HDR – мифы и реальность

Автор: Алексей Бурунов.

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Rating 0.00 (0 Votes)

Динамический диапазон – это разность между минимальным и максимальным значением физической величины.

Численно выражается как отношение максимального уровня к минимальному или как десятичный логарифм этого отношения.

 

High dynamic range (HDR)

Широкий динамический диапазон

Для различных устройств и материалов это будут разные величины.

Для отражающих (пропускающих) свет объектов определяется как разность между максимальной и минимальной оптическими плотностями. Скажем для слайда это будет примерно 4 D, для фотобумаги 2–2,5 D, для печатной продукции 2–2,2 D.

Для матрицы цифрового фотоаппарата – способность пикселей матрицы в некотором количественном диапазоне накапливать разное количество электронов в зависимости от уровня внешней яркости. Для цифровой мыльницы это будет 2–2,4 D, для зеркалки до 3,6 D.

Для монитора – отношение между максимальной и минимальной интенсивностью излучения экрана. Иногда даже те самые 1 000:1, которые рекламируются производителем.

Для реальной сцены – отношение между максимальной и минимальной разницей самых ярких и самых темных участков окружающей сцены. Диапазон, который воспринимает наше зрение очень широк, к примеру в яркий солнечный день эта разница может достигать 10 000:1.

Но величина диапазона сама по себе не является каким-либо качественным критерием изображения. Ведь изображение, содержащее только 2 квадрата – черный и белый, может иметь самый широкий динамический диапазон, но никакой информационной нагрузки оно нести не будет.

Давайте посмотрим, как распределяются плотности в изображении:

Распределение плотностей в изображенииРаспределение плотностей в изображении

Любое изображение можно разбить на 4 диапазона плотностей:

  • 0–25% – первая четверть (света);
  • 25–50% – вторая четверть (полутона);
  • 50%–75% – третья четверть (полутона);
  • 75%–100% – четвертая четверть (тени).

Наибольшую сложность при съемке составляют света и тени, то есть сохранение деталей в этих диапазонах. Например недоэкспонированный снимок потеряет детали в тенях, переэкспонированный в светах. Для качественного изображения нам важно сохранить все значимые элементы и в светах и в тенях.

Оценить оригинал по данному критерю можно только визуально. Adobe Photoshop так же не имеет таких инструментов. Так горячо любимый многими инструмент levels, дает информацию только о распределении плотностей в изображении (также как и палитра Histogram/Гистограмма.)

Серый градиент и его гистограммаСерый градиент и его гистограмма

Как видим, на гистограмме все красиво, распределение плотностей по всему диапазону практически идеальное, но само изображение не содержит никаких деталей, несущих визуальную информацию.

Итак, критерий номер 1:

изображение должно содержать сюжетно значимые детали по всему диапазону.

Тут разработчики из фирмы Adobe не открыли ничего нового. Нашими отраслевыми стандартами от 1990 года был описан качественный критерий к многоцветному оригиналу:

Градационное содержание оригиналов (кроме оригиналов с произведений искусства) должно иметь оценку «мало» (или «средне») в светах «много» в средних тонах, «мало» (или «средне») в тенях. При этом не допускаются фотоотпечатки с потерей сюжетно важных деталей в светах и тенях изображения.

Распределение сюжетно важных деталей в световых зонах изображенияDetails

То есть распределение значимых деталей не должно быть равномерным, как распределение плотностей. Основное количество сюжетно важных деталей должно находиться в полутонах изображения.

Тут также могут быть исключения, все зависит от оригинала, если это съемка ночного города или чего-то подобного, то, соответственно все значимые детали будут в тенях, в светах и средних тонах останутся только ярко освещенные объекты и источники света.

HDR-изображения. Детализация изображенияHDR-изображения. Детализация изображения.

На этом изображении акцент на автомобиль, и то, что светлые участки изображения не содержат никаких деталей, ему совершенно не мешает.

HDR-изображения. Оригинал, с нарушенной цветопередачей.HDR-изображения. Оригинал, с нарушенной цветопередачей.

Другой вариант – изображение содержит достаточное количество деталей по всему диапазону, но нарушен хроматический баланс (то есть балансы белой, нейтральной и черной точек, передача «памятных» цветов) и оно совершенно некомфортно для визуального восприятия.

 

Значит, кроме того, что изображение должно содержать детали по всему диапазону, оно еще должно и обеспечивать правильную цветопередачу.

Критерий номер 2:

изображение должно обеспечивать правильную цветопередачу по всему диапазону.

Опять же, никакой Америки нам не открыто, тот же самый стандарт гласит:

На оригиналах должна быть обеспечена правильная цветопередача «памятных» цветов. Цветная вуаль должна отсутствовать. Допустимое отклонение должно соответствовать коррекционному светофильтру с зональной оптической плотностью не более 0,2 D. (Под определением «памятные» цвета, включая нейтрально-серые, следует понимать цвета часто встречающихся объектов: человеческой кожи, зелени, голубого неба, асфальта, красного флага и т.п.)

Попросту говоря, небо должно быть голубым, трава зеленой, а морды мордатыми.

Критерий номер 3:

для обеспечения полноценного визуального контраста,
изображение должно иметь динамический диапазон не менее 1,5–1,8 D.

Интервал оптических плотностей должен быть в пределах от 1,60 до 2,75 D. Для специфических оригиналов (например, снимок в тумане) допустим меньший интервал плотностей.

Оптическая плотность должна быть: в светах – не менее 0,35 D, при плотности вуали на многоцветном диапозитиве, равной или менее 0,1 D; в тенях – не более 3,10 D.

Это и есть критерии для т.н. HDR-изображения, которые давно были сформулированы и оформлены в виде отраслевых стандартов.

Далее рассмотрим, почему и с какого перепуга появилось то, что сейчас называется таким модным термином.

Зачем это нужно

Бум, который преживает цифровая фотография, постепенно заканчивается. Хотя производители продолжают засыпать нас мегапикселами во все плодящихся новых и новых цифровых продуктах, включая телефоны и планшеты.

Тут кстати попалась пара снимков, которые далали для сравнения двух аппаратов – девятилетнего Canon EOS 350D и нового Canon EOS 500D на один и тот же средненького качества объектив Tamron 17-50 mm f/2.8. Снимки делали с разницей в пару дней.

Сказать, что я был разочарован... Настоящий эпикфэйл – разницы в качестве изображения между камерами, выпущенными с интервалом в 9 лет практически нет.

HDR-изображения. Цветокоррекция, ретушь, допечатная подготовка

HDR-изображения. Цветокоррекция, ретушь, допечатная подготовка

HDR-изображения. Цветокоррекция, ретушь, допечатная подготовка

HDR-изображения. Цветокоррекция, ретушь, допечатная подготовка

Слева снимки с EOS 350D, справа – EOS 500D

 

Но несмотря ни на что, цифровая фотография прочно заняла свою нишу благодаря неоспоримым преимуществам в скорости и удобстве получения изображений. Правда, в основном, все эти преимущества сервисного порядка, то есть отсекаются технологические процессы проявки пленки, сканирования слайдов, которые занимали львиную долю времени от съемки, до получения оцифрованного изображения.

Что касается качества, то тут цифра уступает слайду и негативу.

Слайд имеет огромный выходной динамический диапазон (диапазон оптических плотностей) – порядка 3,2 – 3,5 D. Негатив имеет огромный входной динамический диапазон («фотографическую широту»), позволяющую снимать высококонтрастные сцены с великолепным разбором деталей по всему диапазону.

Цифровые аппараты имеют гораздо меньшую фотографическую широту, которая сравнима со слайдами, снятыми на самых заурядных аппаратах и пленках. Разбор мелких деталей оставляет желать лучшего (всем известен термин «цифромыло»). Данный недостаток приходится компенсировать на стадии цветокоррекции, добавляя различный шум, применяя шарпинг с различными параметрами и тому подобное. Однако, достичь качества хорошего слайда задача весьма и весьма нетривиальная.

Таким образом, получить со средней зеркальной цифровой камеры изображение, которое бы смогло зарегистрировать сцену, аналогично изображению с пленки, очень проблематично. Что уж тут говорить об обычных цифромыльницах.

Очень часто имеет место быть, когда теряются значимые детали либо в светлой, либо в темной области изображения.

Потеря деталей в светах

Range1_Sveta

Вот эта иллюстрация может служить наглядным примером того, когда при съемке потерялись значимые детали изображения в светлых участках.

Изображение, снятое с потерей деталей в светлых областях.

Здесь потерялись детали на полу, на потолке просто белая дыра, окно на заднем плане тоже представляет собой сплошной блик. Если бы это была съемка на пленку, скорее всего была бы возможность эти детали достать, но из этого, сделанного дешевой цифровой камерой, достать ничего нельзя.

Потеря деталей в тенях

Следующий момент – обратный предыдущему. В этом случае при съемке теряются детали в тенях изображения.

Range1_Teni

На следующем снимке наглядно видно, как теряются детали в тенях изображения.

Изображение, снятое с потерей деталей в тенях.

Здесь потеряны детали в темных местах – шторы, складки платья. Правда этот снимок сделан на т.н. «контрсвете», это один из художественных приемов съемки.

Отличие этого изображения от предыдущего в том, что это качественный слайд, и все потерянные детали можно вернуть.

Таким образом, если мы не можем в один снимок втиснуть весь диапазон реальной сцены, то у нас есть другой путь. Снять одну и ту же сцену с разной экспозицией, получив при этом снимки, содержащие значимые детали в светах, тенях и полутонах. Затем нам остается только склеить это добро в одно, результирующее изображение.

Цветокоррекция, ретушь, допечатная подготовка

Слева то, что мы имеем на входе – 3 кадра одного изображения, снятого с разной экспозицией. Справа – результат склеивания трех вариантов в одно изображение.

Съемка с разной экспозицией, для расширения диапазона изображенияРезультирующее изображение.

Таким образом HDR-изображения, это изображения, содержащие значимые (несущие важную зрительную информацию) детали по всему тоновому диапазону от светов до теней, имеющие правильную цветопередачу нейтрального баланса и памятных цветов, и обеспечивающие полноценный визуальный контраст.

Это основные качественные критерии, которым должно соответствовать изображение, предназначенное для различных видов репродуцирования – фотографии, офсетной печати, визуальному показу на экране монитора.

Все остальные приемы – тонирование, гиперрезкость, получение всяких эффектов свечения, ореолов вокруг объектов и т.п. являются художественными средствами для изменения изображния, с целью донести до зрителя некое эмоциональное послание.

Вот несколько примеров т.н. «псевдо» HDR изображений.

Псевдо-HDR.Псевдо-HDR

Если кому-то нравятся трупные лица, зеленые шины и стены – то это самое оно.

Перепечатка информации с данного сайта возможна только на условиях сохранения авторской стилистики и всех ссылок на этот и другие сайты, ежели таковые имеются в публикации.

© Алексей Бурунов
Photoshop-Master

Tags: цветокоррекция ретушь допечатная подготовка