問題は、 ダイナミックレンジ（DR）に関する記事で、DRはカメラが良好なコントラストと良好な信号対雑音比（SNR）で応答する露出範囲、つまりシーン（被写体）の明るさの範囲として定義されていることです。基本的な問題は、シーンSNRを計算するために使用される明るさノイズを直接測定できないことです。シーンSNRは、測定可能な量（通常はピクセルで測定される信号Sと、Nピクセルと呼ばれるノイズ）から導出する必要があります。
数学— ほとんどの互換性のある画像ファイルでは、信号S (通常はピクセルレベルの単位) はシーン (またはオブジェクト) の輝度と線形関係にありません。Sはシーンの輝度L sceneの関数です。
交換可能な画像ファイルは、 Sにガンマ曲線を適用して表示されるように設計されています。
ディスプレイのガンマ値は2.2であることが多い。
広く使われているsRGBカラースペースでは、ガンマ値は2.2からわずかにずれています。
fエンコーディングはL1/(ディスプレイガンマ)に近似することもあります。しかし、通常はより複雑で、ハイライトの「白飛び」を最小限に抑えることで画質を向上させるために、ハイライト部分に「ショルダー」領域（傾斜が緩やかな領域）が設けられています。
ここで、シーンの輝度に摂動ΔLscene、つまりノイズNsceneがあると仮定します。このノイズによって引き起こされる信号Sの変化ΔSは次のようになります。
Lシーンに対応する信号Sの標準信号対雑音比（SNR）は
SNR規格は、シーンの外観を適切に表現できていない場合が多い。これは、 SとLの傾き（dS/dLscene）に大きく影響されるためであり、この傾きはLの範囲全体で一定ではないことが多い。例えば、「肩」領域では傾きが小さくなる。傾きの値が低いと、シーンを適切に表現できない高いSNR規格値となる。
この状況を改善するために、シーン参照ノイズN scene-refを定義します。これはシーン自体と同じ SNR を与えます。SNR scene = L scene / N scene 。結果として得られるSNR = SNR scene-refとなります。 シーンの見た目をより正確に表現している。
SNR scene-ref = SNRscene はダイナミックレンジ (DR) 計算の重要な要素であり、DR はSNR scene-ref が指定された値のセット ({10, 4, 1, 1} = {20, 12, 6, 0 dB}、これは「高」、「中高」、「中」、「低」の品質レベルに対応します。(これらの表示はやや楽観的であることがわかりました。)
関数として カラー/トーンとステップチャートの結果に表示されます。（カラー/トーンは結果が多く、 対話型モードと固定バッチ処理モードの両方で動作するため、一般的に推奨されます。）このグラフは、このプロットを作成するために使用されたデータから導き出されたものであり、良好な結果を得るためには（過度にではなく、適度に）平滑化する必要があります。JPEGファイル（カメラはRAWファイルも出力します）の結果は、ハイライト部分の傾斜が緩やかな領域である「ショルダー」を示すために表示されています。
人間の視覚の観点から：F値ノイズとシーン（またはシーン参照）SNR人間の目は相対的な輝度差に反応します。そのため、露出はゾーン、F値、またはEV（露出値）で表され、1単位の変化は露出の2倍の変化に相当します。目の相対的な感度はウェーバー・フェヒナーの法則で表されます。  Δ L ≈ 0.01 Lまたは Δ L / L ≈ 0.01 ここで、 ΔLは人間の目が識別できる最小の輝度差です。この式は近似値です。明るい部分からの視覚干渉（フレア光）のため、シーンやプリントの暗い部分では、実効的なΔLは大きくなる傾向があります。 カメラが光をピクセルレベルに符号化すると、 ガンマ、トーンレスポンス、および関連概念で説明されているように、シーンのコントラストは通常変化します。低コントラストの符号化は、高コントラストのカメラよりもノイズが少なく（信号対雑音比（SNR）が優れている）傾向があります。ダイナミックレンジはシーンに基づいているため、カメラの符号化によるノイズを除去する必要があります。その結果得られるノイズはシーン参照ノイズ、または輝度レベルに比例する単位を持つSNRと呼ばれます。 ノイズをfストップなどの相対輝度単位で表現すると、標準的なピクセル単位や電圧単位よりも目の反応に近くなります。fストップ単位のノイズ = N fストップは、ピクセルレベル単位のノイズをfストップあたりのピクセルレベル数で割ることによって得られます。（習慣的に「ゾーン」や「EV」ではなく「fストップ」を使用していますが、どれでも構いません。）1 fストップ = 0.301光学密度単位 = 6.02dB（デシベル） = log 2 （輝度）であることに注意してください。 N f-stopは f-stop の (対数) 単位でのシーン ノイズであり、シーン輝度L sceneと同じ線形単位を持つ線形シーン ノイズN sceneとは区別されなければなりません。ピクセル単位の信号 = Sの場合、 使用 ここで、 Nピクセルは測定されたノイズ（ピクセル単位）であり、は、fストップで測定されるシーンの輝度（露出）に関する信号（ピクセルレベル）の微分値であり、log 2 （輝度）で表されます。 ln(2) = 0.6931 は、古いImatest計算との後方互換性を維持するために削除されました。輝度 (露出) はシーンの信号レベルであることに注意すると、 これらの計算の鍵は、測定された信号SとノイズNピクセルから計算されるシーン参照信号対雑音比が、直接測定できないNシーンに基づくシーンSNRと同じでなければならないということです。 シーン参照ノイズの式、これにより直接計算される上記に示されている。 ステップチャート、 カラー/トーンインタラクティブ、 カラー/トーンオートの各表示モードでは、F値ノイズまたはシーン参照SNR（比率またはdBで表示）を選択できます。なお、シーン参照SNRは、トーンレスポンスカーブの傾きが小さくなるにつれて低下します（これは多くの場合、暗い部分でのフレア光が原因です）。 右上の画像は、明るさが低下するにつれて、F値間のピクセル間隔（したがってd(ピクセル)/d(F値)）が減少する様子を示しています。これにより、明るさが低下するにつれてF値ノイズが増加し、上の図にそれが示されています。 F値ノイズとシーン参照SNRはシーンの輝度に依存するため、画像信号処理やフレア光によるカブリの影響をほとんど受けず、実際のカメラ性能を示す優れた指標となります。これらはImatestのダイナミックレンジ測定の基礎となるものです。 |