FOTOGRAFIJA Z VISOKIM DINAMIČNIM RAZPONOM

Slike z visokim dinamičnim razponom (HDR) omogočajo fotografom, da posnamejo večji razpon tonskih podrobnosti, kot bi jih fotoaparat lahko zajel na eni fotografiji. To odpira povsem nov nabor možnosti osvetlitve, ki bi se jim prej lahko izognili – iz čisto tehničnih razlogov. Nova funkcija Photoshopa »združi s HDR« to doseže z združevanjem niza osvetlitev v oklepajih v eno sliko, ki zajema tonske podrobnosti celotne serije.

→

Zgornja slika z dovoljenjem Kyle Kruchock (čeprav v močno spremenjeni obliki).

Brezplačnega kosila pa ni; poskušanje razširitve tonskega razpona bo neizogibno prišlo na račun zmanjšanega kontrasta v nekaterih tonih. Če se naučite uporabljati programsko opremo HDR, lahko kar najbolje izkoristite svoj dinamični razpon pri zapleteni svetlobi – pri tem pa še vedno uravnotežite ta kompromis s kontrastom.

MOTIVACIJA:DILEMA O DINAMIČNEM DOSEGU

Ker digitalni senzorji dosegajo vse višje ločljivosti in s tem zaporedoma manjše velikosti slikovnih pik, je edina kakovost slike, ki ne koristi, njen dinamični razpon. To je še posebej očitno pri sodobnih kompaktnih fotoaparatih z 8 milijoni slikovnih pik ali več, saj so ti bolj kot kdaj koli prej dovzetni za prepihane svetle dele ali šumne podrobnosti v senci. Poleg tega nekateri prizori preprosto vsebujejo večji obseg svetlosti, kot ga lahko zajamejo trenutni digitalni fotoaparati – katere koli vrste.

"Svetla stran" je, da lahko skoraj vsaka kamera dejansko zajame širok dinamični razpon - le ne v eni fotografiji. Že samo s spreminjanjem hitrosti zaklopa lahko večina digitalnih fotoaparatov spremeni količino svetlobe, ki jo prepuščajo, za faktor 50.000 ali več. Slikanje z visokim dinamičnim razponom uporablja to lastnost z ustvarjanjem slik, sestavljenih iz večkratnih osvetlitev.

KDAJ UPORABITI HDR SLIKE

HDR uporabite le, če porazdelitve svetlosti prizora ni mogoče zlahka premešati z uporabo filtra graduirane nevtralne gostote (GND). To je zato, ker filtri GND razširijo dinamični razpon, medtem ko še vedno ohranjajo lokalni kontrast. Prizori, ki so idealni za filtre GND, so tisti s preprostimi geometrijami osvetlitve, kot je linearna mešanica temnejše zemlje v svetlejše nebo pri krajinski fotografiji:

GND filter	Končni rezultat

Nasprotno pa je prizor, katerega porazdelitve svetlosti ni več enostavno mešati z GND filtrom, spodaj prikazan prizor vrat.

Upoštevajte, da zgornja scena vsebuje približno tri tonske regije z nenadnimi prehodi na njihovih robovih - zato je potreben filter GND po meri. Če bi to pogledali osebno, bi lahko razbrali podrobnosti znotraj in zunaj vrat, ker bi se naše oči prilagodile spreminjajoči se svetlosti. Ta vadnica se osredotoča na uporabo HDR za boljši približek kar bi videli na lastne oči.

NOTRANJE DELOVANJE DATOTEKE HDR

Photoshop ustvari datoteko HDR z uporabo informacij EXIF ​​iz vsake vaše slike v oklepajih, da določi njihovo hitrost zaklopa, zaslonko in nastavitve ISO. To Photoshopu pove, koliko svetlobe je dejansko prišlo iz posameznega območja slike. Ker se lahko ta svetloba močno razlikuje po svoji intenzivnosti, Photoshop ustvari datoteko HDR z uporabo 32-bitov za opis vsakega barvnega kanala (v nasprotju z običajnimi 16- ali 8-bitnimi; glejte "Razumevanje bitne globine").

Datoteke HDR uporabljajo te dodatne bite za ustvarjanje razmeroma odprte lestvice svetlosti, ki se lahko prilagodi potrebam vaše slike. Vendar pa je ključna prednost ta, da se ti dodatni biti uporabljajo učinkoviteje kot običajne 8- ali 16-bitne slike (ki jih bomo od tu naprej imenovali "nizki dinamični razpon" ali slike LDR).

32-bitni format datoteke HDR lahko posname večji dinamični razpon, ker uporablja svoje bite za določanje števil s plavajočo vejico , imenovan tudi eksponentni zapis. Število s plavajočo vejico je sestavljeno iz decimalnega števila med 1 in 10, pomnoženega s potenco 10, na primer 5,467x10, v nasprotju z običajnimi celimi števili 0-255 (za 8-bitne) ali 0-65535 (za 16-bitne malo). Na ta način lahko slikovna datoteka določi svetlost 4.300.000.000 preprosto kot 4,3x 10, kar bi bilo preveliko tudi z 32-bitnimi celimi števili.

V redu, zapis s plavajočo vejico je zagotovo videti bolj jedrnat, ampak kako to pomaga računalniku? Zakaj ne bi kar naprej dodajali več bitov, da bi določili zaporedno večja števila in s tem večji dinamični razpon? Gre za problem zmanjševanja donosov. Ker se običajnim datotekam LDR doda več bitov, se eksponentno večji delež uporabi samo za natančnejšo določitev barve – ne za razširitev dinamičnega razpona. Posledica tega je, da se za opis temnejših tonov uporabi veliko več bitov kot za svetlejše:

Dejanska svetlost* →

Biti LDR postajajo vse bolj redko razporejeni →

*Izmerjeno z digitalnim fotoaparatom. Za več o tej temi glejte vadnico o korekciji gama. Zgornja predstavitev je kvalitativna. Bolj tesno razporejeni biti za temnejše vrednosti so rezultat kodiranja gama. To je zelo koristno pri navadnih slikah in lahko celo pomaga povečati dinamični razpon, vendar postane postopoma bolj neučinkovito, ko se bitna globina povečuje.

Datoteke HDR rešijo to dilemo LDR z uporabo tonskih vrednosti, ki so sorazmerne z dejansko svetlostjo predmeta. To povzroči, da so biti enakomerno razporejeni po celotnem dinamičnem razponu, kar omogoča večjo učinkovitost bitov. Številke s plavajočo vejico prav tako zagotavljajo, da so vsi toni posneti z enako relativno natančnostjo, saj imata števili, kot sta 2,576x10 in 8,924x10, enako število pomembnih številk (štiri), čeprav je drugo število več kot milijonkrat večje.

Opomba:tako kot uporaba slik z visoko bitno globino ne pomeni nujno, da vaša slika vsebuje več barv, datoteka HDR ne zagotavlja večjega dinamičnega razpona, razen če je ta prisoten tudi v dejanski temi.

Vsi ti dodatni bitovi, ki jih zagotavlja format HDR, so odlični in dejansko omogočajo snemanje skoraj neskončnega razpona svetlosti. Vendar pa lahko zaslon in natisi vašega računalnika prikazujejo le fiksno, ozko območje. Ta vadnica se torej ne osredotoča samo na ustvarjanje 32-bitnih datotek HDR, ampak tudi na pretvorbo teh v slike, ki jih je mogoče prikazati na vašem računalniku ali pa bodo videti odlično kot fotografski tisk. Ta korak pretvorbe se običajno imenuje "tonsko preslikavo ."

PRIPRAVA NA TERENU

Ker ustvarjanje slike HDR zahteva zajemanje niza enako postavljenih osvetlitev, je trden stojalo bistvenega pomena. Photoshop ima funkcijo, ki poskuša poravnati slike, ko se je fotoaparat premaknil med posnetki, vendar so najboljši rezultati doseženi, če se na to ne zanašate.

Posnemite vsaj tri osvetlitve , čeprav se za optimalno natančnost priporoča pet ali več. Več osvetlitev omogoča, da se algoritem HDR bolje približa temu, kako vaš fotoaparat pretvori svetlobo v digitalne vrednosti (t.i. krivulja odziva digitalnega senzorja) – kar ustvari enakomernejšo porazdelitev tonov. Primer vrat je najprimernejši z več vmesnimi osvetlitvami poleg obeh, prikazanih prej.

Bistveno je, da najtemnejša od teh osvetlitev ne vključuje prepihanih svetlih delov na območjih, kjer želite zajeti podrobnosti. Najsvetlejša osvetlitev mora prikazati najtemnejša področja slike z zadostno svetlostjo, da so razmeroma brez šuma in jasno vidna. Vsaka osvetlitev mora biti ločena z enim do dvema stopnjama, ki sta idealno nastavljena s spreminjanjem hitrosti zaklopa (v nasprotju z zaslonko ali hitrostjo ISO). Spomnimo se, da se vsak "postanek" nanaša na podvojitev (+1 postanek) ali razpolovitev (-1 postanek) zajete svetlobe.

Opažamo tudi drugo pomanjkljivost slik HDR:zahtevajo razmeroma statično vsebino zaradi potrebe po več ločenih osvetlitvah. Naš prejšnji primer sončnega zahoda v oceanu torej ne bi bil primeren za tehniko HDR, saj bi se valovi med vsako osvetlitvijo močno premaknili.

USTVARJANJE 32-BITNE DATOTEKE HDR V PHOTOSHOPU

Tukaj uporabljamo Adobe Photoshop za pretvorbo zaporedja osvetlitev v eno sliko, ki uporablja tonsko preslikavo, da približa tisto, kar bi videli s svojim očesom. Najprej moramo združiti vse osvetlitve v eno samo 32-bitno datoteko HDR:

Odprite orodje HDR (File>Automate>Merge to HDR ...) in naložite vse fotografije v zaporedju osvetlitve; za ta primer bi bile to štiri slike, prikazane v prejšnjem razdelku. Če vaše slike niso bile posnete na stabilnem stojalu, bo ta korak morda zahteval potrditveno polje »Poskusi samodejne poravnave izvornih slik« (kar močno podaljša čas obdelave). Ko pritisnete OK, boste kmalu videli sporočilo »Izračunavanje krivulj odziva kamere«.

Ko vaš računalnik preneha z obdelavo, se prikaže okno z njihovim kombiniranim histogramom. Photoshop je ocenil belo točko, vendar ta vrednost pogosto izreže svetle dele. Morda boste želeli premakniti drsnik bele točke na skrajni desni rob vrhov histograma, da boste videli vse svetle podrobnosti. Ta vrednost je samo za predogled in jo bo treba pozneje natančneje nastaviti. Ko pritisnete OK, vam ostane 32-bitna slika HDR, ki jo lahko zdaj po potrebi shranite. Upoštevajte, da je lahko slika še vedno precej temna; šele ko bo pretvorjena v 16- ali 8-bitno sliko (z uporabo tonskega preslikave), bo začela videti bolj kot želeni rezultat.

Na tej stopnji je za 32-bitno datoteko HDR mogoče uporabiti zelo malo funkcij za obdelavo slike, zato je malo uporabna, razen za namene arhiviranja. Ena od funkcij, ki je na voljo, je prilagoditev osvetlitve (Slika>Prilagoditve>Osvetlitev). Morda boste želeli poskusiti prilagoditi osvetlitev, da bo to razkrilo vse skrite svetle ali senčne podrobnosti.

UPORABA HDR TONALNEGA PREslikaV V PHOTOSHOPU

Tu uporabljamo Adobe Photoshop za pretvorbo 32-bitne slike HDR v 16- ali 8-bitno datoteko LDR z uporabo tonskega preslikave. To zahteva interpretativne odločitve o vrsti tonskega preslikave, odvisno od predmeta in porazdelitve svetlosti na fotografiji.

Pretvorite v navadno 16-bitno sliko (Slika>Način>16 bitov/kanal ...) in videli boste orodje za pretvorbo HDR. Metoda tonskega preslikave uporablja eno od štirih metod:

Osvetlitev in gama	Ta metoda vam omogoča ročno prilagajanje osvetlitve in gama, ki služita kot ekvivalent prilagoditvi svetlosti oziroma kontrasta.
Stiskanje oznak	Ta metoda nima možnosti in uporablja tonsko krivuljo po meri, ki močno zmanjša kontrast osvetlitve, da osvetli in obnovi kontrast v preostalem delu slike.
Izenači histogram	Ta metoda poskuša prerazporediti histogram HDR v kontrastno območje običajne 16- ali 8-bitne slike. To uporablja tonsko krivuljo po meri, ki razporedi vrhove histograma, tako da histogram postane bolj homogen. Na splošno najbolje deluje za slikovne histograme, ki imajo več sorazmerno ozkih vrhov brez pikslov vmes.
Lokalna prilagoditev	To je najbolj prilagodljiva metoda in verjetno najbolj uporabna za fotografe. V nasprotju z drugimi tremi metodami ta spremeni, koliko posvetli ali potemni regije na podlagi pikslov (podobno kot lokalno izboljšanje kontrasta). To oko zavede, da ima slika več kontrasta, kar je pogosto kritično pri slikah HDR brez kontrasta. Ta metoda omogoča tudi spreminjanje tonske krivulje, da bolje ustreza sliki.

Preden uporabite katero koli od zgornjih metod, boste morda najprej želeli nastaviti črne in bele točke na drsnikih histograma slike (glejte "Uporaba ravni v Photoshopu" za ozadje tega koncepta). Kliknite dvojno puščico poleg "Krivulja toniranja in histogram", da prikažete histogram slike in drsnike.

Preostanek te vadnice se osredotoča na nastavitve, povezane z metodo "lokalne prilagoditve", saj je ta verjetno najpogosteje uporabljena in zagotavlja največjo stopnjo prilagodljivosti.

KONCEPT:TONSKA HIERARHIJA IN KONTRAST SLIKE

V nasprotju z drugimi tremi metodami pretvorbe metoda lokalne prilagoditve ne ohrani nujno celotne hierarhije tonov. Intenzivnosti slikovnih pik prevaja ne samo z eno tonsko krivuljo, temveč tudi na podlagi okoliških vrednosti slikovnih pik. To pomeni, da v nasprotju z uporabo tonske krivulje toni na histogramu niso samo raztegnjeni in stisnjeni, ampak lahko namesto tega prečkajo položaje. Vizualno bi to pomenilo, da bi lahko del predmeta, ki je bil sprva temnejši od drugega dela, kasneje pridobil enako svetlost ali postal svetlejši od tega drugega dela – četudi za majhno količino.

Čeprav so v zgornjem primeru odsevi morske pene in skal v ospredju dejansko temnejši od oddaljene gladine oceana, končna slika prikazuje oddaljeni ocean kot temnejši. Ključni koncept tukaj je, da se naše oči na večjih območjih slike prilagajajo spreminjajoči se svetlosti (na primer gledanju v svetlo nebo), medtem ko se na manjših razdaljah naše oči ne . Posnemanje te značilnosti vida si lahko predstavljamo kot cilj lokalne prilagodljive metode – zlasti za porazdelitve svetlosti, ki so bolj zapletene kot preprosta navpična mešanica v zgornjem oceanskem sončnem zahodu.

Spodaj je prikazan primer bolj zapletene porazdelitve svetlosti za tri slike kipov. Kontrast na večjih razdaljah slike imenujemo globalni kontrast, medtem ko se spremembe kontrasta na manjših razdaljah slike imenujejo lokalni kontrast. Metoda lokalne prilagoditve poskuša ohraniti lokalni kontrast, hkrati pa zmanjšati globalni kontrast (podobno kot pri primeru sončnega zahoda v oceanu).

Izvirna slika

Visok globalni kontrast
Nizek lokalni kontrast Nizek globalni kontrast
Visok lokalni kontrast

Zgornji primer vizualno prikazuje, kako lokalni in globalni kontrast vplivata na sliko. Upoštevajte, kako so velike (globalne) lise svetlobe in teme pretirane za primer visokega globalnega kontrasta. Nasprotno pa je v primeru nizkega globalnega kontrasta sprednja stran obraza kipa skoraj enako svetla kot njegova stran.

Izvirna slika je videti v redu, saj so vsa tonska področja jasno vidna in prikazana z zadostnim kontrastom, da daje tridimenzionalen videz. Zdaj pa si predstavljajte, da smo začeli s srednjo sliko, ki bi bila idealen kandidat za pretvorbo HDR. Tonsko preslikavo z uporabo lokalne prilagoditve bi verjetno ustvarilo sliko, podobno skrajni desni sliki (čeprav morda ne tako pretirano), saj ohranja lokalni kontrast, medtem ko še vedno zmanjšuje globalni kontrast (s tem ohranja teksturo v najtemnejših in najsvetlejših območjih).

PRETVORBA HDR Z LOKALNO PRILAGODITEV

Razdalja, ki razlikuje med lokalnim in globalnim kontrastom, je nastavljena z vrednostjo polmera. Polmer in prag sta podobna nastavitvam za neostro masko, ki se uporablja za lokalno izboljšanje kontrasta. Visok prag izboljša lokalni kontrast, vendar tudi tvega nastanek halo artefaktov, medtem ko lahko zaradi prenizkega polmera slika deluje izprano. Za vsako sliko je priporočljivo prilagoditi vsako od teh, da vidite njihov učinek, saj se njihova idealna kombinacija razlikuje glede na vsebino slike.

Poleg polmera in mejnih vrednosti slike skoraj vedno zahtevajo prilagoditve tonske krivulje. Ta tehnika je enaka tisti, ki je opisana v vadnici za krivulje v Photoshopu, kjer so majhne in postopne spremembe naklona krivulje skoraj vedno idealne. Ta krivulja je prikazana za naš primer vrat spodaj, kar daje končni rezultat.

Orodje Photoshop CS2+

Končni rezultat
Uporaba metode lokalne prilagoditve

Slike HDR, ki so bile pretvorjene v 8- ​​ali 16-bitne, je pogosto treba popraviti, da se izboljša njihova barvna natančnost. Prefinjena uporaba ravni in nasičenosti lahko drastično izboljša problematična področja na sliki. Na splošno bodo področja, kjer se je povečal kontrast (velik naklon tonske krivulje), povečala barvno nasičenost, medtem ko bo nasprotno prišlo do zmanjšanja kontrasta. Spremembe nasičenosti so lahko včasih zaželene pri posvetljevanju senc, vendar se je v večini drugih primerov temu treba izogibati.

Glavna težava metode lokalne prilagoditve je, da ne more razlikovati med vpadno in odbito svetlobo. Posledično lahko po nepotrebnem potemni naravno bele teksture in posvetli temnejše. Zavedajte se tega, ko izbirate nastavitve polmera in praga, da bo ta učinek čim manjši.

NASVET:UPORABA HDR ZA ZMANJŠANJE ŠUMA SENC

Tudi če vaš prizor ne potrebuje večjega dinamičnega razpona, se lahko vaša končna fotografija vseeno izboljša zaradi stranske prednosti:zmanjšanega šuma senc. Ste kdaj opazili, da imajo digitalne slike vedno več šuma v sencah kot pri svetlejših tonih? To je zato, ker je razmerje med signalom in šumom slike večje, če je slika zbrala več svetlobnega signala. To lahko izkoristite tako, da pravilno osvetljeno sliko združite s preosvetljeno. Photoshop vedno uporabi najbolj osvetljeno sliko, da predstavi dani ton — in tako zbere več svetlobe v podrobnostih sence (vendar brez preosvetlitve).

PRIPOROČILA

Upoštevajte, da so slike HDR zelo nove – zlasti na področju digitalne fotografije. Obstoječa orodja se bodo zato verjetno znatno izboljšala; trenutno ni avtomatiziranega postopka, ki bi pretvoril vse slike HDR v tiste, ki so videti prijetne na zaslonu ali v tisku. Dobre pretvorbe HDR zato zahtevajo veliko dela in eksperimentiranja, da bi dosegli realistične in prijetne končne slike.

Poleg tega so lahko nepravilno pretvorjene ali težavne slike HDR po pretvorbi videti zbledele. Medtem ko je kot prvi korektivni korak priporočljiva ponovna preiskava nastavitev pretvorbe, lahko popravki z lokalno izboljšavo kontrasta izboljšajo rezultate.

Kot pri vseh novih orodjih pazite, da z njihovo uporabo ne pretiravate. Bodite previdni, ko kršite prvotno tonsko hierarhijo slike; ne pričakujte, da bodo globoke sence postale tako svetle kot svetlo nebo. V našem primeru vrat sta stavba in nebo, obsijana s soncem, najsvetlejša predmeta in takšna sta ostala tudi na naši končni podobi. Pretiravanje z učinkom HDR lahko zlahka povzroči, da slika izgubi občutek realizma. Poleg tega naj se HDR uporablja le, kadar je to potrebno; najboljše rezultate je vedno mogoče doseči z dobro osvetlitvijo na začetku.