впрочем, это напряжение пропорционально количеству накопленных электронов, но я упомянул напряжение не случайно. Дело в том, что в децибелах измеряют диапазоны только энергетических величин: мощностей, энергий и интенсивностей. И способ их вычисления полностью аналогичен вышеописанному за исключением умножения итогового числа на 10, потому что мы мерием не белы а децибелы, которые в 10 раз меньше.

Однако существует возможность померить в децибелах и амплитудные величины, такие как напряжение, ток, импеданс, напряженности электрического или магнитного полей и размахи любых волновых процессов. Но для этого надо учесть  зависимость от них соответствующей им энергетической величины.

Вычислим зависимость
мощности от напряжения. Мощность равна квадрату напряжения делённого на сопротивление, то есть она зависит от напряжения квадратично. Увеличивая напряжение в 2 раза мощность увеличивается в 4 раза. Значит, чтобы сохранить мощностную пропорцию, придётся мерить диапазон не напряжений, а квадратов этих напряжений:

lg(Umax2/Umin2) = lg(Umax/Umin)2 = 2*lg(Umax/Umin)

Мы получим значение в белах. Для перевода в децибелы умножаем на 10. В итоге полная формула принимает вид:

Децибелы = 20*lg(Umax/Umin)

Таким образом, у нас получается, что динамический диапазон в децибелах равен подсчитанному нами по шкале динамическому диапазону, умноженному на коэффициент 20.

Иногда из-за путаницы в терминологии динамический диапазон измеряют в единицах экспозиции (EV), ступенях или стопах, как фотографическую широту, а фотографическую широту — как динамический диапазон. Чтобы привести параметры к нормальному виду, приходится пересчитывать диапазон из одной шкалы в другую. Для этого необходимо вычислить цену деления одной шкалы в цифрах другой. Например, цену деления шкалы фотографической широты в цифрах шкалы динамического диапазона.

Кроме того, принимая во внимание логарифмичность шкал и зная динамический диапазон фотоустройства, можно вычислить его фотографическую широту, и наоборот, по его фотографической широте можно узнать его динамический диапазон. Для этого нужно опять же просто пересчитать диапазон из одной шкалы в другую.

Поскольку деления шкалы представляют собой степени, вычислим, в какую степень надо возвести десятку (размерность шкалы динамического диапазона), чтобы получить двойку (размерность шкалы фотографической широты). Берём десятичный логарифм от двойки и получаем цену одного деления шкалы фотографической широты в единицах шкалы динамического диапазона — приблизительно 0,301. Это число и будет коэффициентом перевода. Теперь, для перевода EV в D, следует EV умножить на 0,3, а для перевода из D в EV, следует D разделить на 0,3.

Замечу, что шкала фотографической широты применяется не только для измерения диапазонов, но и для измерения конкретных величин экспозиции. Поэтому она имеет условный ноль, который соответствует яркости света, падающего от объекта, освещённость которого составляет 2,5 люкса (для нормальной экспозиции объекта с таким освещением требуется диафрагма 1.0 и выдержка 1 сек. при чувствительности ISO 100). Таким образом, экспозиция вполне может принимать по этой шкале отрицательные значения в EV. Диапазон же, естественно, всегда положителен.

Битовая глубина цифрового фотоустройства.

При упоминаниях о динамическом диапазоне фотоустройств иногда упоминается их битовая глубина. Давайте разберёмся, что это такое.

Верхняя граница динамического диапазона матрицы соответствует максимальному количеству электронов, способных возбудиться фотонами в каждом пикселе. Минимальная граница соответствует количеству возбуждённых фотонами электронов, сравнимому с колебанием количества паразитных электронов, находящихся в каждом пикселе в возбуждённом состоянии постоянно (тепловой шум). Если сигнал от постоянно находящихся электронов ещё можно отфильтровать (что и делается), то случайные колебания их количества непредсказуемы.

Между максимальным и минимальным значениями существует большое количество градаций, соответствующих разным яркостям, воспринятым пикселем. Для цифровой фиксации градаций в двоичном представлении требуется некоторое количество бит. Это количество бит и называется битовой глубиной АЦП (аналого-цифрового преобразователя фотоустройства, преобразующего количество возбуждённых электронов в пикселе в ту или иную цифру).

В современных сканерах на каждый из трёх цветов выделяют обычно по 16 бит. В цифровых фотоаппаратах это значение несколько меньше. Но даже там битовая глубина является избыточной, потому что основным ограничением является не разрядность АЦП, а динамический диапазон пикселей, которые пока неспособны накапливать большее количество электронов, или же иметь более низкий показатель случайного теплового шума, чтобы не глушить полезные электроны. В результате, младшие биты избыточной битовой глубины заняты в основном значениями случайного теплового шума.

Кот Шрёдингера

Оригинал взят у agusentsova в Кот Шрёдингера


Kot шрёdiнгера – бар на Большой Дмитровке, 32. Здесь работают призывы "Найди кота" и "Выживи", а за барной стойкой трудятся отличные ребята-девчата. Там по-доброму химичат с костейлями и не выпускают посетителя, пока тот не дойдет до нужной кондиции – дверь на трезвую голову открыть сложно))) В общем, крутое место, которое нужно найти.


Collapse )

Любовь и гормоны

Оригинал взят у evo_lutio в Любовь и гормоны


Поразительное упоминание гормонов иногда приходится читать.

Дескать, у меня мало гормонов, поэтому влечение к мужу слабое. Или. "Я жену люблю, но гормоны на нуле, поэтому секса не хочется". Или вот еще. "Иногда гормоны прыгают и хочется любви". То есть многие люди верят, что в их организме что-то вдруг ни с того, ни с сего подпрыгивает, и отсюда у них какие-то желания возникают. А подпрыгивает, видимо, потому, что записано в генах как в книге судьбы. Пульс и давление ни с того ни с сего не подпрыгивает, если человек не больной-сердечник-гипертоник, повышаются от волнения или нагрузки физической, а гормоны - да, прыгуны такие. Шалунишки.

Collapse )


9 тайн, не разгаданных физиками

Оригинал взят у davydov_index в 9 тайн, не разгаданных физиками
В 1900 британский ученый лорд Кельвин сказал, что в физике не стоит больше ожидать открытий – только искать возможность более точных измерений. Через три десятка лет возникла квантовая механика, а Эйнштейн опубликовал теорию относительности, которая изменила науку.

fb5b22d515

В наши дни уже очевидно, что знания ученых не могут быть исчерпывающими. Напротив, каждое новое открытие вызывает цепочку новых, еще более сложных вопросов. Вот несколько самых интересных из них.

Что такое темная энергия?

fb5b22d515

Неважно, как астрофизики сражаются с цифрами, Вселенная все равно не похожа на простое уравнение. Несмотря на воздействие гравитации, она все равно разрастается и увеличивается с невероятной скоростью. Астрофизики предположили, что на время и пространство воздействует сила, противодействующая гравитации, и назвали ее темной энергией. Ее считают свойством космоса, для которого характерно давление, разделяющее пространство. Чем шире становится Вселенная, тем больше в ней темной энергии. Но что это такое конкретно, никто по-прежнему не знает.

Collapse )

Генетики опровергли теорию правозащитников о том, что сексуальные отклонения - это наследственность

Ученые из Калифорнийского университета на конференции Американского общества генетики человека заявили, что гомосексуализм - это не врожденная болезнь или физическое отклонение. Наука экспериментально доказала - гей-наклонности появляются под воздействием внешних факторов. Такой вывод для гомосексуалистов, как гром среди ясного неба: "Наследственность и сбои в генетике человека на сексуальный выбор человека не влияют". А ведь еще вчера многие геи оправдывали свое поведение мутациями генов, считали себя какими-то особенными, созданными такими природой...

- В эксперименте приняли участие 47 пар близнецов, - отметили ученые. - В связи с их генетической идентичностью, гомосексуальные наклонности, если они выявлялись у одного из братьев, должны были проявляться и у другого. Но таких оказалось не больше 20%.
Если этого мало, то еще один эксперимент провели британские социологи известного исследовательского центра YouGov. Они пошли дальше - опросили 1632 британцев. Из них 89% заявили о традиционной ориентации, 6% - о гомосексуальной, 2% признались, что они бисексуалы, 1% не смог определиться, а 3% отказались общаться. Но главное не это. Когда социологи разбили опрошенных по возрастным группам, то внезапно выяснилось, что чем моложе респонденты, тем больше среди них гомосексуалистов. А чем старше становятся жители Британии, тем больше среди них гетеросексуалов. Как так, куда же деваются любители однополой любви?

Получается, что все эти разговоры про «особых людей» - это просто промывание мозгов? Ведь именно в последние десятилетия так называемая «голубая мафия» стала вести усиленную пропаганду не просто нормальности гомосексуализма, а даже его исключительности и элитарности. На что и повелась тогдашняя молодежь. А ведь сейчас эта пропаганда стала еще более интенсивной. Не слишком ли страшное будущее готовится под эту обработку для наших детей. Ведь если человечество пойдет по этому пути, то homo sapiens просто вымрут.


Что говорит о человеке его почерк?

Оригинал взят у sapiens4media в Что говорит о человеке его почерк?
1
Связь почерка с характером изучает наука графология. Она помогает определять по почерку человека, насколько развиты у него ум, сила воли, каковы самооценка, эмоциональность и многое другое.

Collapse )

Впервые опубликованы шокирующие научные факты о семьях гомосексуалистов

Оригинал взят у matveychev_oleg в Впервые опубликованы шокирующие научные факты о семьях гомосексуалистов


Какими вырастут дети, которых воспитывали гомосексуалисты?

Ответ на этот вопрос уже много лет интересует всех.

Сторонников однополых партнерств рьяно утверждают, что детям все равно, есть ли у них папа и мама, или же их выращивают два мужчины (или две женщины).

Просемейные и религиозные организации, а также множество психологов вовсю кричат, что выросшие в атмосфере гомосексуальных отношений дети будут по умолчанию психологически травмированы и неполноценны в жизни.

Но в силу того, что легализация однополых партнерств и тем более «браков» начала происходить в некоторых странах не так давно, до недавнего времени еще не было оснований делать объективные научные заключения.

По простой причине – еще не выросло поколение таких детей.

Однако осенью 2010 года Марк Регнерус, доктор социологии, адъюнкт-профессор в Техасском университете в Остине (США), начал свое знаменитое научное исследование на тему «Как отличаются взрослые дети, родители которых имеют однополые отношения». Свою работу ученый завершил спустя полтора года – в 2012-ом. Впрочем, анализ данных продолжается доныне – они доступны всем заинтересованным ученым, благодаря Межуниверситетскому консорциуму политических и социальных исследований Мичиганского университета.

Collapse )

Дамы приятные во всех отношениях, кроме логики

Оригинал взят у aloisov в Дамы приятные во всех отношениях, кроме логики


Мне говорят они таким образом требуют к себе внимания. Ну давайте посмотрим.

Эпизод первый. Я - начинающий фотограф. Приходит ко мне молодая спортивная девушка с целью фотографироваться ню. Результаты ей не нравятся. Ну ничего, бывает. Через несколько лет я, гуляя по архивам, натыкаюсь на интересный кадр из той съемки, и загружаю его вконтакт. Через неделю нежный голос по телефону:
— Я увидела, что Вы выставили мою фотографию в интернете. Откуда она у Вас? Что-то я не припомню, чтобы я так откровенно снималась!

Вот предмет звонка:

Collapse )