¿Cómo es f-stop una medida de rango dinámico?

El rango dinámico no se mide en f-stops, se mide en paradas. Una parada se usa a menudo para referirse a un cambio que duplica el valor o, en el caso de las cámaras, la cantidad de luz. Cambiar la apertura en un f-stop duplica la cantidad de luz permitida, por lo que en el caso de la apertura, un f-stop es un f-stop. Del mismo modo, reducir la velocidad del obturador a la mitad es un cambio de una parada, sin embargo, no es un f-stop porque no es apertura.

Cuando se dice que una cámara tiene 12 paradas de rango dinámico, significa que la parte más brillante de una escena puede ser 2^12 veces más brillante que la parte más oscura. (Una parada es el doble de brillante, dos paradas es 4 veces, etc.).

P: "¿Cómo es f-stop una medida de rango dinámico?". R: One Stop equivale a 6dB y teóricamente puede representarse con un bit (aunque en la práctica se necesitan bits adicionales, consulte el enlace al final de esta respuesta).

Ninguna otra respuesta menciona una Unidad de medida para el rango dinámico, definamos todo en Unidades comparables para poder dar una respuesta exacta.

El decibelio (dB) es una unidad logarítmica utilizada para expresar la relación de dos valores de una cantidad física.

Un cambio en la relación de amplitud por un factor de 2 (equivalente a un factor de 4 en el cambio de potencia) corresponde aproximadamente a un cambio de nivel de 6 dB.

El número f (a veces llamado relación focal, relación f, parada f o apertura relativa) de un sistema óptico es la relación entre la distancia focal de la lente y el diámetro de la pupila de entrada. La "F" se refiere a las lentes, por lo que f/8 es el "diámetro fraccional" o número focal de la apertura de un sistema óptico (lente, filtro, etc., y no el ancho del sensor, ADC, bus o memoria).

Un "Stop" reducirá a la mitad o duplicará la cantidad de luz. Las F de Len están en paradas, pero también pueden ser paradas fraccionarias.

El rango dinámico es un término que se usa para describir la relación entre las señales más pequeñas y más grandes que puede medir un sistema de adquisición de datos (un sensor, ADC, bus y memoria, específicamente, el ancho de bit y la precisión), llamémoslo una cámara. (pero también aplicable a 'Analógico' o Película). Las cámaras electrónicas analógicas tenían un tubo que detectaba la luz y la convertía en un rango de voltajes que se grababa en una cinta. Ambos Sistemas tienen un Rango Dinámico teórico para el cual se puede diseñar o calcular, en la práctica el Rango Dinámico alcanzado será menor.

Los Sistemas Digitales (a diferencia de los Analógicos) tienen una respuesta más lineal que la película, que tiene características (fallo de reciprocidad) que tienden a comprimir o "doblar" la primera y la última parada. La no linealidad de la película la hace más indulgente con la sobreexposición y permite capturar los detalles de las sombras ligeramente mejor que el video.

Es por esto que las Cámaras Digitales tienen "Log" o en el caso de Sony, SLOG; hay menos Bits para el medio y más disponibles para los valores más altos y más bajos (esencialmente, se altera el 'ancho' del Bit).

En Sistemas Digitales la resolución (del Rango Dinámico) de un sistema de medición (una Cámara Digital) está determinada por el número de bits que utiliza el ADC para digitalizar una señal de entrada (del Sensor).

La mayoría de los ADC tienen una resolución de 8 bits a 24 bits (no se usa en cámaras digitales). Para un dispositivo de 16 bits, el rango de voltaje total está representado por 2^16 (65536) valores digitales discretos. Por lo tanto, el nivel mínimo absoluto que un sistema puede medir está representado por 1 bit o 1/65536 del rango de voltaje del ADC. Para un sistema con un rango de tensión de ±10 V, la tensión más pequeña que el sistema puede distinguir será:

20 / 65536 = 0,3 mV

Por lo tanto, en decibelios, este rango dinámico se expresa como:

20 Log10 (65536) = 96dB

Por lo tanto, para un ADC de 16 bits, el rango dinámico es de 96 dB. Utilizando los mismos cálculos, el rango dinámico de un ADC de 24 bits es de 144 dB.

6 dB = 1 parada = 1 bit.

Esta es la razón por la que la gente dice que les gusta el formato RAW de 14 bits y por la que desea evitar una cámara de 8 bits: rango dinámico.

Información adicional añadida el 19 de septiembre de 2017:

El sitio web Analog Devices tiene un artículo interesante sobre los ADC y cómo el ruido de fondo y el espacio libre se restan del número real de bits disponibles; si bien es un artículo que trata sobre señales de audio en lugar de video (por lo tanto, las paradas no son aplicables), la regla '1 bit equivale a 6 dB' aún se mantiene: http://www.analog.com/en/education/education-library/articles /relationship-data-word-size-dynamic-range.html#therelationshipofdynamicrange : el final de esa sección contiene información que respalda mi respuesta, pero toda la página web es una lectura interesante. Contiene información adicional sobre la especificación excesiva de su equipo para obtener la cantidad deseada de bits confiables.