В чем разница между «фальшивым HDR» и реальным HDR с экспозицией в брекетинге?

В чем разница между «фальшивым HDR» и реальным HDR с экспозицией в брекетинге?

Единственная разница заключается в том, насколько широко или узко вы решите определить термин High Dynamic Range Imaging (HDR). Используете ли вы более широкий термин, поскольку он исторически использовался более 150 лет для обозначения методов, используемых для отображения сцены с более высоким динамическим диапазоном, чем динамический диапазон средства отображения? Или вы настаиваете на очень узком определении, в котором используются методы, которые существуют всего пару десятилетий, чтобы утверждать, что единственным законным определением HDR является 8-битная версия 32-битной карты освещения с плавающей запятой, созданная комбинирование нескольких экспозиций в брекетинге? Вот и все.

HDR , как этот термин обычно используется сегодня, — это только одна из форм обработки изображений с расширенным динамическим диапазоном (HDRI) , которая существует по крайней мере с 1850-х годов.

Гюстав Ле Грей сделал несколько экспозиций с разными значениями экспозиции, чтобы создать морские пейзажи, в которых использовалось яркое небо с одного негатива на стеклянной пластине и более темное море и берег с другого.

Система зон при съемке и проявлении, а также отображение тонов , выполненное в фотолаборатории в середине 20-го века, была возведена в художественную форму Анселем Адамсом и другими, поскольку они использовали время проявления , осветление и затемнение отпечатков, чтобы уменьшить общий динамический диапазон изображения. сцену к тому, что фотобумага, которую они использовали, была способна отображать.

В области цифровой фотографии существует несколько методов, используемых для изображения сцены с высоким динамическим диапазоном с использованием носителя, такого как компьютерный монитор или печать, которые не способны обеспечить такой большой контраст между самыми яркими и самыми темными частями сцены. как содержит сама сцена. То, что многие люди имеют в виду, когда говорят, что HDR — это лишь один из многих таких методов.

Хотя далеко не единственно законное, наиболее распространенное сегодня понимание термина HDRэто то, что развилось из идей, впервые представленных в 1993 году, которые привели к математической теории по-разному экспонированных изображений одного и того же предмета, опубликованной в 1995 году Стивом Манном и Розалинд Пикард. Он создает карту освещения с широким динамическим диапазоном из нескольких цифровых изображений, экспонированных с разными значениями, используя только глобальные операции с изображением (по всему изображению). Результатом часто является 32-битное «изображение» с плавающей запятой, которое ни один монитор или принтер не способен отобразить. Затем необходимо преобразовать его в тон, уменьшив общую контрастность при сохранении локальной контрастности, чтобы она соответствовала динамическому диапазону средства отображения. Это часто приводит к артефактам при переходе между областями с высокими значениями яркости и областями с низкими значениями яркости. (Даже когда вы открываете 12-битный или 14-битный «сырой» файл в приложении для работы с фотографиями на компьютере, то, что вы видите на экране, представляет собой 8-битную визуализацию демозаического необработанного файла, а не фактическую монохромную байеровскую фильтрацию 14. -битный файл. Когда вы меняете настройки и ползунки, «необработанные» данные переназначаются и снова визуализируются в 8 битах на цветовой канал).

Когда методы, описанные Манном и Пикардом, были впервые применены в основных приложениях для обработки изображений потребительского уровня, эти приложения обычно требовали, чтобы изображения были в формате jpeg. Чуть позже, если вы захотите получить настоящую экзотику, вы можете найти программу, позволяющую использовать TIFF. Часто пользователи брали один необработанный файл, создавали серию изображений в формате jpeg из одного файла с примерно -2, 0, +2 разницей экспозиции/яркости, а затем объединяли их с помощью программы HDR. Даже 12-битный необработанный файл может содержать столько же динамического диапазона, сколько -2, 0, +2 серия jpeg. 14-битный необработанный файл может содержать ту же информацию, что и серия jpeg -3, 0, +3. Только совсем недавно большинство HDR-приложений, основанных на создании карт освещения с плавающей запятой, разрешили использовать необработанные данные файла в качестве отправной точки.

В самое широкое использование терминов HDR (или HDRI ) также включены другие процессы, которые не включают 32-битные карты яркости и необходимость отображения тонов. Одним из способов является объединение разных областей с разной экспозицией одной и той же сцены, будь то с помощью физического «вырезания и вставки», как это сделал Ле Грей более 150 лет назад, или с помощью современных приложений для обработки цифровых изображений, использующих слои. Другие методы, такие как объединение экспозиции или цифровое смешивание.выполнять глобальные настройки в цифровом виде, не требуя такого же типа тонального отображения, как 32-битная карта освещения с плавающей запятой. Как упоминалось ранее, многие из методов, используемых в фотолаборатории для получения отпечатков с экспонированной пленки в 20-м веке, были средством отображения сцен с очень широким динамическим диапазоном с использованием фотобумаги, которая имела более низкий динамический диапазон, чем негативная пленка. используется для захвата сцены. То же самое относится и к этим разнообразным цифровым технологиям.

Даже преобразование 14-битного необработанного файла, в котором данные для каждого пикселя имеют только значение яркости, но не реальные цвета, и использование алгоритмов демозаики для интерполяции 8-битного значения красного, зеленого и синего цвета для каждого цветового канала на основе каждого пикселя. на разных значениях яркости соседних пикселей, которые отфильтрованы с помощью маски Байера с чередующимися узорами красного, зеленого и синего цветов, можно считать HDRI , особенно когда к результирующим значениям RGB применяются кривые тона неправильной формы.

На мой взгляд, это так просто: HDR-фотография — это фотография, на которой вы пытаетесь поднять детали в каждой части сцены с высоким динамическим диапазоном. Ведь именно об этом говорит само название «HDR».

Теперь, что такое высокий динамический диапазон? Это когда теневые части изображения намного темнее ярких. Исторически сложилось так, что нужно было делать несколько фотографий с разной экспозицией, чтобы запечатлеть детали каждой части сцены, потому что камеры не могли захватить широкий динамический диапазон. В настоящее время камера может легко зафиксировать 14 ступеней экспозиции (это означает, что детали в самом темном тоне в 2 ^ 14 раз меньше физически, чем самые яркие тона, которые может зафиксировать камера) (например: Nikon D750 имеет 14,5 ступени динамического диапазона. ). Это много, и в большем количестве ситуаций, чем раньше, достаточно для достижения того же эффекта «HDR-фотографии» с использованием нескольких экспозиций. Короче, камеры стали лучше снимать на больших дистанциях, и поэтому потребность в нескольких фотографиях с разной экспозицией отпала, но это не делает его не HDR. В заключение, фотография на 500 пикселей, на которую вы ссылаетесь, определенно является HDR-фотографией, поскольку вы можете видеть множество деталей во всех частях изображения для сцены с изначально большим динамическим диапазоном.

если мы можем просто использовать восстановление теней/бликов, чтобы равномерно экспонировать всю сцену

Это зависит от динамического диапазона сцены, которую вы пытаетесь захватить, и динамического диапазона, который датчик может захватить.

Если вы едва получаете какие-либо детали в тенях при экспонировании, чтобы не испортить блики, вам нужна мультиэкспозиция.

Если вы можете получить достаточное количество деталей в тенях (с минимальным или приемлемым уровнем шума), сохраняя при этом светлые участки, вас вполне может устроить съемка и настройка одной фотографии.

Мой ответ будет своего рода практическим и экспериментальным способом достижения понимания.

1. Отправляйтесь в такое место, как город со зданием и улицей, где вы можете прямо смотреть на солнце или небо в солнечный день, или пойти в место, где, например, есть лес, и вы также можете увидеть солнце или небо.

2. Посмотрите (собственными глазами) на здания или деревья.

3. Смотрите на небо или близко к солнцу (скорее не смотрите прямо на солнце).

Вы можете наблюдать, как адаптируются глаза. Вы можете видеть и деревья, и небо.

4. Возьмите камеру, когда у вас есть опция просмотра в реальном времени, вы можете включить ее.

5. Сфокусируйте камеру на тех же точках, на которые вы смотрели.

Вы увидите, что камера не может эффективно на одной и только одной экспозиции получить вид неба и более темных объектов. Даже если вы будете снимать сцену со средними настройками экспозиции, некоторые места будут черными, а некоторые — белыми (недонасыщенными и перенасыщенными). Даже если вы попытаетесь локально уменьшить или увеличить экспозицию в специализированных программах (их полно), получить форму и цвета из белого и черного не получится.

Это реальность. Нынешние сенсоры не так продвинуты, как глаза. Кстати, ради искусства, это также желанная функция, которая используется в фотографии в низком и высоком ключе.

Продолжим эксперимент.

6. Если вы можете сделать пару фотографий, чтобы получить больше информации, а затем объединить их в программе HDR позже, вы объедините всю информацию со всех фотографий.

7. Лучше всего снимать больше изображений с меньшим шагом EV, когда сцена статична. Если есть движущиеся объекты, должен быть своего рода компромисс между количеством снимков и шагом EV.

В зависимости от ситуации вы можете снимать от 3 изображений +/-1EV или 3 с +/2EV до 9 и более кадров +/-0,5EV или даже +/-2EV.

Важно также, как вы меняете EV. В основном наиболее популярным способом является увеличение или уменьшение времени затвора. С некоторыми ограничениями можно использовать изменения ISO, чтобы получить то же самое, но с высокими значениями ISO изображения будут более шумными. Изменение диафрагмы затрудняет слияние изображений, а эффекты получаются интересными (я бы сказал, художественными или концептуальными). Конечно, можно использовать фильтры ND, чтобы расширить собственный диапазон EV — попробуйте использовать какой-нибудь экстремальный фильтр, например фильтр ND 3.0.

Наконец, когда набор изображений хорошо подготовлен и с действительно широким диапазоном EV, результат HDR будет потрясающим, и нет возможности подделать его из одного изображения, так как одно изображение будет иметь определенно меньше информации.

Заключительные комментарии.

Такого рода сцену можно захватить с помощью градиентного фильтра, но HDR более общий, особенно когда граница между светлыми и темными местами нелинейна.

Рекомендую использовать штатив для любых экспериментов с HDR :-).

Существует неправильное представление о «HDRI».

Изображение с высоким динамическим диапазоном имеет более широкий динамический диапазон, чем обычное изображение. Это звучало довольно хромым объяснением, но это то, что есть.

Вот несколько анимаций, которые я сделал, объясняя, что такое Hdri: http://www.otake.com.mx/Apuntes/Imagen/EnviromentMaps/Index.html#HighDynamicRangeImages

Заблуждение состоит в том, что часть процесса манипулирования этими изображениями, называемая тональным отображением , такая же, как и само изображение Hdri. Нет, это не так. Изображение Hdri действительно содержит больше информации. Солнечный снаружи и темный интерьер вместе.

Чтобы иметь возможность снова увидеть эту информацию на обычном мониторе, изображение Hdr должно быть «переназначено». Изображение с картой тонов имеет определенный тип контраста. Не общий контраст, а контраст смежных зон. Теперь вы можете видеть, например, контрастные облака и контрастные темные интерьеры.

Дело в том, что вы можете взять обычную фотографию (без брекетинга) и нанести на нее тональную карту, чтобы вы могли выглядеть как «hdri».

Вот 3 кадра. Один представляет собой тональную карту из набора из 3 фотографий в скобках (настоящий hdri, но теперь тональная карта преобразуется в 8-битное изображение).

Второй — тональная карта одного кадра.

Третий — это обычная одиночная съемка, но с большим перемещением уровней, чтобы показать некоторую дополнительную информацию о небе, которую мы раньше не видели.

Дело в том, что обычной фотографией можно манипулировать, осветлять и прожигать, чтобы добиться похожего, контрастного вида на фотографии.

Вот исходные фотографии в квадратных скобках. Для (2) и (3) используется Ev0:

Там скрыта некоторая информация. Но при обработке могут стать полосы, потому что у вас ограниченная информация в пикселях. Чтобы избежать полос, лучше иметь больше информации, больше уровней светлых тонов и больше уровней теней... Вот почему вы взяли изображения в скобках.

Суть аналогична этому сообщению: какой смысл снимать 14-битные изображения и редактировать их на 8-битных мониторах? Больше уровней информации лучше при редактировании изображений.