Kontrast
Der Kontrast ( lat. " Zähler ", "gegen" und " starren ", "stehen" des d. H. "Sta") ist eine intrinsische Eigenschaft eines Bildes, die den Helligkeitsunterschied zwischen den hellen und dunklen Teilen eines Bildes quantifiziert .
Definition
Kontrast kennzeichnet die Lichtverteilung eines Bildes. Visuell kann es als Streuung des Bildhelligkeitshistogramms interpretiert werden.
Sonderfälle für ein Schwarzweißbild:
- Bei null Kontrast ist das beobachtete Bild vollständig grau
- Für maximalen Kontrast ist jedes Pixel im Bild entweder schwarz oder weiß
Der Kontrast eines Bildes kann mit dem Unterschied in der Lichtintensität in Beziehung gesetzt werden, der physisch über den Dynamikbereich (auch dynamische oder dynamische Kontur ) am Sensor ankommt .
Mathematische Definition
Gesamtkontrast eines Bildes
Der Gesamtkontrast eines Bildes, der häufig mit Testmustern zur Bestimmung der Modulationsübertragungsfunktion eines optischen Systems verwendet wird, wird von Michelson wie folgt definiert:
Wobei L die Leuchtdichte und I die Lichtstärke bezeichnet .
Dieser Michelson-Kontrast liegt zwischen 0 und 1. Seine Definition ähnelt der des Modulationsindex eines amplitudenmodulierten Signals.
Lokaler Kontrast
Der Begriff des Gesamtkontrasts eines Bildes ist nicht unbedingt für die Fotografie geeignet, was erklärt, warum wir häufig eine lokale Definition des Kontrasts bevorzugen, die der Wahrnehmung der Konturen der Elemente eines Bildes entspricht. Wir sprechen oft von Schärfe in der Fotografie, um den Kontrast von Konturen zu kennzeichnen.
Das Weber-Fechner-Gesetz definiert den Kontrast C w als:
Die L- Zone und der L- Hintergrund bezeichnen jeweils die Luminanz des Objekts und des Hintergrunds direkt um das Objekt herum. Dieser Kontrast misst die Wahrnehmung , dass wir ein Objekt haben Luminanz L auf einem Hintergrund von platziert Luminanz L Hintergrund . Wenn der Hintergrund heller als das Objekt ist, ist C w negativ und variiert zwischen 0 und -1. Wenn der Hintergrund dunkler ist, ist C w positiv und reicht von 0 bis möglicherweise zu großen Zahlen.
Eine vereinfachte Definition ergibt sich aus:
Kontrast in der Fotografie
Kontrasteinstellungen
Für analoge Fotografie ist es die Unterlage fotografischen Film , der das Kontrastniveau bestimmt, während für die digitale Fotografie, ist es der Betrieb der ist , Analog-Digital - Wandler .
Neue digitale Geräte versuchen, den Dynamikbereich mithilfe nichtlinearer Wandler zu erweitern (das menschliche Auge selbst reagiert nicht linear auf Licht).
Die Aufnahmeparameter: Empfindlichkeit, Pausenzeit und Blende der Blende verändern den Kontrast nur lokal. Insbesondere die ISO-Empfindlichkeit ermöglicht es, den Kontrast in den dunklen Bereichen des Bildes zu erhöhen, jedoch durch Hinzufügen von elektronischem Rauschen .
Ein erhöhter Dynamikbereich ist dadurch gekennzeichnet, dass hellere Bildbereiche noch heller und dunkle Bereiche noch dunkler als im Originalbild sind. Das Bild wird dann im Gegensatz scheint (das Gegenteil von „langweilig“), sondern liefert dann weniger Detail zu beobachten, dass die in den dunklen Bereichen (Schatten) , wie in hellen Bereichen (volles Licht) zu sagen , ist die Muster weniger sichtbar sind (siehe tonale Gradation ). Während es nicht möglich ist, alle Farben für ein kontrastreiches Bild zu rendern, ist es oft besser, mäßige Beleuchtung zu verwenden, da gesättigte Teile schlecht wiederhergestellt werden können, während dunkle Bereiche die meiste Zeit nachträglich durch ein geeignetes Bild gespeichert werden können wird bearbeitet.
Kontrastverstärkung
Eine in der Digitalfotografie häufig verwendete Technik besteht darin, eine Reihe von Fotos desselben Motivs mit leicht unterschiedlichen Belichtungen aufzunehmen, um die Bereiche entsprechend dem gewünschten Effekt (dunkler Himmel und helleres Gebäude) digital auszuwählen.
Diese Technik kann jedoch nicht für die Actionfotografie verwendet werden.
- Manuelle Filter zur Kontrastverbesserung, Leonardo da Vinci Museum für Wissenschaft und Technologie
Kontrast im Elektromagnetismus
Amplitudenmodulation
Bei der Amplitudenmodulation bezeichnet die Modulationsrate einer elektromagnetischen Welle den Kontrast der durchgeführten Modulation.
Der Modulationsindex, dessen mathematische Definition dem globalen Michelson-Kontrast entspricht, kann experimentell bestimmt werden, indem nur die maximalen und minimalen Spitzenamplituden Vmax und Vmin des modulierten Signals gemessen werden:
Kontrastbezogene Anwendungen
- In der medizinischen Bildgebung sprechen wir über den Unterschied in der Luminanz zwischen zwei Objekten. Je mehr ein Objekt ( Gerinnsel , Tumor , Fremdkörper ) im Gegensatz zum Rest des Organs steht , desto einfacher ist seine Diagnose zu diagnostizieren .
- In der Biologie führte die Notwendigkeit eines guten Kontrasts bei Mikroskopbeobachtungen zur Erfindung des Phasenkontrastmikroskops durch Frederik Zernike . Diese Erfindung brachte ihm 1953 einen Nobelpreis für Physik ein. Dieses Mikroskop ermöglicht es, eine Färbung der Zellen durch Pigmente zu vermeiden.
- In der Optik wird der Kontrast als Messinstrument zur Bestimmung der Modulationsübertragungsfunktion (MTF) verwendet. MTF ermöglicht es, die Übertragung von Raumfrequenzen durch ein optisches System zu quantifizieren . Es ist eine Kurve, die den Kontrast als Funktion der räumlichen Frequenz der weißen und schwarzen Bereiche eines periodischen Testmusters angibt.
Anmerkungen und Referenzen
- Verfassen, einstellen, auslösen !: Schritt für Schritt Foto in Google Books
- Flachbildschirme und Videoprojektoren - 2. Aufl. In Google Books
- (in) " Luminanzkontrast " (abgerufen am 9. Juni 2017 )
- Artist's Photo Reference - Wildtiere in Google Books
- Elektronik Präzise 2 - ten Jahr, Band 2 auf Google Books
- Mikrobiologie in Google Books