داینامیک رنج چیست و چه مفهومی در عکاسی دارد؟ تاثیر داینامیک رنج بر عکاسی

داینامیک رنج (Dynamic Range) یکی از ویژگی‌های کلیدی در عکاسی است که تأثیر مستقیمی بر کیفیت تصاویر می‌گذارد. این مفهوم به تفاوت شدت نور بین تیره‌ترین و روشن‌ترین نقاط یک تصویر اشاره دارد. درک درست داینامیک رنج و توانایی کار با آن، از اهمیت بالایی برخوردار است زیرا می‌تواند کمک کند که جزئیات تصویر از سایه‌های عمیق تا نواحی روشن به‌خوبی حفظ شوند. در این مقاله، به بررسی مفهوم داینامیک رنج در عکاسی، تاثیر آن بر عکس‌ها و تکنیک‌هایی برای بهبود آن خواهیم پرداخت.

داینامیک رنج چیست؟

داینامیک رنج در عکاسی به نسبت کنتراست بین تیره‌ترین و روشن‌ترین رنگ‌هایی گفته می‌شود که یک دوربین قادر است در یک نوردهی واحد ثبت کند؛ از سفید خالص تا سیاه خالص. توانایی سنسور دوربین در ثبت داینامیک رنج گسترده‌تر، مستقیماً به کیفیت سنسور آن بستگی دارد.

حداکثر داینامیک رنج، به وسیع‌ترین محدوده نوری اشاره دارد که یک سنسور دیجیتال یا فیلم عکاسی می‌تواند ثبت کند. این محدوده معمولاً با واحد “توقف” یا “گام نوری” اندازه‌گیری می‌شود.

هر توقف نوری نشان‌دهنده‌ی دو برابر شدن میزان روشنایی دریافت‌شده است. چشم انسان قادر است حدود ۲۰ گام نوری را تشخیص دهد و جزئیات را هم در نواحی بسیار روشن و هم در سایه‌های عمیق مشاهده کند. اما حتی حرفه‌ای‌ترین دوربین‌های DSLR و بدون آینه نیز معمولاً حداکثر تا ۱۴ گام نوری را ثبت می‌کنند.

اهمیت درک داینامیک رنج

شناخت داینامیک رنج دوربین، مهارتی کلیدی برای جلوگیری از ازدست‌رفتن جزئیات در عکس‌ها است. اگر این مفهوم را در نظر نگیرید، ممکن است در تصاویرتان مناطقی بیش‌ازحد روشن و سفید شده یا برعکس، جزئیات در سایه‌های تیره ناپدید شوند.

یک داینامیک رنج وسیع‌تر به شما این امکان را می‌دهد که هم نواحی روشن و هم سایه‌های تیره را با جزئیات دقیق‌تر ثبت کنید و تصاویر متعادل‌تری از نظر نوری به دست آورید.

9   نکته برای افزایش داینامیک رنج در عکاسی

با رعایت چند تکنیک ساده می‌توانید محدوده دینامیکی دوربین را افزایش داده و به نتایج بهتری در عکاسی برسید:

 استفاده از فیلترهای ND مدرج

فیلترهای ND مدرج به کاهش شدت نور در بخش‌های خاصی از تصویر کمک می‌کنند و باعث تعادل در نوردهی می‌شوند. این فیلترها نیمه تیره و نیمه شفاف دارند؛ به این صورت که هنگام عکاسی، قسمت تیره روی ناحیه‌ای با نوردهی شدید (مثلاً آسمان) قرار می‌گیرد. این کار باعث می‌شود که جزئیات در مناطق روشن و سایه‌ها به‌درستی ثبت شوند.

برخلاف فیلترهای ND معمولی که روی کل تصویر تأثیر می‌گذارند، فیلترهای ND مدرج فقط قسمت‌های پرنور را متعادل می‌کنند. این ویژگی، آن‌ها را به ابزاری ایده‌آل برای عکاسی منظره، به‌خصوص هنگام ثبت افق‌های مسطح، تبدیل کرده است.

اضافه‌کردن نور مصنوعی

استفاده از نورهای مصنوعی، مانند فلاش دوربین یا چراغ‌های اضافه، می‌تواند بخش‌های تاریک تصویر را روشن‌تر کند و درنتیجه محدوده دینامیکی تصویر را بهبود بخشد. این تکنیک به‌ویژه برای عکاسی از سوژه‌های نزدیک مؤثر است، اما در فواصل دور کارایی زیادی ندارد.

تغییر تنظیمات دوربین

بسیاری از دوربین‌های مدرن دارای تنظیمات نوردهی پیشرفته هستند که می‌توان از آن‌ها برای بهینه‌سازی تصاویر در شرایط نوری مختلف، مانند نور شدید آفتاب یا محیط‌های کم‌نور، استفاده کرد.

همچنین، کاهش ISO تا حد ممکن (بدون کاهش کیفیت تصویر) می‌تواند دامنه دینامیکی را کمی افزایش دهد و در ثبت صحنه‌هایی با کنتراست بالا مؤثر باشد.

عکاسی  HDR

تصویربرداری دامنه دینامیک بالا (High dynamic range imaging) یا به‌اختصار HDR بر محدوده دینامیکی سنسور، غلبه می‌کند. این نوع عکس‌ها با ترکیب چند عکس مثلاً ۳ تا ۵ عکس حاصل می‌شوند. کادر تمام عکس‌ها یکسان است و هر عکس با نوردهی متفاوتی ثبت می‌شود؛ مثلاً یک عکس را با نوردهی معمولی ثبت می‌کنند و عکس‌های دیگر را با چند گام نوردهی بیشتر و کمتر.با این روش، با ترکیب کردن محدوده دینامیکی محدود عکس‌ها، یک عکس با محدوده دینامیکی زیاد ایجاد می‌شود. فرمت‌های رایج تصویری، داینامیک رنج را محدود می‌کند. عکس‌های اچ‌دی‌ار فرمت RAW دارند که بسیار بزرگ‌تر و باکیفیت‌تر از فرمت JPG است.

با این تکنیک با ترکیب چند عکس و مرحلهٔ پردازش پس از عکاسی، می‌توانید عکسی با دامنه دینامیکی بالا ثبت کنید. مهم‌ترین نقطه‌ضعف این روش، این است که نمی‌توانید از آن برای ثبت تصویر سوژه‌های متحرک استفاده کنید. چون تمام عکس‌هایی که ثبت می‌کنید باید از یک کادر و از یک صحنه ثابت باشند.

آشنایی با هیستوگرام و استفاده از آن

اکثر دوربین‌های دیجیتال دارای قابلیتی به نام هیستوگرام هستند که روی صفحه دیده می‌شود و یک نمودار گرافیکی از تراکم پیکسل در صحنه است. آشنایی با هیستوگرام دوربین، راهی عالی برای درک و مدیریت محدوده دینامیکی است.

درصورتی‌که عکس شما بیش از حد تیره باشد، هیستوگرام، چگالی بیشتری را در سمت چپ نمودار نشان می‌دهد. اگر عکس در یک روز آفتابی با نور بسیار شدید ثبت شده باشد، این نمودار، تراکم پیکسلی بیشتری را در سمت راست نشان می‌دهد. تراکم پیکسلی بیش‌ا‌زحد در هر دو طرف، نشان‌دهندهٔ بیشتر بودن محدوده دینامیکی منظره، از محدوده دینامیکی دوربین است و باعث می‌شود جزئیاتِ قسمت‌های روشن یا تیره را از دست بدهید.

حفظ تراکم پیکسلی در محدوده هیستوگرام باعث می‌شود تا از محدوده دینامیکی دوربین به شکلی بهینه استفاده کنید. 

تکنیک  Expose to the Right

اصطلاح Expose to the Right بین بسیاری از عکاسان رایج است. این تکنیک شامل استفاده از هیستوگرام برای نوردهی صحیح تصویر است. اگر با نحوه استفاده از هیستوگرام آشنا نیستید، ابتدا باید آن را یاد بگیرید تا بتوانید این روش را به کار بگیرید. در اصل، نوردهی به سمت راست به این معناست که نوردهی را تا جایی افزایش دهید که قسمت راست هیستوگرام شروع به دریافت مقدار کند. سپس، نوردهی را کمی کاهش داده و عکس بگیرید.

این روش تضمین می‌کند که شما بیشترین میزان نوردهی ممکن را بدون از دست دادن جزئیات در قسمت‌های پرنور تصویر خواهید داشت.

ثبت تصاویر روشن‌تر

در مورد قبل گفتیم که تراکم پیکسل در هیستوگرام را بیش از حد به سمت راست یا چپ منحرف نکنید. اگر با محدوده دینامیکی پیچیده عکاسی می‌کنید و باید بین عکس خیلی روشن و خیلی تاریک یکی را انتخاب کنید، عکس خیلی روشن را انتخاب کنید.

با انجام این کار، هیستوگرام شما تراکم پیکسل بیشتری را در سمت راست نشان می‌دهد. این تکنیک، Exposing to the right یا به‌اختصار ETTR نام دارد.

دوربین‌ها معمولاً عملکرد بهتری با محدوده دینامیکی بیش‌از‌حد روشن دارند. به‌علاوه، قسمت‌های نورانی عکس، در نرم‌افزارهای ویرایش تصویر، راحت‌تر بازیابی می‌شوند.

عکاسی با فرمت RAW

دوربین‌های دیجیتال به شما این امکان را می‌دهند که با فرمت JPEG و RAW عکس بگیرید. حجم فایل‌های JPEG بسیار کمتر است چون فقط شامل لایهٔ سطحی داده‌ها و جزئیات عکس است. ویرایش و تصحیح فرمت تصویری JPEG در نرم‌افزارهای ویرایش عکس، بسیار سخت‌تر است.

فایل‌های RAW بسیار بزرگ‌تر هستند و تمام داده‌های فشرده نشده تصویر را مستقیماً از سنسور ثبت می‌کنند. با وجود همهٔ این داده‌ها، احتمال اینکه بتوانید جزئیات ازدست‌رفته را در قسمت‌های تاریک عکس بازیابی کنید بیشتر است. فایل‌های RAW شامل تمام محدوده دینامیکی دوربین هستند و با استفاده از برنامه‌های ویرایش تصویر، می‌توانید تغییرات عمده‌ای در یک عکس ایجاد کنید.

پایین نگه‌داشتن ISO

برای بهینه‌سازی محدوده دینامیکی دوربین، ISO را تا حد ممکن پایین نگه دارید. انجام این کار هنگام عکاسی در محیط روشن، آسان‌تر است زیرا برای نوردهی صحیح عکس، به ISO متکی نیستیم.

افزایش ISO ممکن است کل عکس را روشن‌تر نشان دهد اما در عوض، محدوده دینامیکی دوربین کاهش می‌یابد. به‌جای افزایش ISO، از دیافراگم بازتر یا سرعت شاتر کندتر استفاده کنید.

عمق بیت و اندازه‌گیری محدوده دینامیکی

حتی اگر یک دوربین دیجیتال بتواند محدوده دینامیکی وسیعی را ثبت کند، دقتی که در آن اندازه‌گیری‌های نوری به مقادیر دیجیتال تبدیل می‌شوند، ممکن است محدوده دینامیکی قابل استفاده را محدود کند. ابزار اصلی که این اندازه‌گیری‌های پیوسته را به مقادیر عددی گسسته تبدیل می‌کند، مبدل آنالوگ به دیجیتال (A/D Converter) نام دارد.

دقت یک مبدل A/D را می‌توان برحسب بیت‌های دقت توصیف کرد، مشابه عمق بیت در تصاویر دیجیتال، هرچند باید توجه داشت که این مفاهیم نباید به‌جای یکدیگر استفاده شوند. مبدل A/D همان چیزی است که مقادیر فایل RAW دوربین دیجیتال را ایجاد می‌کند.

دقت بیت مبدل آنالوگ به دیجیتال و ارتباط آن با محدوده دینامیکی

مقادیر بالا تنها مربوط به دقت مبدل A/D هستند و نباید برای تفسیر نتایج مربوط به فایل‌های تصویری 8 و 16 بیتی استفاده شوند. علاوه بر این، مقادیر ارائه‌شده حداکثر مقدار نظری هستند و در صورتی که نویز محدودکننده نباشد، معتبر خواهند بود. این موارد فقط برای مبدل‌های A/D خطی کاربرد دارند.

بیشتر دوربین‌های دیجیتال از مبدل‌های A/D با دقت 10 تا 14 بیت استفاده می‌کنند، بنابراین حداکثر محدوده دینامیکی نظری آن‌ها 10 تا 14 استاپ نوری است. با این حال، این عمق بیت بالا تنها به کاهش پدیده‌ی پوستری شدن تصویر (posterization) کمک می‌کند، زیرا محدوده دینامیکی کلی معمولاً توسط میزان نویز سنسور محدود می‌شود.

مشابه این که یک تصویر با عمق بیت بالا لزوماً به معنای داشتن رنگ‌های بیشتر نیست، داشتن یک مبدل A/D با دقت بالا نیز به‌طور خودکار به معنای ثبت محدوده دینامیکی بیشتر نیست. در حقیقت، می‌توان محدوده دینامیکی را به ارتفاع یک پلکان و عمق بیت را به تعداد پله‌های آن تشبیه کرد.

یک نکته مهم است که دامنه دینامیکی تصاویر ممکن است تحت تأثیر کیفیت لنز نیز قرار گیرد. لنزهای با کیفیت پایین‌تر قادر به حفظ جزئیات در نورهای شدید و تاریک نخواهند بود و این امر می‌تواند موجب کاهش دامنه دینامیکی تصویر شود. بنابراین، انتخاب لنز مناسب نقش قابل توجهی در حفظ کیفیت تصویر و دامنه دینامیکی آن دارد.

محدوده دینامیکی چشم انسان چقدر است؟

به‌طور متوسط، یک دوربین دیجیتال باکیفیت بالا در سطح پایهٔ ISO 100، بین ۱۲ تا ۱۵ استاپ محدوده دینامیکی ثبت می‌کند. البته، این میزان در شرایط نوری ایده‌آل، یعنی بدون سایه‌های تیره و بدون هایلایت‌های بیش‌ازحد، اندازه‌گیری می‌شود. با تغییر شرایط نوری، توانایی دوربین در ثبت ۱۵ استاپ محدوده دینامیکی کاهش می‌یابد. همچنین، افزایش مقدار ISO باعث کاهش قابل‌توجه محدوده دینامیکی می‌شود.

درحالی‌که دوربین‌های دیجیتال پیشرفته قادر به ثبت حداکثر ۱۵ استاپ محدوده دینامیکی هستند، چشم انسان حدود ۲۰ استاپ را در شرایط نوری مناسب تشخیص می‌دهد.

به موقعیت‌هایی فکر کنید که وارد یک اتاق تاریک می‌شوید؛ مدتی طول می‌کشد تا چشم‌های شما جزئیات قسمت‌های تاریک را ببینند. این سازگاری نشان می‌دهد که چشم انسان در نور کم، با محدوده دینامیکی پایین‌تر تطبیق پیدا می‌کند. اما به‌محض اینکه چراغ‌ها روشن شوند، دامنه دینامیکی دید شما افزایش می‌یابد و می‌توانید جزئیات بیشتری را مشاهده کنید.

چرا دامنه دینامیکی اهمیت دارد؟

دوربینی با محدوده دینامیکی بالا به عکاس اجازه می‌دهد تا جزئیات از دست رفته در بخش‌های بسیار روشن یا تاریک را با استفاده از نرم‌افزارهای ویرایش تصویر بازیابی کند.

به‌عنوان‌مثال، تصور کنید در یک روز آفتابی و روشن قصد عکاسی از منظره‌ای زیبا را دارید. در لحظه، چشم شما می‌تواند هم جزئیات ابرها را ببیند و هم جزئیات منظره را تشخیص دهد. اما پس از ثبت عکس، ممکن است متوجه شوید که برخی از سایه‌ها جزئیات خود را از دست داده‌اند و آسمان به رنگ سفید خالص دیده می‌شود. این اتفاق به این دلیل رخ می‌دهد که چشم انسان دارای محدوده دینامیکی بیشتری نسبت به دوربین است.

درواقع، چشم ما قادر است جزئیات بیشتری را در قسمت‌های تاریک و روشن صحنه ببیند. شرکت‌های سازنده دوربین‌های عکاسی همواره در تلاش‌اند تا اختلاف بین محدوده دینامیکی چشم انسان و دوربین‌ها را به حداقل برسانند.

به همین دلیل، محدوده دینامیکی در عکاسی بسیار مهم است. هدف عکاسان این است که تصاویری ثبت کنند که بیشترین شباهت را به چیزی که چشم انسان می‌بیند داشته باشند. هرچقدر جزئیات بیشتری از بخش‌های تاریک و روشن ثبت شود، تصویر نهایی واقعی‌تر و جذاب‌تر خواهد بود.

کدام دوربین‌ها بیشترین دامنه دینامیکی را دارند؟

اگر به دنبال دوربینی با بهترین دامنه دینامیکی هستید، برندهای معتبر به شدت رقابت می‌کنند تا هر نسل جدید را با حداکثر دامنه دینامیکی معرفی کنند. در این زمینه، مدل‌های زیر در حال حاضر بهترین عملکرد را ارائه می‌دهند:

محدوده دینامیکی «خوب» به چه معناست؟

محدوده دینامیکی «خوب» بستگی به نوع عکاسی شما دارد. برای عکاسان منظره یا فضای باز، دامنه دینامیکی بالا امری ضروری است. دوربین‌های حرفه‌ای با دامنه بین ۱۲ تا ۱۵ استاپ در سطح پایهٔ ISO برای عکاسان حرفه‌ای انتخاب مناسبی هستند. با این حال، دوربین‌های با دامنه دینامیکی بین ۱۰ تا ۱۳ استاپ، برای بیشتر عکاسان گزینه ایده‌آلی است که به راحتی می‌توان آن را با روش‌های ویرایشی افزایش داد.

سخن آخر

درک داینامیک رنج و بهینه‌سازی آن در عکاسی می‌تواند تفاوت بزرگی در کیفیت تصاویر ایجاد کند. با استفاده از تکنیک‌هایی مانند استفاده از فیلترهای ND مدرج، عکاسی HDR، و تنظیمات دقیق نوردهی، عکاسان می‌توانند محدوده دینامیکی تصاویر خود را گسترش داده و از ثبت جزئیات بیشتر در نواحی روشن و تاریک لذت ببرند. بنابراین، اهمیت این مفهوم در عکاسی را نباید نادیده گرفت.