Для
того чтобы передать всю красоту и многообразие окружающей нас
действительности до мельчайших нюансов, обычных способов
обработки фотографии порой бывает недостаточно. Тогда на помощь может прийти
технология HDRi – (High Dynamic Range image), которая сейчас находится на
пике популярности. О широких возможностях HDRi на страницах рубрики
расскажет наш постоянный эксперт Юрий Тамазин. А кроме того, вас ожидает
«экскурсия» на свадьбу – посмотрите на «день рождения» новой семьи глазами
начинающего фотографа и профессионалов.



Итак, уважаемые читатели, откликаясь на ваши многочисленные просьбы, в этом
номере мы подробнее познакомим вас с одной из самых интересных технологий
создания и обработки фотографий – HDRi (High Dynamic Range image). Это
понятие вошло в обиход не так давно, в переводе с английского языка оно
означает «высокий динамический диапазон изображения».

Фотография 1. Для начала давайте совершим небольшой экскурс в историю

проблематики
динамического диапазона фотографий. Все вы обращали внимание на то, что
картинка, которую вы видели в реальности, значительно отличается от той, что
получается на фотографии. При этом кадр, созданный при съемке пленочной
камерой, выглядит «живее», чем снимок с цифровой камеры. Все дело в различии
широты динамического диапазона глаза, пленки и цифры. Немного цифровой
информации для подкрепления вышесказанного. Чувствительность нормального
человеческого глаза колеблется в пределах от 10– 7 до 109 кандел/м2. То
есть, 16 порядков! Конечно, это не статическая величина, и достигается она
благодаря адаптационной способности системы «глаз-мозг».

Глаз не сможет различить свет звезды на фоне яркого солнечного света. Вы не
раз замечали, что при въезде автомашины с ярко освещенной трассы в темный
тоннель, глаза не сразу начинают различать окружающие вас предметы, а только
по прошествии некоторого времени, которое у разных людей может отличаться.
Поэтому напрямую сравнивать динамический диапазон глаза и фотоаппарата не
совсем корректно. Для пленки динамический диапазон ограничен величиной
примерно 4 порядка, а для отпечатков и мониторов вообще 2-мя или 3-мя
порядками. Технология HDRi в фотографии – это попытка увидеть звезды на фоне
солнца, ну или слабый свет в конце тоннеля.

 

 

Как
это происходит? Мы рассмотрим несколько путей получения таких фотографий.
Итак, что необходимо для создания изображения с высоким динамическим
диапазоном? Конечно, максимум информации. Создать HDRi из одного исходного
кадра стандартного формата TIFF или JPG практически невозможно в связи с
недостатком информации о свете и тенях, особенно в контрастных кадрах, где
одним жертвуют ради другого. Штука в том, что в HDR-файлах каждый пиксель
может принимать любое значение яркости, без ограничения, накладываемого
форматом изображения. Обычные форматы вынуждены сжимать динамический
диапазон изображения для того, чтобы было возможно его отображать на
мониторах и печатать на принтерах. Если соседние пиксели отличаются в
реальности в два раза, то и в файле HDR они будут отличаться именно в два
раза. Поэтому файл имеет не 8 и даже не 16 бит на канал, а все 32 бита. Для
большей сравнительной наглядности просто переведем понятие бит в простые
цифры. 8 бит – это 28 = 256. 16 бит – это 216 = 65 536! А 32 бита – это уже
232 = 4 294 967 296!

Никакого сравнения с обычным файлом по доступным градациям яркости. Здесь
каждый пиксель будет иметь свой реальный уровень. Правда, в этом кроется и
некоторый отрицательный момент, который будет проявляться в процессе
тональной компрессии (Tone Mapping) при создании конечной картинки. Шумы
матрицы тоже имеют яркостную неравномерность, которая неотделима от
основного изображения – с ними нам придется бороться. Увидеть такой файл на
экране монитора (я не говорю о специальных мониторах, которые только
начинают появляться и стоят очень дорого) во всей красе невозможно. Для
этого его нужно преобразовать, но об этом чуть позже.

Для получения файла нам необходимо, как минимум, три фотографии с разным
уровнем экспозиции, в котором присутствует максимум информации, как в свете,
так и в тенях. Для этого существует либо автоматический брекетинг, либо
ручной (съемка последовательно нескольких кадров с разной экспозицией), либо
формат RAW, из которого можно сделать необходимое количество исходных кадров
с максимальной эксповилкой в 2 – 2,5 ступени. Мы не будем рассматривать
отдельно каждый из методов получения исходных фотографий, поскольку на
конечном результате это не отражается. Хочу сказать только что формат RAW
предпочтительнее, и намного – поскольку не требует последующего выравнивания
кадров и борьбы с движущимися элементами на изображении, которые при
стандартном брекетинге обязательно «разбегутся». В довершение ко всему он
содержит в себе 12-битную информацию. В принципе, все цифровые камеры
снимают в этом «сыром» формате, просто у цифромыльниц он недоступен, в
отличие от зеркалок. А уж если сделать брекетинг в формате RAW, то тогда
информации будет еще больше. Ну наконец, давайте перейдем от слов к делу.

 

Для наглядности создадим фотографию, которая выложена в начале статьи.
Съемка производилась камерой CANON EOS 10D в формате RAW. Используемое
программное обеспечение: RAW конвертер Capture One, программа для создания
HDR изображения Photomatix Pro, и Photoshop CS2.

Фотография 2. С помощью конвертера Capture One (хотя можно использовать и
любой другой, это уже дело вкуса) я сделал из исходной фотографии пять
конвертированных файлов с эксповилкой (-2,0) – (-1,5) – (-1,0) – (-0,5) –
(0). Здесь сделаем небольшое лирическое отступление. Почему пять «проявок»,
и почему только «в минус»? Суть вот в чем: чем контрастнее кадр, тем больше
должен быть диапазон вилки для детальной проработки света и теней, и больше
количество кадров. Совсем не обязательно делать симметричную эксповилку. В
данном случае на изначальном снимке хорошо видно, что с тенями все в
порядке, провалов нет, а вот небо довольно сильно пересвечено, а ведь именно
небо нам хочется сделать поинтереснее, чтобы придать картинке совсем иное
настроение. Иногда нужно делать ее только в плюс или в минус, и часто не
симметричную. Все зависит от начального материала, и того результата,
который вы хотите получить. Количество файлов также может быть любым, но не
менее трех (правда, не стоит этим сильно увлекаться и делать их более 10). В
противном случае, если у вас на изображении останутся непроработанные
элементы, то на их месте вы получите черные или (чаще всего) белые пятна.
Фотография 3. Нужно заметить, что сейчас многие цифромыльницы позволяют
делать до 5-ти кадров брекетинга, что совсем не лишнее для такой работы.
Главное – правильно выбрать эксповилку и тип экспозамера при такой
композиции. Чем более контрастный кадр, тем вилка должна быть шире, особенно
если это не формат RAW.

Теперь настало время запустить программу Photomatix Pro. На самом деле это
не единственная программа для создания HDR, но наиболее удобная и
«интуитивно» понятная. Она еще и очень «легкая» – ее дистрибутив занимает
всего 3 мб, что по современным меркам практически ничто!

Итак, File – Open, выбираем папку с нашими исходными фотографиями и нажимаем
ОК. Нужно заметить, что программа великолепно работает как с 8-, так и с
16-битными исходными файлами всех форматов, поэтому при конвертации из RAW
предпочтительнее делать 16-битный TIFF для максимальной сохранности
информации. После того как все наши файлы открыты, нам необходимо выбрать
вариант того, что мы с

ними
будем делать. Здесь я только вкратце остановлюсь на некоторых возможностях
программы, поскольку она позволяет делать больше, чем просто создавать
HDR-файлы. Но в связи с ограниченным объемом статьи об абсолютно всех
прелестях этой программы я рассказать не смогу – так что у вас есть
замечательная возможность ознакомиться с ее интересными нюансами самим.
Коснусь только некоторых аспектов и настроек, которые вам могут понадобиться
в первую очередь. Пункт меню Combine, то есть комбинирование.

Фотография 4. Данные команды предназначены для создания результирующих
(комбинированных) файлов стандартного (исходного) формата без создания HDRi.
Average – суммированный файл на основе открытых исходных. Highlights &
Shadows – 2 images: выравнивание теней и света только по двум изображениям.
Highlights & Shadows – Auto: автоматическое выравнивание теней и света.
Highlights & Shadows – Adjust: настраиваемое выравнивание. Highlights &
Shadows – Intensive: только для 8-битных изображений. И меню, которое нам
необходимо и интересно в первую очередь – это HDRi.


Фотография
5. Перед созданием картинки в нем активны только два пункта. Generate HDR –
создание (генерация) HDRi.

Tone Mapping – тональная компрессия (сжатие динамического диапазона снимка
по своим настраиваемым алгоритмам для приведения его к стандартному 8- или
16-битному формату для последующего использования). Нужно заметить, что
здесь можно сделать тональную компрессию и без промежуточного создания
HDR-файла. Результаты будут при этом почти схожи, но только «почти». Дело в
том, что при применении тональной компрессии без создания HDRi информация о
цвете будет заметно утрачена, и в области глубоких теней и света может быть
практически потеряна. То есть, темные деревья могут оказаться черными, а
бледно голубое небо – просто серым. Если вы планируете создать монохромный
конечный файл, то этим можно пренебречь, но в данном случае это
нецелесообразно. Опять же при создании HDR-файла вы сможете наглядно
убедиться в том, что правильно выбрали эксповилку, в противном случае могут
образоваться провалы, о которых я говорил выше и вам будет трудно понять
причину не очень удачной обработки в Tone Mapping. Так что, в любом случае,
особенно в начале вашей работы, всегда создавайте HDR. Можете его не
сохранять, а

использовать
только как визуальный индикатор правильности брекетинга. Нажимаем Ctrl+G, в
ниспадающем меню отобразятся открытые файлы (операцию выбора файлов можно
сделать и в этом меню, минуя предварительное открытие). После нажатия ОК в
следующем меню вам предоставляется выбор кривых для создания HDR. Наилучший
результат получается при использовании стандартных кривых (по умолчанию),
хотя можете и поэкспериментировать с ними. Наконец, установите галочку в
меню Align LDR images before generating HDR Image (выровнять изображения
перед созданием HDRi), если используете обычный брекетинг. Фото 6. Через
некоторое время усиленной работы компьютера он выдаст вам вот такую (или
очень похожую) картинку. Выглядит она не очень привлекательно, но я уже
говорил, что монитор не в состоянии правильно и полностью отобразить наш
HDR-файл по уже описанным ранее причинам. Однако в программе Photomatix есть
интересный инструмент – динамическая лупа (HDR Viewer). Передвигая курсор
мышки по экрану в окне лупы, вы можете рассмотреть детально реальную
информацию с количественными показателями координат, яркости и каждого из
цветовых каналов, которая располагается в нижней части окна лупы. Таким
образом, пройдя по всей картинке, особенно в проблемных местах, вы можете
убедиться, что все тени и весь свет хорошо проработаны. Если это не так,
пробуйте иногда все равно приходится прибегать – до тех пор, пока вы не
научитесь выбирать сразу объект съемки для последующей обработки с
технологией HDR. Теперь начинается самый интересный и творческий момент
работы, от которого зависит

весь
конечный результат – это тональная компрессия! Фотография 7. Здесь нам
придется остановиться более подробно, поскольку эта операция определяет
процентов на 80 весь конечный результат. Сейчас все движки установлены в
положение «по умолчанию». Значение каждого для картинки огромно и сказать
сразу, что нужно и как подвигать для такого-то результата очень трудно,
поскольку они все взаимосвязаны. Начнем с основных и самых «сильных» по
воздействию. Strength – растяжка (сила растяжки диапазона между соседними
пикселями). При значении 0 мы получим простой результирующий файл. Значение
100 – максимальное.

Luminosity – освещенность (принимаемые значения от /-10/ до /+10/) – влияние
на общую картинку очень велико, поэтому он представляет для вас огромное
поле для эксперимента. Влияет на яркость и контраст всего изображения.

Color saturation – цветовая насыщенность (наверное самый «спокойный» и
предсказуемый ползунок). Усиливает насыщенность. Рекомендую, почти всегда,
двигать его в область 60 – 80 процентов, поскольку операция компрессии ведет
к некоторой потере цвета, (особенно если вы проводите ее без создания
HDR-файла). Делайте это в самом конце обработки.

White clip и Black clip – обрезание светлой и темной области гистограммы.
Наибольшее влияние имеет Black clip, поэтому с ним несколько осторожнее и
нежнее. Усиливают общий контраст изображения. Старайтесь без необходимости
не обрезать тени во избежание сильных провалов. Это хорошо будет видно по
гистограмме. Сильно связаны с движком Luminosity, который существенно меняет
положение и форму гистограммы.

Light Smoothing – сглаживание светов. Может принимать 4 значения. High –
Medium – Low – Very Low. Наиболее применимы High и Medium (высокий и
средний). Low и Very Low (низкий и очень низкий) могут быть использованы в
случае наличия на картинке только крупных и очень крупных объектов, иначе их
воздействие на мелкие объекты приводит к «замыливанию» и потере объема.

Microcontrast Level – уровень микроконтраста. Принимает те же значения, что
и Light Smoothing. Наиболее применимы High и Medium. К фиксированным
значениям добавлен и плавный движок Microcontrast Smoothing – сглаживание
микроконтраста. Он плавно определяет силу воздействия.


На
этом краткое описание панели можно считать законченным, поскольку остальное
понятно и без описания. Теперь подвигаем все, что двигается для получения
той картинки, что в начале статьи. Как правило, для определения силы
воздействия того или иного параметра требуется установить его в крайние
значения для определения границ, а потом плавно добиваться нужного
результата.

Фотография 8. Если дать короткий совет, то старайтесь удержать командами
White clip и Black clip гистограмму в рамках разумного, не обрезая очень
сильно тени, поскольку полученный файл будет иметь чуть больший контраст,
чем вы видите – это некоторая особенность программы. Вам остается только
выбрать разрядность файла (я предпочитаю для последующей обработки 16 бит) и
нажать ОК.

Через 10 – 20 секунд вы получаете результат. Сохраните его и переходите к
PHOTOSHOP.


Фотография
9. Как видно, гистограмма картинки практически идеальная и коррекции не
требует. Однако обратимся теперь к тем проблемам, которые появились на
изображении, с которыми придется бороться. Первое – это шумы. Как я уже
говорил, они существенно усилились и особенно в тенях. Поэтому возникает
первая рекомендация: снимайте всегда на минимальной чувствительности. Даже
ISO 400, на зеркальной цифровой камере уже слишком много, поскольку картинка
может быть существенно испорчена. Особенно это касается максимальных уровней
воздействия движков Luminosity и Strength. С шумами мы боремся нашим любимым
фильтром Neat Image.

Второе – аберрации. Увеличим один и тот же фрагмент исходного и полученного
изображения на краю кадра.

Что за зверь HDR? Попытаюсь в двух словах.
Это расширение динамического диапазона изображения. Очень часто на
фотографиях сложно добится проработки всех деталей. Что-нибудь обязательно
выпадет. Например, если делать акцент на передний план - засветится небо,
если выделять небо - то потеряем передний план. Поэтому, чтобы ничего не
терять, делаются несколько снимков с разной экспозицией и из них собирается
"полноценный" кадр, либо все это вытягивается из RAW-файла. И получается
иногда очень красиво, но, имхо, от фоток веет какой-то нереальностью, что-ли.
Не пойму, хорошо это или плохо...

Как это делается -

















Расширение динамического диапазона цифрового снимка



Одно из главных преимуществ "плёнки" перед "цифрой" - более широкий
динамический диапазон (фотографическая широта). Здесь я расскажу о том, как
увеличить динамический диапазон цифрового снимка.



Что такое динамический диапазон?

Не вдаваясь в технические детали, объясню на пальцах.

Представьте себе полутемную комнату и солнечный день за окном. Глазами мы
отлично видим и все предметы в комнате, и пейзаж за окном - деревья, небо,
дома напротив... Но если сфотографировать комнату и окно в этой комнате, то
мы получим два варианта: либо хорошо проработанные детали в комнате и дико
пересвеченное окно (белый квадрат), либо черную комнату с силуэтами
предметов и красивый город за окном. Другой пример - пейзаж. Выбеленное небо
и проработанный ландшафт или проработанное небо и темный, недосвеченный
пейзаж (не всегда в сумке оказывается градиентный фильтр или поляризатор).
Или лицо человека с выбеленным бликом на скуле с одной стороны и слишком
темное с другой. Это - ограничения динамического диапазона
светочувствительного материала (например, матрицы). Динамический диапазон -
это диапазон между темными тонами, которые, начиная с какого-то тона, на
снимке уже превращаются в черное, и светлыми тонами, которые превращаются в
белое. Грубо говоря, применительно к цифровой фотографии, это то, что
влезает в гистограмму. Динамический диапазон глаза шире, чем подавляющее
большинство фотоматериалов.



У сканеров, мониторов (!), принтеров, печатных машин в фотолабе и у
фотобумаги тоже есть свой динамический диапазон, и обычно он ниже, чем
динамический диапазон фотоматериала в фотоаппарате (даже цифровой матрицы).



Зачем его увеличивать?

- в некоторых (например, вышеописанных) случаях это необходимо.

- снимки с широким динамическим диапазоном во многих случаях выглядят
гораздо естественнее.

- большие возможности и запас качества для последующей художественной
обработки кадра.



Методы увеличения динамического диапазона



Exposure Blending

Метод использует кадры, снятые с брекетингом экспозиции - (LDR файлы). Из
недосвеченного кадра берется информация о светлых тонах, из пересвеченного -
о темных. HDR файл не создается.













Также пересвеченный и недосвеченный кадры получают путем разной обработки
одного и того же RAW файла, но по качеству результата это больше похоже на
Tone mapping.



Tone Mapping



Другой метод увеличения динамического диапазона, менее эффективный по
сравнению с предыдущим. 16-битные файлы (например, полученные путем
"проявки" RAW-файла) содержат достаточно много информации о полутонах. Эта
информация используется для увеличения динамического диапазона с
одновременной тональной компрессией. Применяется в случае, если кадр есть
только один (при съемке не использовался брекетинг экспозиции).















К фотографии с девушкой в венецианской маске (самая верхняя фотография) тоже
был применен метод Tone Mapping. До его применения плечо слева было очень
темным, а плечо справа - пересвечено.

(Остальные фотографии в этом посте не мои.)



Генерация HDR файла с последующей тональной компрессией



Самый гибкий метод. Получение HDR файла из двух или более LDR файлов. После
получения HDR файла (при этом HDR файл можно сохранить отдельно) для
дальнейшей работы требуется тональная компрессия, для этого также
используется Tone Mapping, где возможны тонкие ручные настройки.





























Термины



LDR файл и HDR файл



Low Dynamic Range (маленький, низкий динамический диапазон). Обыкновенные
цифровые фотографии.



High Dynamic Range (большой, высокий динамический диапазон)

Файл изображения с высоким динамическим диапазоном.

Динамический диапазон HDR файла существенно выше динамического диапазона
монитора, поэтому на мониторе он отображается ужасно, даже хуже, чем LDR
файл (как чудовищно контрастный кадр).

Глубина цвета HDR файлов - 32 бита.



Глубина цвета (Bit Depth)



Глубина цвета - это количество бит (разрядов двоичного числа), используемых
для описания тона для каждого из цветовых каналов (channel). Например, в
системе RGB три цветовых канала (Red-красный, Green-зеленый, Blue-синий).
Вместе все эти три канала образуют квадратную точку - один пиксель. В
системе RGB работают все современные сканеры и цифровые фотоаппараты.



8 бит. 8 разрядов в двоичной системе (компьютер работает в двоичной системе
счисления). В 8-ми разрядах при двоичной системе можно зашифровать максимум
256 целых чисел (включая ноль). Это еще в школе проходят, на информатике.

Формат JPEG (jpg) работает только с 8-битными изображениями. поэтому не
снимайте в JPEG, если есть возможность. Бывает, где-то упоминаются 24-битные
изображения - это значит 8+8+8=24 бита на все каналы.



16 бит. В 16 разрядов уже можно запихнуть 65536 значений на каждый канал
(256 в квадрате). Это означает, что при увеличении размера файла в два раза
(8 bit -> 16 bit на канал) запас качества увеличивается не в 2, а в 256 раз.
Именно поэтому предпочтительно сохранять и обрабатывать фотографии при
глубине цвета 16 бит - и запас качества (информации) гораздо больше, и при
каждой операции при обработке фотографии значения на каждом из каналов грубо
не округляются. Преобразованием 8-битного изображения в 16-битное качество
не увеличить, но это позволит имеющееся качество в дальнейшем не терять.
Формат TIFF поддерживает 16-битные изображения и является стандартом для
фотографий с этой глубиной цвета.



32 бит. Соответственно, 4294967296 значений яркости на каждый из каналов.
Сравните с 8-битными изображениями.

C 32-битными изображениями Photoshop умеет работать только начиная с версии
CS2, и то сильно ограниченно. Поэтому стандарт для обработки фотографий на
сегодняшний день - 16 бит на канал.



Я доступно объяснил? :)



Upd: я таки сам тут запутался! :)



..... :)



"запас качества" увеличивается не в 256, а в

2^(8+8+8) == 16777216

2^(16+16+16) == 2^12 == это в 16777216 больше, чем 16777216.

А одноканальных JPG народ не видел, хоть они и есть.



2^(16+16+16) == 2^48 ))

И эти 2^48 в 2^24 раз больше, чем 2^24.



RAW



"raw" - сырой, необработанный (англ.)



Файл, который содержит информацию, полученную прямо с цифровой матрицы, без
какой-либо обработки фотоаппаратом, плюс всю информацио о параметрах съемки
- EXIF данные (диафрагма, выдержка и много еще чего). Файл RAW требует
последующей обработки, "проявки" на компьютере с помощью специальных
программ, RAW-конвертеров. Это нужно для того, чтобы иметь возможность
выжать из фотоаппарата максимальное качество. Большинство современных
цифровых зеркалок умеют снимать только в двух форматах - JPEG (8 bit) и RAW
(чаще всего 12 бит, которые потом на компьютере преобразуются в 16 бит). В
итоге RAW преобразуется в TIFF.



Светочувствительность (ISO)



ISO - это такая организация, занимающаяся стандартизацией.

Эквивалент светочувствительности пленки для цифровой матрицы. Чем больше
значение ISO, тем сильнее "шумит" матрица (проявляется паразитный сигнал -
аппаратура не идеальна, да и законы физики мешают).

Это я к тому, что кадры, снятые с высоким значением ISO, гораздо хуже
поддаются HDR обработке.



Экспозиция (Exposure)



Относительное световое число. Например, увеличение экспозиции на одну
ступень означает увеличение освещенности в два раза, на две ступени - в
четыре раза. Применительно к фотографии динамический диапазон измеряется в
ступенях экспозиции.



Брекетинг экспозиции (Exposure Bracketing)



Также это называют экспозиционной вилкой. Суть в том, что при съемке в
режиме брекетинга экспозиции одновременно делается три кадра - "нормальный",
недосвеченный и пересвеченный. Например, при эксповилке в одну ступень
камера делает "нормальный", недосвеченный в два раза и пересвеченный в два
раза кадры. Такой набор из трех кадров чаще всего используется при создании
HDR файлов.



Тональная компрессия



Запихивание всех тонов HDR файла в динамический диапазон монитора с
сохранением деталей в темных и светлых тонах.



© Артем Медведев