Так говорил AKry…

версия 1 от 15/05/2012

Преамбула

Что есть HDR и зачем HDR. Камера — не глаз, она сильно проще. Если снимаешь сцену в которой есть яркие источники света и очень глубокие тени, камера или попытается «спасти» что-то одно, или сделает сербурмалиновое «среднее». Выход нашёлся ещё сто с лишним лет назад: снимать отдельно яркие участки, отдельно — тёмные, потом совмещать. Или, как вариант, хитро манипулировать с плёнкой, чтобы вытянуть из неё дополнительные детали в светах и тенях. С тех пор появились компьютеры, но основная идея осталась та же: совмещать кадры с разной экспозицией и/или колдовать над «негативом». 

Этот самый результат совмещения или «расколдованный» негатив в быту обычно и называют HDR, «High Dynamic Range Image» — «Картинка с широким динамическим диапазоном». Картинка, которая включает в себя информацию как об очень-очень тёмных участках, так и об очень-очень светлых. В фотографии принято мерять разницу в яркостях в «ступенях экспозиции», «ev» — «exposure values». Одна ступень — двукратная разница в яркости. Типичный диапазон, доступный приличной цифровой камере — 10-11 ступеней. На цветной негативной плёнке можно запечатлеть 8 ступеней яркости (самая яркая точка в 256 раз ярче самой тёмной), на цветной позитивной — 5 ступеней (яркая в 32 раза ярче тёмной), бумага даёт те же 5 ступеней, монитор — как повезёт, но обычно не больше 8 ступеней. А в реальном мире и в файле HDR может прятаться и 15, и 25 ступеней.

Это подводит нас к двум мыслям. Первая: технически, файл c HDR нам для непосредственного единомоментного наблюдения недоступен, прямо как божественная сущность. Ну кроме избранных с супердорогущими мониторами, которые такое позволяют. Следовательно те из нас, кто ужасался вырвиглазным картинкам с гордым названием «HDR», на самом деле видели не hdr, а что-то другое. Вторая мысль: чтобы увидеть части HDR, их нужно творчески смешать между собой и «утрамбовать» в диапазон монитора или фотобумаги: LDR, «Low Dynamic Range Image» — «Картинку с маленьким динамическим диапазоном». То есть ужать скажем 20 ступеней в скажем 7 — сжать диапазон яркостей аж в 8192 раза. Как вы понимаете, потери тут неизбежны, чем-то придётся жертвовать.

• Можно взять все качественно экспонированные (в маленьком диапазоне) участки со всех фотографий и соединить их в одну. Это метод под названием enfuse (по названию инструмента, от термина «exposure fusion» — «слияние экспозиций»). Результат как правило достаточно фотореалистичный. Побочный эффект алгоритма — файлы с HDR не создаются, enfuse из разных экспозиций LDR сразу делает итоговый LDR, без посредников.
• Второй вариант — хитровывернуто смешивать цвета и света из исходных кадров, стараясь сохранить не только яркости, но и некое «восприятие» картинки. Это tone mapping. Алгоритмы там разные и сложные, настроек много, документированы они отвратительно, и если подойти к ним, раззудив плечо и зажмурив глаза, то и получатся те самые жуткие «пикчи ХэДэЭр». При правильном же использовании, результат вполне может быть весьма приличным.
• Третий вариант — вручную на HDR указать, какие участки с какой яркостью мы хотим оставить в итоговом LDR кадре. Такое возможно в Photoshop или Lightroom с помощью кисти экспозиции.

Резюмируя,

1. Камеры не всегда могут передать весь набор яркостей окружающего мира. Для решения этой проблемы, снимается несколько кадров с разной экспозицией, охватывающих весь нужный диапазон яркостей. Или же снимается один кадр, но из него «вытягивается» больше светов и теней.
2. Эти кадры совмещаются в один файл с расширенным по сравнению с исходными кадрами диапазоном яркостей — динамическим диапазоном. Это HDR и мы его на мониторе увидеть не можем. Совместить исходные кадры в HDR можно разными методами.
3. Чтобы увидеть результат на мониторе, мы «утрамбовываем» этот HDR в привычную нам картинку с маленьким динамическим диапазоном, LDR. Утрамбовать HDR или сразу исходные кадры в LDR можно разными методами. 

Зачем панорама. Во-первых, в объектив не всегда сразу влезает всё нужное. Во-вторых, панорама за счёт множества кадров может дать дополнительные мегапиксели. В-третьих, можно снимать каждый кусочек сцены по частям, ловя момент, когда там меньше посторонних субъектов. С современными средствами панораму делать проще простого, хотя чтобы сделать хорошую панораму, как обычно придётся потрудиться.

Зачем HDR-панорама. Помимо очевидного сочетания вышеперечисленных отдельных преимуществ HDR и панорам, у HDR-панорам есть свои специфические области применения. Одна из них связана с тем, что когда снимаешь круговую панораму в яркий солнечный день, разница в освещённости на солнечной и противосолнечной сторонах панорамы очень часто выходит за пределы возможности камеры. 

Что за image stacking? Есть масса способов соединить несколько изображений в одно, включая вышеперечисленные, но ими не ограничиваясь. Общее название для них — image stacking или image blending. Не все из них HDR. Кое-кто просто совмещает картинки по хитрому алгоритму, включая в итог например все светлые участки. Таким образом делаются фотографии с чёрточками от звёзд на небе. Другие возможные результаты image stacking — уменьшение шумов, увеличение резкости, лучшая проработка теней и светов, убирание движущихся объектов. Как правило для качественного image stacking требуется относительно неизменная сцена, снятая со штатива. Иначе приготовьтесь к нудной дополнительной работе по выравниванию и к непредсказуемому результату. Программы, которые делают разные виды image stacking (кроме HDR и Enfuse): Photoacute, TuFuse, Photoshop. К HDR-панорамам всё это имеет опосредованное отношение, но иногда используется.

( Read the rest of this entry » )