...
...

High Dynamic Range Imaging

Ни для кого не секрет, что цифровые фотокамеры имеют довольно ограниченный диапазон тонов. Зачастую в одном снимке бывает невозможно запечатлеть полную детальную картину с выраженными колебаниями светлых и темных оттенков. Поэтому перед нами всегда встает проблема: либо мы выбираем яркий солнечный закат и теряем часть информации об окружающих объектах, либо видим детали окружения, но закат становится блеклым; или же видим все, что происходит за окном, и не видим того, что в комнате, в полном объеме, и наоборот. И так постоянно — приходится делать сложный выбор. Однако с новой технологией, которая теперь доступна в Photoshop CS2, компромисс найден, и компромисс этот — High Dynamic Range Imaging!

Различие между наиболее яркими и темными участками изображения называется динамическим диапазоном. До сих пор в Photoshop мы были ограничены работой лишь в низком динамическом диапазоне (LDR — Low Dynamic Range). LDR-изображения ограничены в диапазоне яркости, что типично для того, что камера или сканер может зафиксировать за один проход, что, конечно же, намного меньше по сравнению с тем, что воспринимают наши глаза. High Dynamic Range Imaging (HDR) изображения в состоянии отображать полный диапазон яркости вне зависимости от того, какой ширины он может быть. Это означает, что одно HDR-изображение способно содержать в себе детали при ослепительном солнце в полдень, при этом сохраняя детали в глубине пещеры! Достичь такого эффекта возможно только при наличии снимков одного и того же участка с разными выдержками — функция HDR анализирует каждое изображение, а потом объединяет их в один отдельный снимок.

HDR: как это?

HDR-изображение начинается с изображения, содержащего диапазон яркости, который ваша камера в одном снимке зафиксировать не может. В связи с этим, как уже отмечалось ранее, необходимо сделать это посредством нескольких снимков с различной выдержкой, после чего все снимки будут объединены в одно 32-битное изображение. Однако несмотря на то, что мы получили изображение, содержащее полный диапазон яркости, оно все равно не будет выглядеть полностью корректно и будет отображать диапазон чуть меньше оптимального. Поэтому лучше конвертировать его в 16-битный режим, чтобы нормально распечатывать, и была возможность применять инструменты ретуши и корректировки изображения. По большому счету для более или менее нормального отображения на наших компьютерах и принтерах достаточно и 8-битного режима, что соответствует 256 оттенкам (для справки: 32 бита — более миллиарда оттенков, 16 бит — 30.000 оттенков). Так какой же смысл? — спросите вы. Все очень просто: во-первых, чем больше глубина цвета, тем больше информации содержит изображение, а, следовательно, появляется больше возможностей для корректировки, т.е. вы не будете бояться потери деталей в тех участках, где обычно это происходит на изображениях с меньшей глубиной цвета. Также немаловажное значение имеют размеры занимаемых файлов. Например, 6 снимков с разной выдержкой будут занимать на жестком диске больше пространства, чем один HDR-файл. Не забывайте также, что чем меньше глубина цвета, тем меньшим в итоге получается размер файла, и, возвращаясь к теме 8 бит, подумайте, стоит ли хранить файл в 16-битном режиме — к примеру, один и тот же файл с глубиной цвета 16 бит (с корректируемыми слоями) у меня занимает 32 Мб, а в 8-битном режиме — всего лишь 4,5 Мб.

Экспонирование для HDR

Напомню вам, что подготавливать несколько снимков для дальнейшего создания HDR-изображения имеет смысл лишь в том случае, если то, что вы собрались снимать, имеет широкий динамический диапазон. Возникает вполне логичный вопрос: как это определить? Самый удобный вариант — если ваша камера оснащена такой полезной функцией, как отображение гистограммы, с помощью который и можно определить, выходит ли снимаемая сцена за границы диапазона вашей камеры.

Гистограмма

Многие камеры среднего класса и практически все камеры высокого уровня оснащены такой функцией, как динамическое отображение гистограммы. Как она может пригодиться нам для HDR? Начнем с того, что при ее просмотре представьте, что под ней расположен градиент, который содержит все уровни яркости от черного (с левого края) до белого (с правого края). Для лучшего понимания посмотрите на приведенный рисунок.

Так вы сможете посмотреть, какие оттенки в градиенте используются для создания изображения. Высота линий в гистограмме показывает, как распространяется яркость в пределах изображения. Если вы найдете хотя бы одну полоску, резко идущую вверх относительно остальных на краях гистограммы, это будет означать, что на изображении будет значительная часть абсолютно черного цвета (если эта полоска появилась слева) и абсолютно белой, если такая появилась в крайнем правом углу гистограммы. Это два единственных случая, когда такие полоски имеют огромное значение для нас. Если они появятся где-то посередине, то волноваться будет не о чем, поскольку только абсолютно черный или белый приводят к потере деталей на изображении. Итак, полоса в левом углу гистограммы показывает, что настройки выдержки приведут к тому, что ваше изображение станет слишком темным, детали оттенков будут отсутствовать. Полоса в правом углу говорит нам о том, что в итоге на изображении мы не увидим светлых деталей, так как значительная область получится засветленной. И, наконец, если вы обнаружили такие детали с обоих краев, это означает, что снимок будет содержать очень мало деталей в отношении разных оттенков. Итак, если вам так и не удается избавиться от одной из таких полосок, какую бы вы выдержку вы ни установили, то такой снимок — наш самый что ни на есть настоящий кандидат в HDR-изображения. Итак, нам нужно снять один и тот же участок с разными выдержками. Как правило в большинстве цифровых фотокамер среднего и высокого уровня такая функция присутствует и называется Bracketing. Если такую обнаружить не получается, то сделайте все вручную, устанавливая разную выдержку для снимков.

Несколько советов по снимкам с разной выдержкой

. Используйте трипод — это позволит вам сделать ровные снимки с одного места с разной выдержкой.
. Используйте режим Aperture Priority (Приоритет Апертуры) или Manual (Ручной) и меняйте только значения скорости затвора между выдержками. Изменение настройки апертуры меняет глубину резкости, что отразится на фокусе каждого изображения, который будет различным, и как следствие меньшую четкость на HDR-изображении.
. Используйте рунную настройку фокуса — с помощью данного режима вы добьетесь, чтобы точка фокуса была одинаковой для всех вариантов выдержки. Как вы понимаете, использование автоматической фокусировки при различных выдержках существенно хуже справится со своей задачей даже если снимаемый объект не будет менять своего положения. Использование разных точек фокусировок может привести к эффекту мягкой фокусировки на HDR-изображении.
. Используйте режим Bracket, пока тени не перешли в средние тона — т.е. посредством увеличения скорости затвора на каждом снимке, пока левая грань гистограммы находится с правой стороны от центра гистограммы (не беспокойтесь о каких-либо полосках, которые могут появиться справа, поскольку от их влияния на конечное изображение мы избавимся в последующих шагах). Такой способ позволяет вам избежать появления шума на изображении.
. Не ограничивайте себя в диапазоне выдержек — не случится ничего страшного, если вы сделаете 5, 10 или 20 снимков для получения полного диапазона яркости снимаемой сцены — здесь не исключается вариант перехода количества в качество.
. Не допускайте движений во время съемки — в противном случае это приведет либо к размытию изображения, либо к его раздвоению.
. Не забывайте про автоматический режим Bracketing — несмотря на то, что автоматика во многих случаях не обеспечивает оптимальной работы, к подготовке изображений к HDR это не относится. Использование автоматической съемки с разными выдержками позволит вам избежать многих проблем.
Теперь, когда вы знаете, как правильно сделать снимки для их объединения в HDR-изображение, можно смело переходить к самому процессу.

Объединяем снимки

HDR-изображение можно получить, имея как минимум два изображения с различными выдержками. В связи с этим обратите внимание на то, что ваш файл содержит Exif-данные о выдержке, поскольку Photoshop будет основываться именно на этих данных. (потеря их может произойти, к примеру, если вы сохраняли изображения для Web или пытались сжать jpg-файл посредством стирания лишней информации). Если вы пользовались пленочным фотоаппаратом, то, конечно, таких данных у вас не будет. В этом случае Photoshop попросит указать всю необходимую информацию (выдержку, фокусное расстояние, чувствительность) матрицы/пленки) для данного изображения, поэтому не забывайте записывать их при съемке.

Merge to HDR

Существует несколько способов создания HDR-изображения. Один из них — посредством Adobe Bridge (меню Tools > Photoshop > Merge to HDR), но, если вы по каким-то причинам не хотите использовать Bridge, то можно и из Photoshop (File > Automate > Merge to HDR). После анализа всех данных перед вами появится соответствующее диалоговое окно для продолжения работы. О том, как нам с этим всем работать, читайте ниже.

Небольшой обзор

Взгляните на рисунок. В левой части диалогового окна мы обнаружим эскизы изображений, которые выбрали для объединения. Под эскизами вам указываются значения EV (Exposure Value –значение выдержки) для конкретного снимка. Также там расположены поля с флажками — с их помощью вы указываете, какие снимки использовать для создания HDR-изображения, а какие — нет. В правой части диалогового окна вы увидите гистограмму конечного изображения — двигая ползунок, можно будет изменять значение выдержки. Передвигая его влево, вы будете увеличивать диапазон яркости, соответственно, двигая вправо — уменьшать.

Оптимизируем HDR-настройки перед объединением

Следуя нижеприведенным советам, вы сможете наиболее качественно подготовить изображение перед объединением:

. Следите за полосками — о них мы уже говорили. Смотрите за тем, чтобы их не было и на гистограмме, и перед объединением. Если таковые у вас появились, это свидетельствует о том, что ваши снимки не охватывают полный диапазон яркости — в этом случае снимки лучше переделать. . Следите за значениями EV — в идеале они должны отличаться в районе 1, если у вас намного меньше или больше, попробуйте
поэкспериментировать с ползунком или отключить лишний снимок.

. Проверяйте изображение на эффект огрубления — снова возьмитесь за ползунок и проверьте, не появляется ли каких-либо цветных шумов? Если эффект сильно выражен, как на рисунке 3, тогда попробуйте отключить какой-либо снимок из группы, т.е. вам нужно найти лишний, который может испортить эффект.

. Задавайте нужную вам глубину цвета — на мой субъективный взгляд, оптимальным значением является 16 bit/channel — что-то среднее между 32- битным изображением и 8. В реальной жизни, если вы не занимаетесь профессиональной подготовкой изображения, вам этого вполне хватит.

Что все-таки выбрать: 16 или 32?

32-битное изображение представляет собой новацию для Photoshop — ранее пользователи данного продукта не могли работать в таком режиме. 32- битное изображение содержит около миллиарда уровней яркости. Для сравнения: обычное 8-битное изображение состоит лишь из нескольких сотен. 8-битные и 16-битные изображения ограничены диапазоном яркости от черного на темном до белого на светлом, в то время как 32-битное изображение может легко содержать области темнее черного цвета и, соответственно, светлее белого, как бы странно это ни звучало. Сразу оговорюсь, что Photoshop не имеет возможности показать вам такие области, но 32-битные изображения очень полезны при работе с фильмами и в 3D-индустрии. В каком режиме работать, выбирать, конечно, вам, но, мне кажется, вы потеряете впустую время, если будете готовить изображение для печати в 32-битном режиме, так как в любом случае не сможете увидеть всех достоинств этого режима в Photoshop, так что здесь лучше остановить свой выбор на варианте 16 бит.

Продолжение следует.

Сергей Топорков, http://www.cc-studio.ru/

© Компьютерная газета

полезные ссылки
Корпусные камеры видеонаблюдения