|
|
|
HDR
|
23 апреля 2008 10:54
|
High Dynamic Range (HDR) – технология расширение динамического диапазона изображения, которая также с успехом применяется и в фотографии.
Технология HDR уже многие годы волнует умы и души фотографов всего мира, а уж последние пару лет она на слуху вообще у всякого. Мало кто из увлеченных фотографией хоть раз не попробовал сделать несколько разноэкспонированных кадров, а затем объединить их в специальной программе в надежде получить нечто новое и необыкновенное. Конечно, технология расширения динамического диапазона не может не привлекать, это воистину чудесный и необыкновенный инструмент, открывающий новые горизонты и возможности, но инструмент этот не так прост, как кажется, и пользоваться им нужно уметь. Если вы действительно хотите овладеть этой интересной технологией и научиться правильно и красиво применять ее в фотографии - не во вред, а исключительно во благо конечному результату - то совершенно необходимо как следует разобраться и понять, что же такое технология HDR, когда она уместна и в каких ситуациях по-настоящему необходима.
Для начала поговорим о некоторых важных технических аспектах, без знания которых просто не обойтись.
Что такое динамический диапазон в фотографии?
Динамический диапазон (ДД), или фотографическая широта - одна из основных характеристик фотографических материалов: пленки, фотобумаги и в том числе матриц цифровых фотоаппаратов - показывающая максимальный диапазон яркостей объекта съёмки, которые при условии правильной экспозиции могут быть переданы матрицей. Другими словами, динамический диапазон – это отношение яркостей самых светлых и самых темных объектов съемки в одной сцене.*
Измерять динамический диапазон в фотографии принято в единицах экспозиции (шаг или стоп, EV). На данный момент динамический диапазон матриц современных цифровых фотоаппаратов составляет от 7-8 EV у компактных камер до 10-12 EV у цифровых зеркальных камер. При этом максимальный ДД зеркалок доступен только при съемке в формате RAW, при ковертации в JPG диапазон существенно урезается – примерно до уровня простых цифровых консьюмеров.*
В большинстве случаев динамического диапазона в 7-8EV, а тем более 10-12EV вполне достаточно, чтобы полноценно - без пересветов и потери деталей в тенях – передать фотографируемую сцену. Оценить ДД сцены и понять, укладывается ли он в один кадр, можно с помощью верного инструмента любого фотографа – гистограммы. Правильный экспозамер и отслеживание его результатов по гистограмме смогут вам дать точно понять, есть ли необходимость в использовании трудоемкой, требующей значительной постобработки в дальнейшем технологии HDR, или же вам повезло - и в данном случае сцену можно полноценно запечатлеть одним кадром. Фотографам, снимающим в Raw, не стоит также забывать, что гистограмма показывает информацию для jpg, а это значит, что в запасе у вас еще имеется как минимум один стоп в обе стороны (+/-1EV) для проработки деталей в светлых и темных участках кадра. Правда, слишком активное высветление темных участов может привести к появлению некрасивых артефактов и шумов, и вот это уже вполне достойный повод для того, чтобы обратиться за помощью к технологии HDR; то есть технология HDR может быть использована в том числе и для получения больших возможностей и запаса качества для последующей художественной обработки кадра.
Итак, сделав правильный экспозамер и оценив ДД фотографируемой сцены с помощью гистограммы и здравого взгляда, вы пришли к выводу, что для получения оптимального результата одним кадром не обойтись, так как ДД сцены в него не укладывается – пришла пора запускать в дело HDR. Для этого вам необходимо сделать несколько кадров одной сцены с разной экспозицией: среднее значение, недоэкспонированный и переэкспонированный кадр, - чтобы запечатлеть сцену хорошо проработанной как в ее самых темных, так и наиболее светлых участках. Недоэкспонированный кадр поможет раскрыть детали в светлых участках сцены, а переэкспонированный – детали в тенях. Как правило, трех кадров бывает достаточно, но в отдельных случаях, о которых мы поговорим немного позднее, возникает необходимость в получении дополнительных недо- и переэкспонированных кадров.
Съёмку под HDR можно провести двумя способами:
Первый: включить автобрекетинг, выставив необходимое количество кадров и количество стопов в разбросе эксповилки (чаще всего трех кадров с разбросом +/-1-2EV бывает достаточно), а также включив режим серийной съемки. Помимо всего прочего, этот способ хорошо подходит для быстрой съемки, когда нужно успеть поймать момент, пока объекты сцены не сдвинулись или не разбежались совсем;
Второй: подбирать вручную необходимые значения диафрагмы и/или выдержки. Главное, убедитесь, что объекты съемки не разбегутся по кадру или из него, пока вы будете менять значения; проще говоря, данный способ подходит для съемок абсолютно статичных сцен.
Как правило, автобрекетинг выдает вполне качественный результат, достаточный для создании HDR-изображения в дальнейшем. Выставление значений съемки вручную чаще всего необходимо в условиях скудной освещенности и крайне высокой контрастности сцены, например, при съёмке вечерних городских пейзажей. Представьте, ДД ночных сюжетов с искусственным освещением и глубокими тенями может доходить до 20 стоп (20EV). Следует так же учитывать, что пересветы в местах точечного искусственного света, а также блики на металлических поверхностях, как правило, не отображаются на гистограмме, а значит, при желании избежать таких пересветов вы должны будете взять дополнительный запас в эксповилке на их исправление. Если вы захотите экстремально поднять контраст объектов в тени и показать большое количество полутонов и их детализацию, то и на этот случай следует взять значительный запас в самом светлом кадре. Хотя, с моей точки зрения, подобными вещами лучше не увлекаться - конечный результат в таких случаях получается, как правило, слишком неестественным, теряется объем и реалистичность восприятия отображаемой сцены.
Так как в дальнейшем полученные кадры будет необходимо объединить в одно изображение, очень важно сделать их, по возможности избегая смещения камеры в процессе съемки; самое очевидное, конечно же, - воспользоваться штативом. Впрочем в случае применения автобрекетинга, скоростной серийной съемки и не очень длинных выдержек без штатива можно попробоваться обойтись. Автоматика HDR-программ, в которых вы будете работать с полученными кадрами в дальнейшем, как правило, успешно справляется с незначительным сдвигом при совмещени кадров; также всегда можно попробовать выровнять и совместить кадры вручную в Photoshop.
В каких же конкретно ситуациях и при съемке каких сцен чаще всего возникает необходимость в применении HDR?
Чуть раньше я уже упоминала вечерний городской пейзаж – искусственный точечный свет и глубокие тени дают настолько большой разброс яркостей, что без HDR обойтись будет крайне трудно. Также любые сцены с ярким контровым светом, когда по задумке автора требуется сохранить детали как на свету, так и в тенях, вряд ли смогут обойтись без применения этой технологии. Еще один явный случай: не очень яркий контровой свет при желании фотографа раскрыть детали неосвещенного или мало освещенного переднего плана, - например, пейзажи с закатом или восходом с раскрытием деталей переднего плана на фоне озаренного солнцем неба - и в этом случае применение HDR может оказаться исключительно полезным.
И еще, что хотелось бы выделить особо, - интерьерная съемка и съемка внутри помещений; особенно в ситуациях, когда фотограф должен работать в тех условиях освещения, что ему даны обстоятельствами. Хотя тут же следует отметить, что HDR-технология в последнее время все больше и больше используется и профессиональными фотографами-«интерьерщиками».
В поездках и путешествиях вам наверняка не раз доводилось посещать прекрасные церкви и костеллы, дивиться красоте роскошных дворцов и старинных замков. О том, чтобы привезти красивые и качественные фотографии из подобных мест мечтают многие, но не у всех получается это достойно осуществить. С помощью технологии HDR сделать это гораздо проще! Если, конечно, строгий охранник на входе не забрал у вас камеру, то увезти красивые изображения старинных интерьеров не только в памяти, но и в виде фотографий вполне реально. Технологиях HDR в этом случае может оказаться во истину незаменимой. Динамический диапазон музейных интерьерных сцен может быть велик: точечный свет ламп и свечей, как правило, достаточно скуден, а не редко единственным источником освещения может быть лишь естественный дневной свет из окон (зачастую контровый) и сквозь витражи, что крайне редко бывает достаточным для полноценного освещения всего помещения. Зачастую возникает необходимость или желание запечатлеть не только внутреннее убранство помещения, но и одновременно открывающийся вид за окном. Динамический диапазон подобных интерьерных сцен по моим подсчетам в среднем может достигать 15-16EV. В общем, без HDR тут несомненно не обойтись.
При посещении музеев, если вы планируете фотографировать внутри помещений, советую сразу уже при покупе входного билета поинтересоваться, разрешена ли там съемка и на каких условиях. Зачастую фотографировать разрешено, но лишь при отключенной вспышке (ну, и подумаешь - у нас ведь есть HDR!), но не редко бывает, что запрещена также и съемка со штатива. Это не очень хорошо, но не катастрофично: включите автобрекетинг, включите скоростную серийную съемку, поднимите значение iso, жмите на спуск и не дышите – скорее всего, всем строгим охранникам на зло, отснять интересные интерьеры под HDR вам все же удастся. Иногда же право на фотосъемку можно оплатить отдельно и, оставив дополнительно еще несколько условных денежных единиц в кассе музея, вы получаете полную свободу действий в использовании фототехники. И вот тут уже можно разгуляться.
И вот весь необходимый материал отснят, усталый, но довольный вы возвращаетесь домой... Но не спешите расслабляться, вся основная работа еще впереди!
Тут следует сделать небольшое, но важное отступление и рассказать о том, что мониторы наших компьютеров, а также фотобумага имеют существенно меньший диапазон яркостей, чем это требуется для передачи настоящего HDR-изображения. Так что же делать? Получается, информация есть, а передать ее невозможно? К счастью, этой проблеме было найдено два решения:
первое - тональная компрессия изображения,
второе - тональное отображение, или тонмаппинг (tone mapping).
При тональной компрессии большой тональный диапазон изображения умещают в меньший тональный диапазон бумаги или монитора путем уменьшения контраста всего изображения в целом, единым образом для всего изображения.* Насколько я знаю, по принципу тональной компрессии работают три из четырех способов сборки HDR-изображений в Photoshop.
Во втором случае – тонмаппинг - производится нелинейное изменение яркостей пикселей, на разную величину для разных областей изображения, при этом сохраняется (или даже увеличивается) оригинальный контраст.* На мой взгляд, этот способ гораздо более эффектен в своем конечном результате, но и работать с ним нужно осторожнее и с чувством меры, так как в результате можно легко получить неестественно светлые тени и некрасивые ореолы на границах областей с разным изменением яркости. Именно тонмаппинг применяется в такой популярной программе для работы с HDR-изображениями как Photomatix Pro. Впрочем следует отметить, что обработка по принципу тональной компрессии в этой программе также возможна.
Тонмаппинг может применяться и к обычным изображениям с небольшим диапазоном яркостей, выдавая на выходе фантастические, совершенно неестественные картинки, больше похожие на рисунки, чем фотографии, зачастую с кислотными цветами, грязным пятнистым небом и выбеленными тенями. Повсеместная демонстрация подобных изображений под вывеской «HDR» привела к массовому непониманию того, что такое HDR-технология на самом деле и, в итоге, даже ее отторжению, так как у большого количества фотолюбителей сложилось неверное представление о том, что технология расширения динамического диапазона нужна лишь для получения подобных изображений сомнительной красоты. А между тем HDR должно и может служить совершенно обратной цели – созданию красивого и естественно выглядящего изображения.
И вот здесь хочется забыть на время об автоматике и программах «себе на уме» и вспомнить старый и проверенный метод – работу со слоями и масками в Photoshop. Работа это более кропотливая и тщательная, но и результат, в итоге, разительно отличается от автоматических детищ специальных HDR-программ и плагинов. Правда, предупреждаю сразу, «фантастического» результата с ее помощью не добиться. И сторонний зритель, рассматривая HDR-изображение, полученное таким образом, скорее всего даже не задумается о том, что вы работали в нем над расширением динамического диапазона. На мой взгляд, это и прекрасно.
Покажу, как работать с этим, на примере одного фрагмента фотографии жилого комплекса Кубус в Роттердаме – крайне необычного архитектурного творения Питера Блома. Желая показать все прелести двора, находящегося в тени, мне также хотелось не потерять детали города за стеклянным окном справа, через которое ярко светило полуденное солнце – для чего я и исвользовала выше упомянутый прием.
Урок 1: Работаем с масками
1. На темный кадр отдельным слоем накладываем светлый кадр. Режим смешивания слоев меняем на Difference, благодаря чему становится видно, насколько оба слоя ровно легли один на другой. В моем примере наглядно видно по несовпадению рам окон, что в процессе съемки, которая происходила с рук, произошло заметное смещение - его необходимо исправить. С помощью Move Tool пододвинем верхний слой так, чтобы он максимально совпадал с нижним; делать это нужно с максимальной тщательностью, так как впоследствии это может сильно сказаться на резкости конечного изображения.
2. Теперь меняем режим смешивания обратно на Normal и создаем маску к верхнему светлому слою: Layer – Layer mask – Reveal All. Обратите внимание, что при этом квадратики цветов на панели инструментов (Foreground и Background Colors) автоматически стали черным и белым, а в окне слоев рядом с обычным изображением появился белый прямоугольник. На панели инструментов выбираем кисть (Brush Tool). Ее параметры можно менять на верхней панеле инструментов.
3. В случае работы кистью по маске слоя черным цветом, кисть действует как ластик, то есть стирает все, по чему ею проводят. Если заменить черный цвет на белый, то стертое восстанавливается обратно. Стирать и восстанавливать по маске слоя таким образом можно бесконечное количество раз. Задав необходимые параметры кисти - размер и процент непрозрачности (Opacity), мы начинаем работать с черным цветом, то есть стирать необходимые участки верхнего слоя для того, чтобы из-под него проявились части изображения нижнего слоя. Таким образом мы прорисовываем кистью детали города за окном.
4. Меняя процент непрозрачности и размер кисти, прорисовать (точнее стереть) необходимый фрагмент маски можно очень аккуратно. В случае, если вы зашли за границы нужной зоны и стерли лишнее, всегда можно переключиться на белый цвет кисти и полностью или частично восстановить стертую часть. Маска слоя – это крайне удобный и гибкий инструмент.
Меня часто просят поделиться личным секретом получения HDR-изображений. Увы, никакой страшной тайны или секретным знанием обзавестись до сих пор мне не удалось... а как бы хотелось. Единственный «секрет» заключается в том, что чаще всего в процессе получения HDR-изображений я комбинирую работу с Photomatix и Photoshop. Сливаю исходные кадры с помощью автоматических установок в Photomatix, провожу тонмаппинг и сохраняю полученный результат в 16-битный tiff. Затем открываю его в Photoshop и «залечиваю» все многочисленные ляпы Photomatix-a, а также просто неустраивающие меня по каким-то причичнам фрагменты кадра с помощью слоев и масок, используя имеющиеся исходные кадры (также отконвертированные в 16-битные tiff-ы). Например, даже при достаточном количестве информации в исходных кадрах Photomatix частенько выдает некрасивые цветовые шумы в местах вытянутых теней, а информацию в светлых участах кадра частично или полностью теряет – все это достаточно просто и, главное, действенно исправляется с помощью масок в Photoshop. Причем исправление масками полученного в Photomatix кадра, как правило, занимает гораздо меньше времени и сил, чем сборка исходных кадров по такому способу с нуля.
Учить работать с Photomatix, думаю, не надо никого – программа это достаточно примитивная и очень легко осваивается «методом тыка», достаточно просто уделить этому какое-то количество времени. Хотя у простоты этой программы есть и обратная сторона – зачастую Photomatix не очень хорошо справляется с обработкой исходных кадров и допускает значительные недочеты в процессе сборки HDR-изображений, так как почему-то не всегда в состоянии воспользоваться всей информацией из заданных ей снимков. Одно из слабых мест этой программы – неспособность полноценно передать детали в глубокой тени, если ей для работы не предоставили совсем уж откровенно переэкспонированный исходник; впрочем, и при его наличии программа все равно частенько не справляется. В результате в местах вытянутых теней мы получаем высвеченные черные пятна с безобразным цветовым шумом. К счастью, эта проблема достаточно легко устраняется в Photoshop. Сейчас я расскажу как это сделать на примере фрагмента внутреннего интерьера одного из домов комплекса Кубус, с которым мы работали в первом уроке.
Урок 2: Исправляем ошибки, допущенные Photomatix:
1. Полученное в Photomatix изображение открываем в Photoshop. Также открываем самый светлый из исходных кадров и накладываем его верхним слоем на изображение из Photomatix. Приведенным в предыдущим уроке способом (через Difference) проверяем правильность совпадения двух слоев и, если это необходимо, выравниваем их.
2. Меняем режим наложения на Darken, таким образом информация из светлого верхнего слоя в тенях осталась видимой, удачно закрыв как раз те самые некрасивые места обрабатываемого изображения. Теперь слои можно объединить.
В дальнейшем к изображению можно применить маски слоя (как описано в предыдущем уроке), чтобы подкорректировать, например, виды за окном, а также сделать цветокоррекцию на ваш вкус, поднять контраст и повысить резкость - в общем, довести до конечного красивого и качественного результата.
И в конце уже, можно сказать, традиционно предлагаю вам заглянуть на страницы виртуального пространства ЖЖ (www.livejournal.ru), где среди многочисленных тематических сообществ по фотографии можно найти и интересные сообщества, посвященные HDR:
ru_hdr - место для фотолюбителей, осваивающих новую технологию; здесь можно задать вопросы, поделиться первым (и не только первым) опытом, оценить и покритиковать работы не только других новичков, но и своего рода мастеров этого дела;
advhdr - «HDR не в первый раз», в этом сообществе можно увидеть только удачные примеры HDR-изображений, а также предложить на публикацию свои достойные работы, выполненные в этой технике.
|
| |
| |
|
|
|
Фотографии