Краткое пособие по созданию фотографий с расширенным динамическим диапазоном. В статье рассмотрены основные моменты съёмки HDR - выбор сюжета, настройка фотокамеры для съёмки с брекетингом, сделан небольшой обзор программ для склейки HDR, приведены альтернативные методы расширения динамического диапазона, работа со светофильтрами, а также съёмка HDR-панорам и работа в стиле мультиэкспозиции. Материал рассчитан для начинающих фотолюбителей, которые умеют пользоваться цифровым фотоаппаратом и имеют навыки обработки снимков на компьютере.

Что такое HDR?

Каждый фотолюбитель, увлекающийся пейзажной съёмкой, сталкивается с одной и той же проблемой - снимки живописного места или городской достопримечательности зачастую далеки от реальности и получаются или пересвеченными, или, наоборот, слишком тёмными.

В первом случае на снимке небо с облаками сильно переэкспонировано или отсутствует вообще, во втором - небо проработано хорошо, однако все остальные детали пейзажа настолько тёмные, что их практически не видно. Попытки изменить настройки экспозиции никоим образом не меняют ситуацию. Дело в том, что в отличие от фототехники, человеческий глаз способен воспринимать более широкий диапазон градации яркости.

Ответ нужно искать в ограниченном динамическом диапазоне современных цифровых камер. Экспонометр камеры замеряет экспозицию либо по светлым участкам (небо), либо, наоборот, по тёмным (здания, деревья, земля). Поэтому единственный выход из сложившейся ситуации — съёмка в режиме брекетинга экспозиции с последующим соединением снимков в графическом редакторе.

Технология HDR (High Dynamic Range, широкий динамический диапазон) соединяет светлые, средние и тёмные полутона серии изображений в один снимок с расширенным динамическим диапазоном. Чаще всего фотограф это делает с помощью специальной компьютерной программы; в некоторые фотокамеры встроен подобный функционал, они позволяют получать снимки HDR без использования компьютера.

Чтобы программа корректно соединила снимки, очень важно, чтобы они были максимально идентичными и отличались только параметрами экспозиции. При съёмке с рук даже в яркий солнечный день с короткой выдержкой не всегда удаётся держать камеру неподвижно, что приводит к небольшому сдвигу, в результате которого итоговое HDR-изображение получится смазанным. Поможет съёмка со штатива - фотограф получит серию снимков, которые, в теории, должны идеально совпадать. Однако на практике одинаковые снимки получатся только в безлюдном месте при полном штиле - ветер колышет ветки деревьев, в кадр попадают прохожие, проезжающие автомобили, а также птицы и прочие объекты. В этом случае за дело берутся программные алгоритмы, которые помогают бороться со смазом, на языке разработчиков эта технология называется Ghost Reduction, или «борьба с призраками».

Если штатива с собой нет, или условия съёмки не позволяют с ним возиться (во время экскурсии, или если снимать со штатива запрещено), вполне можно снимать в режиме брекетинга с рук, если найти хорошую опору и крепко удерживать камеру.

Ещё один вариант создания HDR - обработка одного снимка, снятого в формате RAW, в 2 этапа: сперва делается виртуальная копия файла, затем в одном снимке работают со светами, в другом - с тенями, после чего два файла склеиваются в итоговое изображение. И в завершение ещё одна техника - создание «псевдо-HDR» из одного файла с помощью обработки в специализированной программе, например Topaz Adjust.

В любом случае грамотно склеенные HDR снимки смотрятся очень эффектно и несомненно привлекают внимание зрителей.

Делать обычный снимок, или снимать HDR?

Определить, подходит ли сюжет для HDR, очень просто - достаточно сделать контрольный снимок приглянувшегося пейзажа в творческом режиме, например А, и тут же оценить результат по экранчику. Пересвечено небо и завалены тени на снимке, в то время как на самом деле всё вокруг выглядит потрясающе красивым? Можно смело снимать HDR, этот сюжет как раз наш случай.

Как ни странно, очень красиво выходят штормовые волны с грозовым небом - несмотря на то, что три экспозиции будут кардинально отличаться друг от друга, при склейке в Lightroom 6 можно получить неожиданно драматичный интересный снимок.

Довольно сложно снимать HDR на закате, особенно если на небе красиво подсвеченные облака, часто небо даже прочерчено лучами солнца сквозь тучи, - в этом случае динамический диапазон сцены не настолько широк, техника HDR здесь ни к чему, одиночного кадра RAW вполне достаточно. Лучше сосредоточиться на съёмке и ловить момент, пока солнце не спряталось за горизонт!

Однако и на закате, если с собой есть штатив, всегда имеет смысл сделать парочку серий, ведь можно получить весьма интересные снимки, намеренно затемнив небо и высветлив объекты на переднем плане. К тому же штатив позволит более тщательно продумать ракурс, а также прикрыть диафрагму до значений f/11-16 и интереснее поработать с глубиной резкости.

Сюжеты, которые не подходят для съёмки в стиле HDR:

1. Портрет . Есть исключения, однако в большинстве случаев портрет следует снимать в портретной технике.
2. Ночной или вечерний город.
3. Туман . В теории попробовать поснимать туман в стиле HDR можно, но только с узкой вилкой и как дополнение к обычным снимкам.
4. Длинная экспозиция с трейсерами или зеркальной водой.
5. Студийная съёмка и всевозможные предметы.
6. Репортаж, стрит , хотя стрит - весьма широкое и экспериментальное направление, здесь могут быть варианты.
7. Динамика , спорт, игры детей, животные, макро.
8. Пасмурная мрачная дождливая погода с «молочным» небом, в данном случае лучше поискать интересные ракурсы, чаще всего техника HDR не сделает пейзаж более интересным.
9. Зимний пейзаж . Сюжет спорный, у автора не получилось ни одного интересного зимнего HDR, однако так просто сдаваться и оставлять попытки было бы неверно.

Расширение динамического диапазона, вне всяких сомнений, требует творческого подхода, опыта и желания экспериментировать.

Настройка камеры для съёмки HDR

Практически все цифровые фотокамеры позволяют снимать с брекетингом экспозиции, эта функция имеется не только в зеркальных или беззеркальных камерах, но и во многих компактах, она появилась даже в смартфонах. Мы рассмотрим настройку на примере зеркалок Canon и Nikon. Настройка съёмки с брекетингом довольно сильно отличается в зависимости от производителя камеры и её модели.

В любом случае камеру надо настроить так:

1. Установить формат RAW и режим приоритета диафрагмы A, или полностью ручной режим М.
2. Настроить экспозицию, как будто мы снимаем один кадр. Например для пейзажа днём это будут чувствительность ISO 100 и диафрагма F/11, выдержку в режиме A камера выставит сама.
3. В меню камеры выбрать порядок съёмки экспозиций (минус) - (ноль) - (плюс), так проще потом сортировать серии на компьютере.
4. Настроить брекетинг - выбрать количество экспозиций и вилку. Новичкам для начала имеет смысл попробовать 3 экспозиции с вилкой ±2 или ±3EV.
5. Настроить таймер, лучше установить 2 секунды - этого времени вполне достаточно; если же в камере нет выбора из нескольких интервалов, установить какой есть. Если с собой есть спусковой тросик, самое время использовать его.
6. Построить кадр, выполнить автоматическую фокусировку (или навести фокус вручную), после чего лучше выключить автофокус.
7. Нажать кнопку спуска затвора, поехали!

Камеры Canon

Зеркальные камеры Canon позволяют снимать одновременно и быстро, и с брекетингом, и с таймером.

Отдельной кнопки включения брекетинга нет, нужно войти в меню и выбрать экспозицию. Далее колесом настроить вилку брекетинга и нажать SET. Внимание! Брекетинг включается именно таким образом, то есть в меню нет никакого пункта наподобие ВКЛ/ВЫКЛ. Камера может запомнить эту установку и будет делать кадры с брекетингом, пока фотограф не установит вилку в ноль.

Таймер включается как обычно: нажатие кнопки DRIVE и поворот колеса позволяют выбрать часики с цифрой 2 или 10. Можно для спуска затвора использовать тросик. Три изображения выше иллюстрируют настройку камеры Canon 5D Mark III.

Камеры Nikon

В зеркалках Nikon есть кнопка BKT, её нужно удерживать нажатой, после чего управляющими колёсиками установить количество экспозиций и вилку (Шаг). Чтобы выключить брекетинг, нужно поставить количество снимков в ноль.

Если использовать автоспуск, то между экспозициями камера будет отсчитывать некую дельту по времени, в результате динамичные объекты могут сдвинуться от экспозиции к экспозиции. Чтобы включить автоспуск, нужно повернуть левое управляющее колесо на значок с часиками (см. фото ниже).

Чтобы снять всю серию как пулемёт, без дельты по времени, надо включить скоростную съёмку (Ch на нижнем управляющем колесе выбора режима драйва, см. фото ниже). Далее удерживать кнопку спуска нажатой - серия готова, но при этом можно запросто сдвинуть камеру, даже укрепленную на штативе. При этом нельзя использовать таймер, так как скоростная съёмка включается тем же колесом, что и таймер автоспуска.

Таким образом, снимать с брекетингом одновременно и быстро, и с таймером на зеркальные камеры Nikon не получится. Скорее всего, в следующих моделях это исправят. На примерах выше изображена настройка Nikon D610.

Снимать со штатива, или с рук?

В данном примере показана съёмка городского HDR-пейзажа. Съёмка велась в режиме брекетинга экспозиции с шагом ±2 EV в режиме приоритета диафрагмы (А). Чтобы добиться хорошей глубины резкости на переднем и заднем плане, была выбрана диафрагма F/10. Для идеального совмещения снимков был использован штатив, так как выдержка минусовой экспозиции оказалось слишком длительной для уверенной съёмки с рук.

-2 EV	0 EV	+2 EV

Арка во дворе дома на Невском проспекте в Санкт-Петербурге была выбрана не случайно - на примере съёмки этого сюжета можно наглядно продемонстрировать возможности технологии HDR. Поскольку съёмка велась в дневное время, улица была освещена очень хорошо, в то время как пространство внутри арки находилось в тени.

Если вести съёмку, замеряя экспозицию по дому на заднем плане, на снимке будут проработаны только участки, находящиеся в области дневного освещения, для проработки светлых и средних тонов внутри арки динамического диапазона камеры явно недостаточно.

Чтобы расширить динамический диапазон, был использован режим брекетинга. На Невском проспекте сильное движение, в один из кадров попал проезжающий мимо автомобиль, к тому же пешеходы не стояли на месте и двигались. Поэтому чтобы добиться идеальной склейки трёх снимков лучше выбирать утренние часы для съёмки, когда движение на проспекте не столь активное, либо положиться на автоматику при склейке HDR, как и было сделано в данном примере.

Многие штативы, например фирмы Manfrotto, оснащены одним или несколькими индикаторами уровня - один на корпусе штатива, другой на штативной головке, что позволит очень ровно выставить горизонт.

Конечно, технология HDR подразумевает съёмку со штатива, однако если использовать штатив невозможно, допустимо снимать с рук, тем более днём. Здесь будет полезен стабилизатор изображений, а также хороший упор, например колонна, перила, собственная коленка или другие приёмы. Однако нужно внимательно следить за чувствительностью ISO и не устанавливать высокие значения, так как при склейке трёх «шумных» кадров ничего хорошего не получится.

Сколько снимать экспозиций?

Новичкам можно смело посоветовать на первых порах выбирать классический вариант HDR с тремя экспозициями и вилкой ±2 EV или ±3 EV в зависимости от сюжета или ситуации освещения.

Профессиональные фотографы, которые специализируются на съёмке интерьеров, говорят о 9 экспозициях, что позволяет им проработать максимум деталей в светах, тенях и средних тонах. Профессиональные камеры запросто позволяют снимать 9 экспозиций, к тому же фотограф может снять серию кадров в режиме М, просто изменяя выдержку, чтобы получить нужное ему количество экспозиций. Этот приём годится для неспешной съёмки внутри помещений, когда никто не мешает и есть достаточно времени. К тому же на ответственную съёмку фотограф берёт с собой компьютер, на котором можно тут же проверить результат склейки и внести коррективы в случае необходимости.

Классический пример, с тремя экспозициями, потому и классический, что подойдёт для большинства ситуаций съёмки:

-2 EV	0 EV	+2 EV

Пять экспозиций создадут ещё более широкий динамический диапазон, что позволит более интересно обработать фотографию при склейке, очень тонко проработав детали в светах и тенях. В теории можно всегда делать 5 экспозиций, однако, во-первых, и трёх экспозиций чаще всего вполне достаточно, а, во-вторых, с тремя работать быстрее и удобнее.

-1,4	-0,7	0	+0,7	+1,4

Сюжет выше снят в Павловске на камеру Sony a7, которая может автоматически снимать в серии 5 экспозиций. Склейка в программе HDR Efex Pro.

Также 5 экспозиций могут быть полезными, если есть много деталей в глубоких тенях, в средних тонах и светах, как в примере с каменным мостиком в лесу. Здесь вообще не видно неба с облаками, однако летний день был очень ярким, а тени в лесной чаще глубокими, и склейка HDR из пяти кадров позволила проработать все полутона и получить изображение, очень похожее на то, как бы мы видели этот сюжет своими глазами.

Этот сюжет снят в парке Сергиевка (Петергоф, пригород Санкт-Петербурга) на камеру Canon 5D Mark II, которая не умеет автоматически снимать 5 экспозиций в серии, поэтому различные экспозиции получены в режиме М путём смены выдержки. В данном случае фокусное расстояние 17 мм, ISO 100, F/10 и выдержка слева направо: 1/25, 1/13, 1/6, 0,3 и 0,5 секунды. Склейка в Lightroom 6.

Теперь обратите внимание на зимнюю фотографию этого же мостика. Съёмка велась в том же месте на то же самое оборудование, однако зимнее настроение передать не получилось, снимок не интересный. Очевидно, что техника HDR здесь совершенно ни к чему, можно было сделать просто один кадр в формате RAW.

-2 EV	0 EV	+2 EV

Как выбрать вилку экспозиции?

Прежде всего имеет смысл оценить контрастность сцены, возможно, сделать пару тестовых кадров, чтобы визуально оценить провалы в светах и тенях. На практике чаще всего приходится выбирать между ±2 и ±3 EV. Аббревиатура EV, кстати, означает Exposure Values, значения экспозиции, на жаргоне «стопы».

Если мы установили штатив и настроили камеру, лучше всего сделать две серии - и с вилкой ±2, и ±3 EV, и уже дома при обработке снимков выбрать наилучший вариант, ведь всегда хорошо, когда есть выбор. Вполне может оказаться, что какой-то сюжет лучше склеится из фотографий, снятых с более широкой вилкой, какой-то - из серии с более узкой.

Профессионалы из фирмы HDRsoft рекомендуют всегда использовать минимальное значение ISO и вилку ±2 EV. Из опыта съёмки HDR можно сказать, что первое утверждение сомнению не подлежит, в то время как в случае с вилкой возможны различные варианты и есть огромный простор для творчества.

Вилка ±3 EV

-3 EV	0 EV	+3 EV

Максимальную вилку ±3 EV стоит выбирать для высококонтрастных сюжетов, чтобы хорошо проработать и мелкие детали в тенях, и в светах. В данном примере такая широкая вилка совершенно лишняя, можно было вполне обойтись ±2 EV. Такие настройки выбраны намеренно для демонстрации проработки полутонов.

Вилка ±2 EV

-2 EV	0 EV	+2 EV

Вилку ±2 EV можно смело выбирать для съёмки любых пейзажей в любое время года. Во многих камерах можно установить не только целые значения, но и промежуточные между 2 и 3, таким образом подобрав идеальные настройки для каждого конкретного сюжета, основываясь на личном опыте и интуиции.

Вилка ±1 EV

-1 EV	0 EV	+1 EV

Вилка ±1 EV в случае с HDR практически не имеет смысла - такого же эффекта можно легко достичь в графическом редакторе при обработке RAW, так как в пределах ±1 EV можно запросто обрабатывать любую фотографию практически без потерь. Этот вариант пригодится, если нет уверенности в точном выборе экспопары, а детали проработать хочется.

Программы для склейки снимков HDR

Adobe Ligthroom 6

Инструмент склейки HDR появился только в 6-й версии этого замечательного RAW-конвертера, пользователи его долго и терпеливо ждали. На самом деле, с появлением в Lightroom возможности склейки панорам и HDR, потребность в Photoshop для обработки фотографий практически сведена на нет.

Диалоговое окно простое и понятное, ничего лишнего, никаких настроек. На выходе программа создаст склеенный файл в формате DNG (это сырой формат данных, разработанный компанией Adobe). Файл будет лежать в ленте миниатюр рядом с исходными экспозициями.

Когда следует обрабатывать фото - до склейки, или после? Инженеры Adobe советуют обрабатывать после склейки, так как вся информация из всех экспозиций будет содержаться в склеенном DNG, и у нас будут широчайшие возможности для тональной обработки любого участка фотографии - как в тенях, так и в светах или средних тонах. Профиль исправления оптических искажений также можно подключить уже после склейки, то же касается правки горизонта и кропа. Разумеется, любые обработки будут недеструктивны, можно вернуться к склеенному оригиналу в любой момент.

Преимущества

1. Пожалуй, лучший инструмент склейки HDR на сегодняшний день.
2. Простой и понятный интерфейс, ничего лишнего.
3. В диалоговом окне можно посмотреть в виде маски объекты, которые будет обработаны инструментом борьбы со самазом.
4. Будет прост и понятен для новичков.

Недостатки

1. Довольно сложно как-то влиять на работу алгоритма борьбы со смазом.
2. В некоторых местах фотографии появляются артефакты в виде полос или шума, вероятнее всего, вследствие работы этого самого алгоритма борьбы со смазом.

Adobe Photoshop CC

MacOS, Windows, подписка 300 рублей в месяц

Инструмент Merge to HDR программы Photoshop CC, который приведен на экраннике ниже, появился давно, в предыдущих версиях программы, и долгое время служил верой и правдой, он и сегодня работает, однако с выходом Lightroom версии 6 его функционал сильно проигрывает.

Особенность инструмента в том, что все обработки приходится делать в двух местах - сперва в диалоговом окне склейки, после чего дорабатывать фото до перевода из 16 в 8 бит на канал.

Преимущества

1. Возможность выбора экспозиции, на основе которой программа будет бороться со смазом, изменения отображаются на картинке в реальном времени.
2. Прекрасный алгоритм склейки HDR, который позволяет получать профессиональный результат.

Недостатки

1. Мало инструментов тональной обработки в диалоговом окне программы.
2. Необходимость дополнительной обработки до перевода из 16 в 8 бит на канал, например с помощью кривых.
3. Необходимы навыки работы с кривыми Photoshop.

HDR Efex Pro 2

MacOS и Windows, цена 5490 рублей за комплект программ.

HDR Efex Pro - это плагин, он является одним из нескольких плагинов в комплекте, который называется NIK Collection. Разработкой занимается компания NIK Software, эта компания с недавнего времени приобретена Google.

Преимущества

1. Большая коллекция готовых пресетов. Импорт пресетов, создание пользовательских.
2. Большое количество тональных настроек склейки HDR.
3. Приятный простой интерфейс.
4. Плагин для многих программ: Photoshop/Bridge, Lightroom, Apple Aperture.
5. Работа с «умными фильтрами» - возможно использовать Smart Filters программы Photoshop.
6. Локальные корректировки.
7. Прекрасно подойдёт новичкам для первых шагов в склейке HDR.

Недостатки

1. Неуверенная работа с однотонным участком неба, на котором нет облаков - этот участок практически наверняка получится в виде тёмного пятна.
2. Готовые пресеты зачастую делают слишком грубую картинку, слишком явно выраженный эффект HDR.
3. Не всегда удачная работа алгоритма борьбы со смазом объектов при склейке.

Oloneo PhotoEngine

Только для Windows, цена 150$.

Преимущества

1. Быстрая работа, все корректировки делаются практически в реальном времени, никаких тормозов.
2. Расширенная работа с цветом.
3. Программа работает как в качестве плагина для Lightroom, так и как самостоятельное приложение.
4. Наряду с традиционной склейкой HDR в программе есть уникальная технология HDR Re-light, которая позволяет соединить несколько фото, снятых не с различной экспозицией, а с разной подсветкой.

Недостатки

1. Удручающая работа алгоритма борьбы со смазом объектов при склейке, по сути его в программе просто нет.
2. Приложение выпускается только для Windows.
3. Программа довольно сложна для начинающих фотолюбителей.

Photomatix Pro 5.05

MacOS и Windows, цена примерно 100$

Эту программу можно смело назвать пионером в работе с HDR, ведь компания HDRSoft sari выпустила первое коммерческое приложение ещё в 2003 году. Кстати, интерфейс программы почти не изменился с тех пор, он выполнен в стиле ранних версий Windows и вызывает улыбку и ностальгию, однако при этом он весьма удобный и простой. Другое дело - принцип работы в программе. Наверное, Photomatix Pro - одна из самых глубоких программ с точки зрения тонких пользовательских настроек, и, несмотря на простоту интерфейса, разобраться в ней непросто. Новичкам нужно в обязательном порядке посмотреть несколько обучающих видео, которые представлены на сайте компании или на YouTube.

Преимущества

1. Огромное количество настроек склейки, включая различные алгоритмы и методы.
2. Настройки работают тонко, можно очень и очень точно проработать нужный параметр, например микроконтраст, детали в тенях и так далее.
3. Два алгоритма работы (Exposure Fusion или HDR Tone Mapping) на выбор.
4. Программа работает как самостоятельное приложение, а может использоваться в качестве плагина для Lightroom/ Photoshop Elements.
5. Наличие интересных готовых пресетов.
6. Возможность пакетной обработки нескольких серий.

Недостатки

1. Алгоритм борьбы со смазом объектов при склейке работает не всегда удачно.
2. Программа очень сложна для начинающих фотолюбителей.

HDR Expose 3

MacOS и Windows, цена примерно 120$.

Разработка компании Unified Color, выпускается как в виде самостоятельного приложения, так и плагина для Lightroom, Photoshop и Apple Aperture.

Преимущества

• Возможность пакетной обработки файлов.
• Возможность пакетной склейки HDR-панорамы.
• Шустрая работа.
• Возможно выбрать кадр, на основе которого программа будет бороться со смазом.
• Отличный алгоритм борьбы со смазом, на всех тестовых кадрах он отработал отлично.
• Большое количество регулировок настойки склейки, движки работают аккуратно, позволяя тонко настроить нужные параметры.
• Наличие версии как для Windows, так и для MacOS.
• Наличие как продвинутой версии (HDR Expose), так и версии с урезанным функционалом (HDR Express), разница составляет 40$.
• Программу можно порекомендовать новичкам, разобраться в ней не сложно.

Недостатки

• Не всегда удобный интерфейс, по крайней мере, в версии для MacOS, - некоторые надписи налезают друг на друга.
• Небольшое количество готовых пресетов обработки.

Luminance HDR

Linux, MacOS, Windows, бесплатно.

Эту программу стоит упомянуть по той причине, что она, наверное, одна из немногих, разработанных для всех трёх платформ и является наиболее популярной программой склейки HDR в операционной системе Linux. Вопрос выбора операционной системы выходит за рамки данного исследования, однако на примере программы Luminance HDR можно наглядно продемонстрировать, почему фотографы, да и вообще творческие люди предпочитают MacOS или Windows.

Интерфейс, функционал и в целом принципы работы в программе Luminance HDR сильно отличаются от конкурентов, здесь не получится работать методом «научного тыка», просто перебирая различные настройки на свой вкус. В программе есть алгоритмы борьбы со смазом, которые проверить в деле, однако, не получилось - программа упала.

Преимущества

• Самая популярная программа для склейки HDR в операционной системе Linux.
• Большое количество настроек тоновой коррекции.
• Несколько различных алгоритмов склейки.

Недостатки

• Весьма неспешная работа (тест проводится на офисном ноутбуке средней ценовой категории, система Ubuntu 15.04). Говоря проще, программа тормозит.
• Результат смены параметров не отображается на фото в реальном времени, нужно нажать кнопку Tonemap и ждать.
• Пошаговый алгоритм работы. Другими словами, не получится управлять методом борьбы со смазом в диалоговом окне склейки HDR, эту функцию можно включить только перед склейкой, на предыдущем шаге, на этапе выбора фотографий.
• Сложные принципы работы, в которых даже бывалым пользователям не разобраться без описания или инструкции.
• Неудобный запутанный интерфейс.
• Новичкам эту программу можно порекомендовать, если есть задача работать исключительно под Linux, а также в качестве неплохой головоломки.
• При попытке включить выравнивание объектов и функцию борьбы со смазом программа думала минут 15 и упала.

При работе с программой Luminance HDR постоянно возникало желание прекратить мучения и запустить Lightroom 6, в которой те же операции можно сделать на порядок быстрее, в несколько раз удобнее удобнее и с более предсказуемым результатом.

DSLR Remote Pro

Говоря про программы для склейки HDR, нельзя не сказать о программе DSLR Remote Pro, которая позволяет управлять камерой с компьютера. При прочих несомненных достоинствах программа позволяет автоматически снимать с брекетингом до 15 кадров в серии. Мало того, она совместима с упомянутой выше программой Photomatix Pro, в связке с которой может и автоматически создавать HDR изображения. Разумеется, Photomatix Pro необходимо приобрести независимо от DSLR Remote Pro и установить её на компьютер.

В рамках данного исследования нет смысла углублённо рассматривать DSLR Remote Pro; несколько лет назад я написал большой обзор этой программы , это весьма интересный и уникальный в своём роде продукт. Всем интересующимся рекомендую посетить сайт компании Breeze Systems, выяснить совместимость программы со своей фотокамерой и попробовать демо-версию в деле.

Обработка одного фото, или создание «псевдо-HDR»

Почти все без исключения программы по созданию HDR-изображений, наряду со своей прямой функцией, предлагают ещё и функцию создания так называемого «псевдо-HDR» изображения. Суть данного метода в том, что программа позволяет пользователю, у которого нет серии HDR-снимков, создать эффект фото с расширенным динамическим диапазоном из одной фотографии.

Самый распространенный пример - съёмка в серую пасмурную погоду, съёмка из-под арки и так далее. Небо в таком случае почти наверняка окажется цвета молока, а передний план тёмным. Разумеется, грамотная съёмка со штативом серии снимков с последующей склейкой спасла бы ситуацию, однако зачастую нам просто не хватает времени, терпения и усидчивости заниматься подобными вещами. Группа туристов уходит, друзья зовут не отставать, шашлык стынет, да и компаньонов по прогулке чаще всего сильно раздражает спутник, который постоянно возится со своим штативом, не правда ли? Наверняка многие чувствовали подобное на себе, и не раз…

Здесь уместно ещё раз отметить, что съёмка в формате RAW нужна именно для последующей обработки снимков. Также имеет значение размер и разрешение матрицы фотокамеры, полнокадровые современные матрицы выдают очень широкий динамический диапазон, зачастую позволяя «тянуть» света и тени весьма в широких пределах.

HDR Efex Pro 2

Цена 5490 рублей на комплект программ.

Основным назначением плагина, конечно, является склейка HDR из нескольких экспозиций, однако можно обрабатывать и одиночное фото.

На скриншоте выше показан пример отображения на экране одновременно двух состояний фотографии - было/стало, что в случае склейки традиционного HDR не имеет смысла, так как состояния «было» не существует. Можно выбрать один из готовых пресетов и доработать его.

Topaz Adjust 5

MacOS и Windows, цена 50$.

Пожалуй, самый эффектный плагин известной софтверной компании. Выпускается для Windows и MacOS и может быть приобретён как отдельно, так и в составе целого пакета плагинов.

Основное преимущество плагина - огромное количество готовых пресетов, отсортированных по тематике обработки, можно сказать, на все случаи жизни. Выбрав пресет, можно тут же доработать его действие движками-регуляторами. Особых чудес ждать от плагина не следует, однако возможности обработки поражают. Недостатком можно назвать тот факт, что эффект HDR в большинстве готовых пресетов слишком сильный, преувеличенный, обработка сразу бросается в глаза.

HDR панорама

Мы часто снимаем и широкие панорамы, и захватывающие дух HDR, однако что будет, если соединить эти две техники? Правильно, получится красивая панорамная фотография с широким динамическим диапазоном, то есть хорошо проработанными деталями в тенях, средних тонах и светах. Снимать такие сюжеты сложно, так как нужно одновременно использовать свой опыт съёмки в двух различных техниках.

Здесь на помощь придёт классический подход - снимать панораму из трёх серий по три экспозиции каждого кадра с вилкой ±2 или ±3 EV, по ситуации освещённости сюжета. Можно делать серий и больше, однако потом с таким огромным количеством снимков очень сложно работать, вдобавок мгновенно съедается место на жёстком диске, компьютер тормозит, нервы на пределе, а результат непредсказуем.

Вторым сложным моментом является наличие динамичных объектов в кадре. И если снимать панораму из 5 кадров HDR, каждый из которых склеен из трёх, то в итоге получится 15 кадров, в каждом из которых двигаются ветки деревьев, ездят автомобили, ходят люди. И запросто может возникнуть ситуация, при которой один и тот же объект может оказаться во всех пяти кадрах в разных местах. В данном случае можно либо положиться на программу склейки, либо аккуратно работать штампом в каждом снимке. В примере ниже можно заметить, что человек двигался и менял позу, однако Lightroom 6 справилась с этой задачей.

В примере представлена панорама, склеенная из 5 HDR фотографий, которые в свою очередь склеены из 3 экспозиций каждая. Lightroom 6.

Автоматические методы съёмки HDR

Многие современные камеры позволяют снимать и клеить HDR автоматически. Камера в этом режиме как правило сделает серию кадров, после чего сама склеит финальный HDR. В подавляющем большинстве случаев съёмку нужно вести в формате JPEG, и на выходе мы также получим готовый JPEG, который «пересклеить» уже не выйдет.

Некоторые камеры позволяют наряду со склеенным JPEG записать на карту памяти ещё и исходные экспозиции, которые можно дома попытаться по-своему склеить на компьютере. Поддерживает ли та или иная камера эту функцию, нужно смотреть в инструкции или внимательно читать обзоры, в спецификациях как правило такие тонкости не отражены.

Например, камера Pentax k3 делает иначе - она склеивает три экспозиции в один файл в формате RAW (DNG), объём которого приближается к 100 мегабайтам. Сырой формат и большой объём данных позволит при желании редактировать снимок в очень широких пределах. Мало того, фирменная утилита Digital Camera Utility способна извлечь из этого файла отдельные экспозиции, после чего фотограф сможет «пересклеить» их заново, применяя другие алгоритмы, нежели применяла фотокамера. Разумеется, проверить в деле данный функционал, не имея в руках самой камеры, невозможно, остаётся поверить на слово .

Активный D-Lightning

Это фишка всех современных зеркалок Nikon. Особого драматизма на фото не видно, а при обработке RAW в графическом редакторе можно легко достичь более интересных результатов. Шесть изображений ниже сняты на камеру Nikon D610.

ADL AUTO	ADL умеренный	ADL нормальный
ADL усиленный	ADL сверхусиленный	ADL Выкл.

И ещё странный момент: на сырой файл эта функция влияния не оказывает, только на JPEG. Вернее, не совсем так: при открытии NEF в программе от Nikon, Capture NX-D, информация про Активный D-Lightning будет прочитана, и файл отобразится согласно заданным установкам этого параметра. Если же работать с данным NEF в любом другом редакторе, смысла пользоваться этой функцией нет, лучше её отключить, чтобы не расходовать зря энергию.

HDR

Во многих камерах есть автоматический режим склейки HDR, он включается в меню и работает только при съёмке в JPEG, - камера сама снимет серию из нескольких кадров и склеит готовый файл. В камерах Nikon, чтобы камера запомнила факт включения этого режима, нужно установить «серия», иначе перед каждым следующим снимком в стиле HDR эту функцию придётся заново активировать в меню.

Extra High	High	Normal	Low	OFF

Можно настроить вилку (в меню это называется «Диффер-я экспозиции») и жесткость обработки (это почему-то называется «Смягчение»). Как показывает практика, особых чудес от съёмки в этом режиме ждать не следует.

Спецэффекты

Специальный сюжетный режим или спецэффект позволит делать снимки в стиле HDR, однако они вряд ли могут быть интересны, кроме как для прикола.Подобный спецэффект может называться наподобие «HDR живопись».

Nikon D5300	Sony a5000

Съёмка в автоматическом режиме поможет начинающему фотографу при выборе ракурса съёмки, а также позволит быстро принять решение - стоит ли вообще снимать выбранный сюжет с брекетингом экспозиции. Увидев интересный ракурс, можно быстро снять пример, глянуть на экранчик, и если результат окажется интересным, расставить штатив и сделать серию не торопясь и вдумчиво.

Мультиэкспозиция

Данная техника уходит корнями в плёночные времена, вероятнее всего, кто-то однажды забыл перевести кадр и получил интересный художественный результат, когда одно изображение наложилось на другое.

При съёмке на плёнку фотограф мог сделать первый кадр в одном месте, после чего не переводить плёнку и сделать второй кадр на это же место плёнки, находясь в другом городе хоть через неделю или месяц, и так нужное ему число раз. Конечно, результат можно увидеть только при проявке этой плёнки.

Большинство современных зеркалок Nikon, например D7200, Df или D610, умеют снимать кадры в стиле мультиэкспозиции. Доступно наложение 2 или 3 кадров (в Nikon DF - до 10 кадров), при этом можно снимать в RAW. По умолчанию максимальное время между экспозициями составляет 30 секунд, это время можно увеличить с помощью пользовательской настройки. Так же, как и для HDR, в меню можно выставить Вкл. (серия) или Вкл. (один снимок) - в первом случае камера снимет одну мультиэкспозицию, и можно приступить к съёмке следующей, в то время как во втором случае после съёмки одной мультиэкспозиции камера сама переведет эту установку в режим Выкл.

Есть ещё такой параметр, как «Автоусиление». Этот параметр нужно настроить на свой вкус, инструкция не даёт никаких конкретных рекомендаций на этот счёт, за исключением того, что предлагает отключить автоусиление, если фон тёмный.

Съёмка в стиле мультиэкспозиции - непростая творческая задача. Если в случае с HDR можно хотя бы примерно представить себе, как будет выглядеть будущий кадр (например мысленно затемнить небо и высветлить тени на земле), при съёмке Time Lapse можно мысленно ускорить движение облаков на небе или течение каких-либо событий, то в случае мультиэкспозиции представить себе будущий кадр неимоверно сложно.

Всем интересующимся мультиэкспозицией можно порекомендовать изучить работы

16 ноября 2009 года

Видеокамеры с широким динамическим диапазоном

Видеокамеры с широким динамическим диапазоном (WDR) предназначены для обеспечения качественного изображения при встречной засветке и наличии в кадре как очень ярких, так и очень темных областей и деталей. При этом яркие области не насыщаются, а темные не отображаются слишком темными. Такие камеры обычно рекомендуются для организации наблюдения за объектом, находящимся напротив окон, в освещенном сзади проеме двери или ворот, а также при большом контрасте объектов.

Динамический диапазон видеокамеры обычно определяется как отношение самого яркого фрагмента изображения к самому темному фрагменту того же самого изображения, то есть в пределах одного кадра. Это отношение по-другому называется максимальным контрастом изображения.

Проблема динамического диапазона

К сожалению, реальный динамический диапазон видеокамер строго ограничен. Он существенно у"же динамического диапазона большинства реальных объектов, ландшафтов и даже сцен кино и фотографии. Кроме того, условия применения видеокамер наблюдения в части освещения зачастую далеки от оптимальных. Так, интересующие нас объекты могут быть расположены на фоне ярко освещенных стен и предметов или встречного (контро-вого) света. В этом случае объекты или их детали на изображении будут слишком темными, так как видеокамера автоматически адаптируется к высокой средней яркости кадра. В некоторых ситуациях на наблюдаемой "картинке" могут иметь место яркие пятна со слишком большими градациями яркости, которые трудно передаются стандартными камерами. Например, обычная улица при солнечном освещении и с тенями от домов имеет контраст от 300:1 до 500:1, для темных пролетов арок или ворот с освещенным солнцем фоном контраст достигает 10 000:1, внутренность темной комнаты против окон имеет контраст до 100 000:1.

Ширина результирующего динамического диапазона ограничивается несколькими факторами: диапазонами самого датчика (фотоприемника), обрабатывающего процессора (DSP) и дисплея (видеоконтрольного устройства). Типовые CCD (ПЗС-матрицы) имеют максимальный контраст не более 1000:1 (60 дБ) по интенсивности. Самый темный сигнал ограничен тепловым шумом или "темновым током" датчика. Самый яркий сигнал ограничен суммой заряда, который может быть накоплен в отдельном пикселе. Обычно CCD построены так, что этот заряд составляет приблизительно 1000 темновых зарядов, обусловленных температурой CCD.

Динамический диапазон может быть существенно увеличен для специального применения камер, например для научных или астрономических исследований, путем охлаждения CCD и применения специальных систем считывания и обработки. Однако такие методы, будучи очень дорогими, не могут использоваться широко.

Как указывалось выше, множество задач требует размера динамического диапазона 65-75 дБ (1:1800-1:5600), поэтому при отображении сцены даже с диапазоном в 60 дБ детали в темных областях потеряются в шуме, а детали в ярких областях — из-за насыщения, либо диапазон будет обрезан сразу с двух сторон. Системы считывания, аналоговые усилители и аналого-цифровые преобразователи (АЦП) для видеосигнала в режиме реального времени ограничивают сигнал CCD до динамического диапазона в 8 бит (48 дБ). Такой диапазон может быть расширен до 10-14 бит за счет использования соответствующих АЦП и обработки аналогового сигнала. Однако зачастую это решение оказывается непрактичным.

Другой альтернативный тип схемы использует нелинейное преобразование в виде логарифмической функции или ее аппроксимации для сжатия 60 дБ выходного сигнала CCD до диапазона в 8 бит. Обычно такие методы подавляют детали изображения.

Последний (указанный выше) фактор ограничения — вывод картинки на дисплей. Динамический диапазон для нормального CRT-монитора, работающего в освещенной комнате, составляет около 100 (40 дБ). LCD-монитор еще более "ограничен". Сигнал, сформированный видеотрактом и даже ограниченный до контраста 1:200, будет уменьшен в динамическом диапазоне при показе. Чтобы оптимизировать показ, пользователь часто должен регулировать контраст и яркость монитора. И если он хочет получить изображение с максимальным контрастом, придется пожертвовать частью динамического диапазона.

Типовые решения

Имеются два основных технологических решения, которые используются, чтобы обеспечить видеокамеры расширенным динамическим диапазоном:

• множественное отображение кадра — видеокамера захватывает несколько полных изображений или его отдельных областей. При этом каждая "картинка" отображает различную область динамического диапазона. После чего камера объединяет эти различные изображения, чтобы воспроизвести единое изображение с расширенным динамическим диапазоном (WDR);
• использование нелинейных, обычно логарифмических, датчиков — в этом случае степень чувствительности при различных уровнях освещения различна, что позволяет обеспечить широкий динамический диапазон яркости изображения в одном кадре.

Применяются разные комбинации этих двух технологий, но наиболее распространенная — первая.

Для получения одного оптимального изображения из нескольких используется 2 метода:

• параллельное отображение двумя или более датчиками изображения, сформированного общей оптической системой. В этом случае каждый датчик захватывает различную часть динамического диапазона сцены за счет различного времени экспонирования (накопления), различного оптического ослабления в индивидуальном оптическом тракте или за счет использования датчиков различной чувствительности;
• последовательное отображение изображения единственным датчиком с различными временами экспонирования (накопления). В крайнем случае производится по крайней мере два отображения: одно с максимальным, а другое — с более коротким временем накопления.

Последовательное отображение, как наиболее простое решение, обычно используется в промышленности. Длительное накопление обеспечивает видимость наиболее темных частей объекта, однако самые яркие фрагменты могут не прорабатываться и даже приводить к насыщению фотоприемника. Картинка, получаемая с малым накоплением, адекватно отображает светлые фрагменты изображения, не прорабатывая темные области, находящиеся на уровне шума. Сигнальный процессор изображения камеры объединяет обе картинки, беря яркие части от "короткой", а темные части от "длительной" картинки. Алгоритм комбинации, позволяющий создавать гладкое изображение без шва, достаточно сложен, и мы не будем здесь его касаться.

Первыми представила концепцию объединения двух цифровых изображений, полученных при разном времени накопления, в единое изображение с широким динамическим диапазоном группа разработчиков во главе с профессором И.И. Зиви из компании "Tech-nion", Израиль. В 1988 г. концепция была запатентована ("Камера широкого динамического диапазона" Y.Y. Zeevi, R. Ginosar и O. Hilsenrath), а в 1993 г. ее применили при создании коммерческой медицинской видеокамеры.

Современные технические решения

В современных камерах для расширения динамического диапазона на основе получения двух изображений в основном применяются матрицы Sony двойного сканирования (Double Scan CCD) ICX 212 (NTSC), ICX213 (PAL) и специальные процессоры для обработки изображения, например SS-2WD или SS-3WD. Примечательно, что такие матрицы невозможно обнаружить в ассортименте SONY и не все производители указывают на их использование. На рис. 1 схематически представлен принцип двойного накопления. Время указано по формату NTSC.

Из диаграмм видно, что если типовая камера накапливает поле 1/60 с (PAL-1/50 с), то камера WDR составляет поле из двух изображений, полученных путем накопления, за 1/120 с (PAL-1/100 с) для мало освещенных деталей и за период от 1/120 до 1/4000 с для сильно освещенных деталей. На фото 1 представлены кадры с разным экспонированием и результат суммирования (обработки) режима WDR.

Эта технология позволяет "довести" динамический диапазон до 60-65 дБ. К сожалению, числовые значения WDR, как правило, приводятся только производителями верхней ценовой категории, остальные же ограничиваются информацией о наличии функции. Имеющаяся регулировка градуирована обычно в относительных единицах. На фото 2 представлен пример сравнительной отработки типовой и камерой WDR встречного света от стеклянной витрины и дверей. Встречаются модели телекамер, в документации на которые указано, что они работают в режиме WDR, но нет упоминания о требуемой специальной элементной базе. В этом случае, естественно, может возникать вопрос, является ли заявленный режим WDR таким, каким мы ожидаем? Вопрос справедлив, поскольку даже в сотовых телефонах уже применяется режим авторегулирования яркости изображения встроенного фотоаппарата, называемый WDR. С другой стороны, встречаются модели с заявленным режимом расширения динамического диапазона, названным как Easy Wide-D или EDR, которые работают с типовыми CCD. Если в данном случае указывается величина расширения, то она не превышает 20-26 дБ. Одним из способов расширения динамического диапазона является применяемая сейчас компанией Panasonic технология Super Dinamic III. Она также основана на двойном экспонировании кадра за 1/60 с (1/50С-PAL) и 1/8000 с (с последующим анализом гистограмм, разделением картинки на четыре варианта с различной гамма-коррекцией и их интеллектуальным суммированием в DSP). На рис. 2 представлена обобщенная структура этой технологии. Подобная система расширяет динамический диапазон до 128 раз (на 42 дБ).

Наиболее перспективной технологией расширения динамического диапазона телекамеры на сегодня является технология Digital Pixel System™ (DPS), разработанная в Стен-фордском университете в 1990-х гг. и запатентованная компанией PIXIM Inc. Основным нововведением для DPS является использование AЦП для переведения величины фотозаряда в ее цифровое значение непосредственно в каждом пикселе сенсора. CMOS(КМОП)-матрицы сенсора препятствуют ухудшению качества сигнала, что увеличивает общее отношение сигнал/шум. Технология DPS позволяет вести обработку сигнала в режиме реального времени.

Технология PIXIM использует метод, известный как мультисемплинг (многократная выборка), что позволяет сформировать изображение высочайшего качества и обеспечить широкий динамический диапазон преобразователя (свет/сигнал). В технологии PIXIM DPS используется пятиуровневый мультисемплинг, это позволяет получать сигнал от сенсора с одним из пяти значений экспозиции. Во время экспонирования производится измерение величины освещенности каждого пикселя кадра (для стандартного видеосигнала — 50 раз в секунду). Система обработки изображения определяет оптимальное время экспонирования и сохраняет полученное значение до того, как произойдет перенасыщение пикселя и прекратится дальнейшее накопление заряда. Рис. 3 поясняет принцип адаптивного накопления. Значение светлого пикселя сохранено при времени экспонирования Т3 (перед насыщением пикселя на 100%). Темный пиксель накапливал заряд более медленно, что требовало дополнительного времени, его значение сохранено при времени Т6. Сохраненные значения (интенсивность, время, уровень шума), измеренные в каждом пикселе, одновременно обрабатываются и преобразуются в высококачественное изображение. Поскольку у каждого пикселя есть свой встроенный АЦП и параметры освещенности измерены и обработаны независимо, то каждый пиксель в действительности действует как отдельная камера.

Системы формирования изображения PIXIM, основанные на технологии DPS, состоят из цифрового сенсора изображения и процессора обработки изображения. В современных цифровых сенсорах используется квантование в 14 и даже в 17 бит. Относительно невысокая чувствительность, как основной недостаток CMOS-технологии, характерна и для DPS. Типовая чувствительность камер этой технологии ~1 лк. Типовое значение отношения сигнал/шум для формата 1/3" составляет 48-50 дБ. Заявляемый максимальный динамический диапазон — до 120 дБ с типовым значением 90-95 дБ. Возможность регулирования времени накопления для каждого пикселя матрицы сенсора позволяет при формировании изображения использовать такой уникальный метод обработки сигнала, как метод выравнивания локальных гистограмм, позволяющий резко повысить информативность изображения. Технология позволяет полностью компенсировать засветку фона, выделить детали, оценить пространственное положение объектов и деталей, находящихся не только на переднем, но и на заднем плане изображения. На фото 3, 4 и 5 приведены кадры, полученные типовой CCD-камерой и камерой PIXIM.

Практика

Итак, можно сделать вывод о том, что сегодня при необходимости вести видеонаблюдение в сложных условиях высококонтрастного освещения можно подобрать телекамеру, достаточно адекватно передающую весь диапазон яркости объектов. Для этого наиболее предпочтительно использование видеокамер с технологией PIXIM. Довольно хорошие результаты обеспечивают системы на основе двойного сканирования. Как компромисс можно рассматривать дешевые телекамеры на основе типовых матриц и электронных систем EWD и многозонной BLC. Естественно, желательно использовать оборудование с оговоренными величинами характеристик, а не только с упоминанием наличия того или иного режима. К сожалению, на практике результаты работы конкретных моделей не всегда соответствуют ожиданиям и рекламным заявлениям. Но это тема для отдельного разговора.

Дата публикации: 23.06.2015

Вместо красивого неба на закатном снимке получилось белое пятно? А может, наоборот, закат запечатлеть удалось, но внизу лишь чёрный фон? Сфотографировали человека напротив окна, а за ним в кадре образовалась белая пелена? Пришло время разобраться, откуда берутся такие ошибки и как их исправить!

Наверняка вы замечали, что иногда в кадре бывает очень сложно показать и яркое солнце, и тёмные детали: либо небо получается пересвеченным, либо нижняя часть кадра становится слишком тёмной. Почему так происходит? Дело в том, что фотоаппарат способен воспринимать ограниченный диапазон яркости. Речь идёт о динамическом диапазоне. Во времена фотоплёнки это понятие именовалось «фотографической широтой».

NIKON D810 / 18.0-35.0 mm f/3.5-4.5 УСТАНОВКИ: ISO 100, F14, 25 с, 22.0 мм экв.

NIKON D810 / 18.0-35.0 mm f/3.5-4.5 УСТАНОВКИ: ISO 31, F20, 6 с, 22.0 мм экв.

Когда чаще всего ощущается нехватка динамического диапазона?

На практике фотограф постоянно сталкиваться с проблемой недостаточного динамического диапазона. Прежде всего, она будет заметна при съёмке контрастных сцен.

Классический пример - съёмка на закате. Не так просто будет запечатлеть и яркое солнце, и затенённые участки внизу кадра, землю. Нехватка диапазона также ощущается при фотографировании в контровом свете (например, если вы снимаете в помещении напротив окна).

Все области, не вошедшие в динамический диапазон, на снимке получаются или слишком светлыми, или тёмными, лишаются всех деталей. Это, конечно, ведёт к потере качества снимка, техническому браку.

Несколько примеров сюжетов с широким динамическим диапазоном:

Что такое динамический диапазон фотоаппарата? Как его измерить?

Итак, динамический диапазон (ДД) - это характеристика фотокамеры, отвечающая за то, какой диапазон яркости она сможет показать на одном кадре. Обычно производители не указывают этот параметр в технических характеристиках фотоаппарата. Тем не менее, его можно измерить, посмотрев, сколько деталей в тёмных и светлых участках кадра сможет передать та или иная камера.

Сравните: камера смартфона имеет узкий динамический диапазон, а зеркальная фотокамера Nikon D810 - широкий.

Кроме того, существуют специальные лаборатории, измеряющие характеристики фотокамер. Например, DXOmark , в базе данных которой очень много протестированных фотокамер. Отметим, что специфика тестирования этой лаборатории такова, что измеряется динамический диапазон на минимальных значениях ISO. Так что, при повышенных значениях ISO, картина может несколько измениться.

Динамический диапазон измеряют в ступенях экспозиции (EV). Чем больше ступеней экспозиции камера может отобразить на фотографии, тем шире её динамический диапазон. Например, фотокамера Nikon D7200 имеет динамический диапазон 14,6 EV (по данным DXOmark). Это прекрасный результат, однако, стоит отметить, что в целом динамический диапазон обычно выше у фотокамер с полнокадровыми матрицами, таких как Nikon D610, Nikon D750, Nikon D810. А вот динамический диапазон компактных фотокамер может быть всего 10 EV, у смартфонов - и того меньше.

Отметим, что потенциал зеркальных камер (в том числе их динамический диапазон) можно оценить только при работе с RAW-файлами . Ведь на JPEG-снимках будут сказываться многие внутрикамерные настройки. Например, камера может сильно повышать контраст снимков, сужая динамический диапазон. С другой стороны, многие фотоаппараты умеют искусственно расширять его при съёмке в JPEG, но об этом чуть позже.

Как загубить динамический диапазон на фото? Типичные ошибки

Даже если камера обладает широким динамическим диапазоном, это не гарантирует, что на фотографиях будут отображены все детали в тёмных и ярких участках. Рассмотрим основные ошибки фотографов, ведущие к значительному снижению динамического диапазона и плохой проработке деталей.

• Ошибки экспозиции . Ошибки экспозиции всегда чреваты тем, что на фото будут появляться либо пересвеченные, либо «выбитые в чёрное» области. Загубленный некорректной экспозицией кадр не спасёт даже широкий динамический диапазон.

Рассмотрим пример пересвеченного кадра:

Теоретически, динамического диапазона камеры для этого сюжета должно было хватить, но произошла потеря деталей в светлых участках кадра (на небе) из-за неправильно настроенной экспозиции. Кадр получился слишком ярким.

Обратная ситуация - кадр недоэкспонированный, тёмный.

На этот раз детали потерялись в тёмных участках кадра.

• Ошибки при обработке . Грубая обработка фотографий на компьютере или применение фильтров внутрикамерной обработки изображения способны очень сильно сузить динамический диапазон на ваших кадрах. Поэтому не злоупотребляйте излишним повышением контраста, работой с насыщенностью цветов, коррекцией экспозиции и т.п.

Укладываемся в динамический диапазон

Часто даже при съёмке сложных сюжетов с большим перепадом яркости можно не прибегать ни к каким сложным ухищрениям для расширения динамического диапазона. Нужно просто грамотно использовать то, что может дать фотокамера.

• Выбирайте подходящие условия для съёмки . Чтобы получать качественные кадры, нужно выбирать подходящие условия освещения. Зачастую фотограф сам себя загоняет в такие условия, в которых практически невозможно сделать качественный снимок. Вместо того чтобы пытаться запечатлеть слишком контрастный сюжет, стоит подумать: возможно, лучше выбрать другой ракурс, другое время для съёмки или освещение. К примеру, закатное небо по яркости сбалансируется с землёй после захода. Кстати, не всегда стоит брать в кадр солнце. Подумайте, можно ли обойтись без него. Так вам удастся избежать лишних пересветов. Это относится и к съёмке портретов напротив окна. Достаточно сделать пару шагов от окна и снимать сбоку от него - яркое окно не получится пересвеченным, а на вашу модель будет падать красивое боковое освещение.

Последнее время в интернете появляется все больше и больше оригинальных изображений, визуально весьма нетипичных - красочных, предельно детализированных, напоминающих то ли картины художников-реалистов, то ли качественные иллюстрации к рисованным мультфильмам. Аббревиатура HDR с момента появления на свет прочно вошла в обиход виртуальных завсегдатаев, получив в их жаргоне транслитерацию ХДР. Кто не знал ее смысла, вторил знатокам, старательно выписывая заглавные буквы, дабы не спутать ХДР с ГДР или, чего доброго, с КГБ. Ну а сами знатоки тем временем раскручивали это новое направление в фотографии вовсю, создавая блоги, дискутирую в форумах, а главное - размещаясь в интернет - галереях. Собственно то, что скрывалось за данной аббревиатурой, лучше всего делало рекламу само по себе. Одни называли гиперреальные изображения заразной болезнью, другие - свидетельством вырождения классической фотографии, третьи - прогрессивным выражением передовых тенденций в современном цифровом исскустве.

Споры продолжаются и по сей день, принимая еще более крайние формы. Правда, скептики успеха и аутентичности нового направления постепенно начинают принимать вещи такими, как есть. А HDR-апологеты называют в качестве гипотетических пропагандистов новой техники исполнения векиких экспериментаторов Мэна Рэя и Ласло Моголи-Надя, которые, будь они живы в наше время, обязательно пришли бы к чему-то подобному. Интересна точка зрения одного из известных HDR-фотографов, Джеспера Кристенсена: «Новые технические возможности современных визуальных медиасредств, в том числе и фотографии, неизменно влекут за собой попытки и поиски авторов в соответствующих их духу направлениях новых обликов художественного выражения. Более того, переплетения на техническом уровне порождают и смешения на уровне сюжетном, эстетическом. Гибридные образы, подобные HDR, - это уже даже не феномен нашего времени, а однозначно - доминирующая тенденция будущего». Но к морально-эстетическим аспектам темы мы, вероятно, еще вернемся в будущих
публикациях. А пока мы коснемся, прежде всего, теоретических основ и практической стороны получения HDR-изображений.

Проблема динамического диапазона

Без теории - никуда. Но мы постараемся изложить ее доступными формулировками. Итак, английский термин HDR содержит в себе качественное определение одного давно знакомого нам понятия - динамический диапазон (дословный перевод HDR - «высокий динамический диапазон»). Разложим его по частям, начав с ключевого определения - «высокий». Что же такое динамический диапазон? Наверняка наши постоянные читатели представляют его себе хотя бы в общих чертах. Сейчас пришло время углубиться в детали. Верно, ДД в фотографии характеризует соотношение между максимально и минимально измеримой интенсивностью света. Но в реальном мире не существует чисто белого или чисто черного цвета, а есть лишь различные уровни интенсивности источников света, варьирующиеся вплоть до бесконечно малых величин. Из-за этого теория ДД усложняется, а сам термин, помимо характеристики реального соотношения интенсивности освещения фотографируемого сюжета, может быть применен к описанию цветовых градаций, воспроизводимых устройствами фиксации визуальной информации - камерами, сканерами, или устройствами ее вывода - мониторами, принтерами.

Человек пришел в этот мир полностью самодостаточным, он - идеальный «продукт» эволюционного природного развития. Применительно к фотографии это выражается в следующем: глаз человека способен различать диапазон интенсивности света, находящийся в пределах от 10-6 до 108 кд/м2 (кандел на кв. метр; кандела - единица измерения световой интенсивности, равная силе света, испускаемого в заданном направлении источником монохроматического излучения частотой 540х1012 Гц, которая в свою очередь соответствует частоте зеленого цвета).

Интересно взглянуть на следующие величины: интенсивность чистого звездного сияния равна лишь 10-3 кд/м2, закатного/рассветного света - 10 кд/м2, а освещенной прямым дневным светом сцены - 105 кд/м2. Яркость солнца приближается к миллиарду кандел на кв. метр. Таким образом, очевидно, что способности нашего зрения попросту феноменальны, особенно если противопоставить им возможности придуманных нами устройств вывода информации, например ЭЛТ-мониторов. Ведь они могут корректно передавать изображения с интенсивностью всего от 20 до 40 кд/м2. Но это так, для общей информации - для разминки и сравнения. Однако вернемся к динамическому диапазону, который касается нас, цифровых фотографов, в наибольшей мере. Его широта напрямую зависит от размеров ячеек сенсоров камер.

Чем они больше, тем шире ДД. В цифровой фотографии для описания его величины придуманы f-стопы (часто обозначаются как EV), каждый из которых соответствует изменению интенсивности света в два раза. Тогда, например, сюжет с разбросом уровня контрастности 1:1024 будет содержать 10 f-стопов динамического диапазона (210-1024). Зеркальная цифровая камера воспроизводит ДД, равный 8-9 f-стопов, плазменные ТВ-панели - до 11, а фотоотпечатки вмещают не больше 7 f-стопов. Тогда как соотношение максимальной и минимальной контрастности для вполне типичной сцены - яркий дневной свет за окном, плотная полутень в комнате - может достигать 1:100 000. Нетрудно подсчитать, что это будет соответствовать 16-17 f-стопам. Кстати, глаз человека одновременно воспринимает диапазон контрастности 1:10 000. Так как наше зрение фиксирует отдельно интенсивность освещения и его цвет, то одновременно доступная глазу гамма светов составляет 108 (10 000 оттенков яркости умножить на 10 000 оттенков цвета).

Проблемы битовой глубины

Обратите внимание - в нашу беседу закралось слово «цвет», присоединяясь к понятиям «интенсивность» и «контрастность». Посмотрим, чем оно является в контексте динамического диапазона. Переместимся на пиксельный уровень. Вообще-то говоря, каждый пиксель изображения имеет две основные световые характеристики - интенсивность и цвет. Это понятно. Как измерить количество уникальных цветов, составляющих колористическую гамму снимка? С помощью битовой глубины - числа нулей и единиц, битов, используемых для обозначения каждого из цветов. Применительно к ч/б изображению битовая глубина определяет количество оттенков серого. Картинки с большей битовой глубиной могут охватывать более значительное количество оттенков и цветов, поскольку содержат больше комбинаций нулей и единиц. Каждый цветной пиксель в цифровом изображении представляет собой определенную комбинацию трех цветов - красного, зеленого и синего, которые часто именуются цветовыми каналами. Диапазон их цветовой интенсивности указывается в битах на канал.

В то же время биты на пиксель (англ. сокращение - bpp) подразумевают общую сумму битов, имеющуюся в трех каналах и фактически представляют количество цветов в одном пикселе. Например, при записи цветовой информации в 8-битовых JPEG’ах (24 бита на пиксель) используется по восемь нулей и единиц для характеристики каждого из трех каналов. Интенсивность синего, зеленого и красного цветов обозначается 256 оттенками (градациями интенсивности). Число 256 удачно кодируется в двоичной системе и равняется 2:8. Если скомбинировать все три цвета, то один пиксель 8-битового изображения можно будет описывать 16 777 216 оттенками (256?256?256, или 224). Исследователи выяснили, что 16,7 млн оттенков вполне достаточно для передачи изображений фотографического качества. Отсюда и знакомый нам «true color». Будет ли изображение считаться имеющим более широкий ДД или нет, по большому счету зависит от его количества битов на цветовой канал. 8-битовые снимки считаются изображениями LDR (low dynamic range - узкий динамический диапазон). 16-битовые картинки, получаемые после конвертации RAW, также относят к категории LDR. Хотя их теоретический ДД мог бы равняться 1:65 000 (216). На самом деле, производимые большинством камер RAW-изображения имеют ДД не больше, чем 1:1000. К тому же при конвертации RAW используется одна стандартная тональная кривая, независимо от того, конвертируем мы файлы в 8- или 16-битные изображения. А поэтому, работая с 16 битами, вы получите больше четкости в определении оттенков/градаций и интенсивности, однако не получите ни «грамма» дополнительного ДД. Для этого вам понадобятся уже 32-битные изображения - 96 бит на пиксель! Их мы и будем называть High Dynamic Range Images - HDR(I).

Решение всех проблем

Снимки с расширенным динамическим диапазоном… Давайте еще раз нырнем в теорию битов. Всем знакомая модель RGB до сих пор является универсальной моделью описания изображений. Цветовая информация по индивидуальным пикселям кодируется в виде комбинации трех цифр, соответствующих уровням интенсивности оттенков. Для 8-битных изображений она будет находиться в пределах от 0 до 255, для 16-битных - от 0 до 65 535. Согласно модели RGB, черный цвет представляется как «0,0,0», то есть полное отсутствие интенсивности, а белый - как «255, 255, 255», то есть цвет с максимальной интенсивностью трех основных цветов. В кодировке допускается использование только целых чисел. Тогда как применение вещественных чисел - 5,6 или 7,4, да и любых дробных чисел с плавающей запятой, в рамках RGB-модели попросту недопустимо. Вот на таком противоречии и зиждется изобретение одного из американских компьютерных гениев Пола Дебевеца. В 1997 г. на ежегодной конференции специалистов в области компьютерной графики SIGGRAPH Пол изложил ключевые моменты своей новой научной работы, касающейся способов извлечения карт расширенного динамического диапазона из фотоснимков и их интеграции в визуализированные сцены с помощью нового графического пакета Radiance. Тогда-то впервые Пол и предложил съемку одного сюжета множество раз с изменяющимися значениями экспозиции и последующим объединением снимков в одно HDR-изображение. Грубо говоря, информация, которую содержат такие изображения, соответствует физическим величинам интенсивности и цвета. В отличие от традиционных цифровых изображений, состоящих из цветов, понимаемых устройствами вывода - мониторами, принтерами.

Указание величин освещенности вещественными числами теоретически снимает любые ограничения на вывод динамического диапазона. Скептики могут спросить, например, почему бы просто не добавлять все больше битов, охватывая ими самый экстремальный разброс световой и тональной контрастности? Дело в том, что в снимках с узким ДД для представления светлых тонов используется значительно большее количество битов, чем для темных. Поэтому по мере добавления битов пропорционально будет увеличиваться и часть тех из них, которые идут на более точное описание вышеуказанных тонов. А эффективный ДД практически останется неизменным. И напротив, числа с плавающей запятой, являясь линейными величинами, всегда пропорциональны фактическим уровням яркости. За счет этого биты равномерно распределяются по всему ДД, а не только концентрируются в области светлых тонов. Вдобавок такие числа фиксируют значения тонов с постоянной относительной точностью, ведь мантисса (цифровая часть), скажем, у 3,589?103 и 7,655?109, представлена четырьмя цифрами, хотя второе и больше первого в два миллиона раз.

Экстрабиты HDR-изображений позволяют передавать бесконечно широкий диапазон яркостей. Все могли бы испортить мониторы и принтеры, не признающие нового языка HDR, - у них своя фиксированная шкала яркостей. Но умные люди придумали такой процесс, как «tone mapping» - тональное сопоставление или отображение (дословно - создание карты), когда происходит перевод 32-битного HDR-файла в 8- или 16-битный, подогнанный под более ограниченный ДД устройств отображения. По сути, идея tone mapping базируется на решении проблемы потери деталей и тональностей в областях максимальной контрастности, их расширении с целью передачи всеобъемлющей цветовой информации, заложенной в 32-битном цифровом изображении.

С чего начинается удачный HDR

О тональных сопоставлениях очень хорошо знает один из наших четырех сегодняшних героев - итальянец Джанлука Несполи. Он, пожалуй, наиболее технически подкован. Помимо Photoshop, он с энтузиазмом экспериментирует с другими профессиональными графическими пакетами, в том числе и такими, которые были специально созданы для оптимизации HDR-результатов. Прежде всего, это Photomatix. Программа, соединяя несколько снимков с различной экспозицией, создает 32-битный файл с расширенным ДД, а затем подвергает его «тоун маппингу», применяя один из двух алгоритмов, называемых также операторами: глобальным или локальным. Процесс сопоставления по схеме глобального оператора сводится к обобщению интенсивностей пикселей вместе с тональными и прочими характеристиками изображения. В работе локального оператора, помимо этого, учитывается также и расположение каждого пикселя по отношению к остальным. В принципе, функция генерирования HDR-изображений вместе с сопутствующим «тоун маппингом» реализована и в Photoshop CS2. Ее вполне достаточно для заданий, которые реализуют датчанин Кристенсен и молодая фотохудожница из Санкт-Петербурга Микаэлла Райнрис. Наш четвертый герой - Густаво Оренштайн - по-прежнему не решил, какому из рабочих инструментов отдать предпочтение, а потому склонен к экспериментам с новыми программными HDR-ресурсами.

Чуть ниже мы рассмотрим практические нюансы работы с каждой из двух основных программ, обобщив рекомендации, полученные от этих фотоиллюстраторов новой волны. А пока прикинем, какой исходный материал необходим для получения изображений с расширенным ДД. Очевидно, что без нескольких снимков с различными значениями экспозиции не обойтись. Достаточно ли будет одного «сырого» RAW? Не совсем. Общий ДД, полученный после конвертации одного даже самого большого RAW-изображения с различными значениями уровня экспозиции, не может быть шире того динамического диапазона, который воспроизвела ваша камера. Это все равно, что разрезать ДД снимка в режиме RAW на несколько частей.

«Сырые» файлы кодируются 12 битами на канал, соответствующими разбросу контрастностей 1:4096. И только из-за неудобства 12-битной кодировки получаемым из RAW изображениям в формате TIFF присуждается 16 бит на канал. Одним RAW еще можно как-то обойтись, если речь не идет о высококонтрастной сцене. Съемка же нескольких кадров, предназначенных для дальнейшего объединения в одно целое, требует соблюдения определенных процедур настройки параметров отработки экспозиции, да и физического монтажа самой камеры. В принципе, и Photoshop, и Photomatix корректируют незначительные нестыковки при накладывании пиксельных массивов друг на друга, возникающие на снимках из экспозиционной серии вследствие отсутствия должной фиксации камеры. К тому же зачастую очень короткие выдержки и хорошая скорость съемки аппарата в режиме автоматического брекетинга (что особенно важно, если объект в кадре перемещается) позволяют компенсировать возможные перспективные искажения. Но все же крайне желательно свести их на нет, а для этого камере потребуется надежная опора в виде хорошего штатива.

Джеспер Кристенсен повсюду носит сверхлегкий карбоновый штатив Gitzo. Иногда для большей устойчивости подвешивает к его центральной колонне сумку, не прикасается к кнопке спуска затвора, используя пульт ДУ или таймер автоспуска, и блокирует зеркало своей Canon 20D. В настройках камеры главным, помимо сохранения постоянной диафрагмы для всех снимков, которые составят будущее HDR-изображение, является определение их количества и диапазона отработки экспозиции. Сначала, с помощью точечного замера камеры, если, конечно, таковой имеется, произведите считывание уровня освещенности самой темной и самой светлой областей сцены. Вот этот спектр ДД вам и необходимо записать с помощью нескольких экспозиций. Задайте минимальное значение светочувствительности ISO. Любые шумы в процессе «тоун маппинга» будут подчеркнуты еще больше. Про диафрагму мы уже сказали. Чем контрастнее сюжет, тем меньше должен быть экспозиционный интервал между снимками. Иногда может понадобиться до 10 кадров с интервалом 1 EV (каждая экспозиционная единица соответствует изменению уровня освещения в два раза). Но, как правило, достаточно 3-5 кадров RAW, отличающихся между собой двумя стопами освещенности. Большинство камер среднего уровня позволяют проводить съемку в режиме брекетинга экспозиции, вмещая в диапазон +/-2 EV три кадра. Функцию автоматического брекетинга легко обмануть, заставив снимать в диапазоне, который в два раза шире. Делается это так: выбираете подходящую центральную экспозицию, и прежде чем выстрелить три положенных кадра, задаете значение компенсации экспозиции -2 EV. После их отработки быстренько перемещаете ползунок компенсации к отметке +2 EV и выстреливаете еще одну очередь из трех кадров. Таким образом, после удаления продублированной центральной экспозиции у вас на руках останется пять кадров, покрывающих участок от +4 EV до -4 EV. ДД такой сцены будет приближаться к отметке 1:100 000.

с Photoshop в мир HDR

Доступный всем Photoshop делает доступными и изображения с расширенным динамическим диапазоном. В меню «Инструменты» находится команда Merge to HDR. Именно с нее и начинается путь к презентабельному HDR-изображению. Сначала все ваши объединенные экспозиции предстанут в виде одного снимка в окошке превью - это уже 32-битная картинка, однако монитор пока не в состоянии отобразить всех ее преимуществ. Помните, «глупый» монитор является всего лишь 8-битным устройством вывода. Ему, как нерадивому школьнику, нужно все разложить по полочкам. Но гистограмма в правом углу окошка уже многообещающе растянулась, став похожей на горную вершину, что говорит обо всем потенциале ДД, содержащемся в только что созданном изображении. Ползунок в нижней части гистограммы позволяет увидеть детали в том или ином тональном диапазоне. На данной стадии ни в коем случае не следует задавать битовую глубину меньше 32. Иначе программа сразу же обрежет тени и света, ради которых, собственно, весь этот сыр-бор.

Получив от вас добро на создание очередного HDR-чуда, Photoshop сгенерирует изображение, открыв его в основном рабочем окне программы. Скорость реагирования ее алгоритмов будет зависеть от мощности вашего процессора и объема оперативной памяти компьютера. Однако при всех ужасающих перспективах получить на выходе что-то очень массивное, многомегабайтное 32-битный HDR (при условии, что он собран, например, из трех снимков) будет «весить» только около 18 Мб, в противоположность одному 30-Мб стандартному TIFF’у.

Фактически, до этого момента наши действия были лишь частью подготовительного этапа. Теперь пришло время инициировать процесс соотнесения динамических диапазонов полученного HDR-изображения и монитора. 16 бит на канал в меню Mode - наш следующий шаг. Photoshop осуществляет «тоун маппинг», используя четыре различных метода. Три из них - экспозиция и гамма, сжатие светов и выравнивание гистограммы - утилизируют менее изощренные глобальные операторы и позволяют настраивать вручную только яркость и контрастность снимка с расширенным ДД, сужают ДД, пытаясь сохранить контраст, или же урезают света так, чтобы они вошли в диапазон яркостей 16-битного изображения.

Наибольший интерес представляет четвертый способ - локальная адаптация. Микаэлла Райнрис и Джеспер Кристенсен работают именно с ним. Поэтому о нем немного подробнее. Основной инструмент здесь - тональная кривая и гистограмма яркостей. Смещая кривую, разбитую якорными точками, вы сможете перераспределить уровни контрастности по всему ДД. Вероятно, понадобится обозначить несколько тональных областей вместо традиционного разделения на тени, средние тона, света. Принцип настройки данной кривой абсолютно идентичен тому, на котором зиждется фотошоповский инструмент Curves. А вот функции ползунков Radius и Threshold в данном контексте весьма специфические. Они контролируют уровень изменения локального контраста - то есть улучшают детализацию в масштабе небольших областей снимка. Тогда как кривая, напротив, корректирует параметры ДД на уровне всего изображения. Радиус указывает количество пикселей, которые оператор «тоун маппинга» будет считать локальными. Например, радиус в 16 пикселей означает, что области подгонки контрастности будут очень плотными. Тональные сдвиги примут явно заметный, слишком обработанный характер, HDR-изображение хотя и расцветет богатством деталей, но предстанет абсолютно неестественным, лишенным и намека на фотографию. Большой радиус тоже не выход - картинка получится более натуральной, но скучноватой в плане деталей, лишенной жизни. Второй параметр - порог - устанавливает предел разницы яркостей соседних пикселей, который позволит включить их в одну и ту же локальную область регулировки контрастности. Оптимальный диапазон значения порога - 0,5-1. После освоения вышеуказанных компонентов процесс «тоун маппинга» можно считать благополучно завершенным.

С Photomatix в мир HDR

Специально для всех нуждающихся в фотоснимках с очень широким ДД в 2003 г. французы придумали программку Photomatix, последняя версия которой сегодня доступна для бесплатного скачивания (полностью функциональна, только оставляет на снимке свой «водяной знак»). Многие любители HDR-затравки считают ее более расторопной, когда дело касается подгонки тональностей и интенсивностей 32-битного изображения с урезанными параметрами битовой глубины устройств вывода. К ним принадлежит и итальянец Джанлука Несполи. Приведем его слова: «HDR-картинки, генерированные этой программой, отличает лучшая проработка деталей неба и деревьев, они не выглядят слишком “пластмассовыми”, демонстрируют более высокий уровень контрастности и цветовой тональности. Единственный минус Photomatix - усиление вместе со всеми достоинствами и некоторых недостатков изображения, таких как шумы и артефакты JPEG-компрессии». Правда, компания-разработчик MultimediaPhoto SARL обещает устранить и эти нюансы, а кроме того, c теми же шумами, например,
неплохо справляются программы вроде Neat Image.

Помимо возможности осуществлять «тоун маппинг», Photomatix располагает несколькими дополнительными настройками уровня экспозиции, а ее алгоритм соотнесения тональностей можно применять даже к 16-битным TIFF’ам. Так же, как и в Photoshop, сначала на основе отдельных снимков с варьирующей экспозицией необходимо создать 32-битное HDR-соединение. Для этого у программы есть опция Generate HDR. Подтвердите значения экспозиционного интервала, выберите стандартную тональную кривую (рекомендовано) - и Photomatix готов будет представить вам свою версию HDR-изображения. Файл будет «весить» примерно столько же, сколько и фотошоповская версия, и иметь то же расширение - .hdr или.exr, - под которым его можно сохранить до начала процесса «тоун маппинга». Последний инициируется путем выбора соответствующей команды в главном меню HDRI программы. В его рабочем окошке вмещается много различных настроек, способных привести в замешательство. На самом деле, ничего сложного здесь нет. Гистограмма показывает распределение яркостей пропущенного через «тоун маппинг» снимка. Ползунок Strength определяет уровень локального контраста; параметры Luminosity и Color Saturation отвечают соответственно за яркость и цветовую насыщенность. Точки отсечения светлой и темной областей гистограммы вполне можно оставить по умолчанию. Photomatix предлагает всего четыре установки функции сглаживания контрастности в противоположность более точным настройкам Photoshop в пределах от 1 до 250. По правде говоря, такой уровень контроля не всегда желателен. Вряд ли непрофессионалу важна та разница, которая будет присутствовать между значениями радиуса сглаживания, скажем, 70, 71 и 72. Настройка микроконтраста обращается к локальному уровню, однако в случае использования изначально шумных или насыщенных всякого рода артефактами снимков, ею не следует злоупотреблять.

Когда "тоун маппинг" примирит монитор с HDR-изображением...

…можно подключать предыдущие навыки по обращению с Photoshop и редактировать HDR-изображение на свой вкус, страх и риск. Помните, пока что отношение фотопублики к продуктам искусственно созданной широкодиапазонной природы неоднозначное. «Если хотите иметь успех на этой ниве, постарайтесь выработать свой оригинальный стиль, а не упражняйтесь в повторении, - напутствует Микаэлла Райнрис. - В таком тонком и повсеместно копируемом на любительском уровне деле, как HDR, это особенно важно».

В постобработке, следующей за процессом «тоун маппинга», фотохудожница отдает предпочтение маскам слоев и размытиям на них (инструменты группы Blur, в частности - размытие по Гауссу). Из режимов наложения слоев Микаэлла любит Overlay и Color, позволяющие достигать требуемого уровня контрастности. Густаво Оренштайн и Джеспер Кристенсен добавляют сюда еще и Soft Overlay. Джеспер работает на таком слое кисточками инструментов «осветлитель» и «затемнитель». Первый помогает четче прорисовать детали в тенях, второй - создать драматическую контрастность. Без них в своей работе не обходится и Микаэлла, и Густаво. Тогда как Джанлука предпочитает затемнителю и осветлителю обычную рисовальную кисточку в режиме наложения слоев Overlay с минимальным уровнем прозрачности (opacity). Для придания изображениям должной цветовой насыщенности он работает с настройками hue/saturation и selective color. Джанлука создает дубликат слоя; к нему он применяет фильтр «размытие по Гауссу» (радиус 4 пикселя, показатель прозрачности - 13 %) и накладывает в режиме multiply или overlay. Затем он вызывает еще один дубликат и занимается уровнями насыщенности отдельных цветов в нем, особенно - белого, черного и нейтрального серого, которые и создают дополнительное ощущение широкого динамического диапазона. Из четверых наших экспертов только Джеспер Кристенсен активно использует цифровые графические планшеты Wacom, но мог бы прекрасно обходиться и без них - устройства нужны ему для других проектов.

Вообще говоря, постобработка HDR-изображений - вопрос, конечно, сугубо личный, зависящий не столько от технических возможностей программы, сколько от субъективного творческого видения художника. И было бы бессмысленно рассказывать о сотнях индивидуальных предпочтений каждого из сегодняшних авторов. Кто-то, как Микаэлла, стремится к простоте в выборе инструментов реализации визуальных задач. Для нее, например, фотошоповский shadow/highlight дороже всех самых дорогих и изощренных плагинов. А кто-то, вроде маэстро Оренштайна, продолжает экспериментировать с Photomatix, HDR Shop, Light Gen и тому подобными расширителями ДД. Бывалым пользователям графических редакторов, вероятно, важнее сконцентрироваться не на освоении новых программных продуктов, а на выработке собственного стиля и воспитании в себе целостного творческого начала. Тогда как новичкам хотелось бы посоветовать не потеряться в технических моментах, а постараться начать с формирования высокого художественного видения и места работ этого изумительного и перспективного жанра фотоиллюстрации.

© 2014 сайт

Или фотографическая широта фотоматериала – это отношение между максимальным и минимальным значениями экспозиции , которые могут быть корректно запечатлены на снимке. Применительно к цифровой фотографии, динамический диапазон фактически эквивалентен отношению максимального и минимального возможных значений полезного электрического сигнала, генерируемого фотосенсором в ходе экспонирования.

Динамический диапазон измеряется в ступенях экспозиции (). Каждая ступень соответствует удвоению количества света. Так, например, если некая камера имеет динамический диапазон в 8 EV, то это означает, что максимальное возможное значение полезного сигнала её матрицы относится к минимальному как 2 8:1, а значит, камера способна запечатлеть в пределах одного кадра объекты, отличающиеся по яркости не более чем в 256 раз. Точнее, запечатлеть-то она может объекты с любой яркостью, однако объекты, чья яркость будет превышать максимальное допустимое значение выйдут на снимке ослепительно белыми, а объекты, чья яркость окажется ниже минимального значения, – угольно чёрными. Детали и фактура будут различимы лишь на тех объектах, яркость которых укладывается в динамический диапазон камеры.

Для описания отношения между яркостью самого светлого и самого тёмного из снимаемых объектов часто используется не вполне корректный термин «динамический диапазон сцены». Правильнее будет говорить о диапазоне яркости или об уровне контраста, поскольку динамический диапазон – это обычно характеристика измеряющего устройства (в данном случае, матрицы цифрового фотоаппарата).

К сожалению, диапазон яркости многих красивых сцен, с которыми мы сталкиваемся в реальной жизни, может ощутимо превышать динамический диапазон цифровой фотокамеры. В таких случаях фотограф бывает вынужден решать, какие объекты должны быть проработаны во всех деталях, а какие можно оставить за пределами динамического диапазона без ущерба для творческого замысла. Для того чтобы максимально эффективно использовать динамический диапазон вашей камеры, от вас порой может потребоваться не столько доскональное понимание принципа работы фотосенсора, сколько развитое художественное чутьё.

Факторы, ограничивающие динамический диапазон

Нижняя граница динамического диапазона задана уровнем собственного шума фотосенсора. Даже неосвещённая матрица генерирует фоновый электрический сигнал, называемый темновым шумом. Также помехи возникают при переносе заряда в аналого-цифровой преобразователь, да и сам АЦП вносит в оцифровываемый сигнал определённую погрешность – т.н. шум дискретизации.

Если сделать снимок в полной темноте или с крышкой на объективе, то камера запишет только этот бессмысленный шум. Если позволить минимальному количеству света попасть на сенсор, фотодиоды начнут накапливать электрический заряд. Величина заряда, а значит, и интенсивность полезного сигнала, будет пропорциональна числу пойманных фотонов. Чтобы на снимке проступили хоть сколько-нибудь осмысленные детали, необходимо, чтобы уровень полезного сигнала превысил уровень фонового шума.

Таким образом, нижнюю границу динамического диапазона или, иначе говоря, порог чувствительности сенсора формально можно определить как уровень выходного сигнала, при котором отношение сигнал/шум больше единицы.

Верхняя граница динамического диапазона определяется ёмкостью отдельного фотодиода. Если во время экспозиции какой-либо фотодиод накопит электрический заряд предельной для себя величины, то соответствующий перегруженному фотодиоду пиксель изображения получится абсолютно белым, и дальнейшее облучение уже никак не повлияет на его яркость. Это явление называют клиппингом. Чем выше перегрузочная способность фотодиода, тем больший сигнал способен он дать на выходе, прежде чем достигнет насыщения.

Для большей наглядности обратимся к характеристической кривой, которая представляет собой график зависимости выходного сигнала от экспозиции. На горизонтальной оси отложен двоичный логарифм облучения, получаемого сенсором, а на вертикальной – двоичный логарифм величины электрического сигнала, генерируемого сенсором в ответ на это облучение. Мой рисунок в значительной степени условен и преследует исключительно иллюстративные цели. Характеристическая кривая настоящего фотосенсора имеет несколько более сложную форму, да и уровень шума редко бывает столь высок.

На графике хорошо видны две критические переломные точки: в первой из них уровень полезного сигнала пересекает шумовой порог, а во второй – фотодиоды достигают насыщения. Значения экспозиции, лежащие между этими двумя точками, и составляют динамический диапазон. В данном абстрактном примере он равен, как несложно заметить, 5 EV, т.е. камера способна переварить пять удвоений экспозиции, что равнозначно 32-кратной (2 5 =32) разнице в яркости.

Зоны экспозиции, составляющие динамический диапазон неравноценны. Верхние зоны отличаются более высоким отношением сигнал/шум, и потому выглядят чище и детальнее, чем нижние. Вследствие этого верхняя граница динамического диапазона весьма вещественна и ощутима – клиппинг обрубает света при малейшей передержке, в то время как нижняя граница неприметным образом тонет в шумах, и переход к чёрному цвету далеко не так резок, как к белому.

Линейная зависимость сигнала от экспозиции, а также резкий выход на плато являются уникальными чертами именно цифрового фотографического процесса. Для сравнения взгляните на условную характеристическую кривую традиционной фотоплёнки.

Форма кривой и особенно угол наклона сильно зависят от типа плёнки и от процедуры её проявления, но неизменным остаётся главное, бросающееся в глаза отличие плёночного графика от цифрового – нелинейный характер зависимости оптической плотности плёнки от величины экспозиции.

Нижняя граница фотографической широты негативной плёнки определяется плотностью вуали, а верхняя – максимальной достижимой оптической плотностью фотослоя; у обращаемых плёнок – наоборот. Как в тенях, так и в светах наблюдаются плавные изгибы характеристической кривой, указывающие на падение контраста при приближении к границам динамического диапазона, ведь угол наклона кривой пропорционален контрастности изображения. Таким образом, зоны экспозиции, лежащие на средней части графика, обладают максимальным контрастом, в то время как в светах и тенях контраст снижен. На практике разница между плёнкой и цифровой матрицей особенно хорошо заметна в светах: там, где в цифровом изображении света выжжены клиппингом, на плёнке детали всё ещё различимы, хоть и малоконтрастны, а переход к чисто белому цвету выглядит плавным и естественным.

В сенситометрии используются даже два самостоятельных термина: собственно фотографическая широта , ограниченная сравнительно линейным участком характеристической кривой, и полезная фотографическая широта , включающая помимо линейного участка также основание и плечо графика.

Примечательно, что при обработке цифровых фотографий, к ним, как правило, применяется более или менее выраженная S-образная кривая , повышающая контраст в полутонах ценой его снижения в тенях и светах, что придаёт цифровому изображению более естественный и приятный глазу вид.

Разрядность

В отличие от матрицы цифрового фотоаппарата человеческому зрению свойственен, скажем так, логарифмический взгляд на мир. Последовательные удвоения количества света воспринимаются нами как равные изменения яркости. Световые числа можно даже сравнить с музыкальными октавами, ведь двукратные изменения частоты звука воспринимаются на слух как единый музыкальный интервал. По такому принципу работают и другие органы чувств. Нелинейность восприятия очень сильно расширяет диапазон чувствительности человека к раздражителям различной интенсивности.

При конвертировании RAW-файла (не важно – средствами камеры или в RAW-конвертере), содержащего линейные данные, к нему автоматически применяется т.н. гамма-кривая, которая призвана нелинейно повысить яркость цифрового изображения, приводя её в соответствие с особенностями человеческого зрения.

При линейной конверсии изображение получается слишком тёмным.

После гамма-коррекции яркость приходит в норму.

Гамма-кривая как бы растягивает тёмные тона и сжимает светлые, делая распределение градаций более равномерным. В результате изображение приобретает естественный вид, но шум и артефакты дискретизации в тенях неизбежно становятся более заметными, что только усугубляется малым числом уровней яркости в нижних зонах.

Линейное распределение градаций яркости.

Равномерное распределение после применения гамма-кривой.

ISO и динамический диапазон

Несмотря на то, что в цифровой фотографии используется та же концепция светочувствительности фотоматериала, что и в фотографии плёночной, следует понимать, что происходит это исключительно в силу традиции, поскольку подходы к изменению светочувствительности в цифровой и плёночной фотографии различаются принципиально.

Повышение чувствительности ISO в традиционной фотографии означает замену одной плёнки на другую с более крупным зерном, т.е. происходит объективное изменение свойств самого фотоматериала. В цифровой камере светочувствительность сенсора жёстко задана его физическими характеристиками и не может быть изменена в буквальном смысле. При повышении ISO камера изменяет не реальную чувствительность сенсора, а всего лишь усиливает электрический сигнал, генерируемого сенсором в ответ на облучение и соответствующим образом корректирует алгоритм оцифровки этого сигнала.

Важным следствием этого является снижение эффективного динамического диапазона пропорционально повышению ISO, ведь вместе с полезным сигналом усиливается и шум. Если при ISO 100 оцифровывается весь диапазон значений сигнала – от нуля и до точки насыщения, то при ISO 200 уже только половина ёмкости фотодиодов принимается за максимум. С каждым удвоением чувствительности ISO верхняя ступень динамического диапазона как бы отсекается, а оставшиеся ступени, подтягиваются на её место. Именно поэтому использование сверхвысоких значений ISO лишено практического смысла. С тем же успехом можно осветлить фотографию в RAW-конвертере и получить сопоставимый уровень шумов. Разница между повышением ISO и искусственным осветлением снимка заключается в том, что при повышении ISO усиление сигнала происходит до поступления его в АЦП, а значит, шум квантования не усиливается, в отличие от собственных шумов сенсора, в то время как в RAW-конвертере усилению подлежат в том числе и ошибки АЦП. Кроме того, уменьшение диапазона оцифровки означает более точную дискретизацию оставшихся значений входного сигнала.

Кстати, доступное на некоторых аппаратах понижение ISO ниже базового значения (например, до ISO 50), отнюдь не расширяет динамический диапазон, а просто ослабляет сигнал вдвое, что равноценно затемнению снимка в RAW-конвертере. Эту функцию можно даже рассматривать как вредную, поскольку использование субминимального значения ISO, провоцирует камеру на увеличение экспозиции, что при оставшемся неизменным пороге насыщения сенсора повышает риск получить клиппинг в светах.

Истинная величина динамического диапазона

Существует ряд программ вроде (DxO Analyzer, Imatest, RawDigger и пр.) позволяющих измерить динамический диапазон цифрового фотоаппарата в домашних условиях. В принципе, в этом нет большой необходимости, поскольку данные для большинства камер можно свободно найти в интернете, например, на сайте DxOMark.com .

Стоит ли верить результатам подобных испытаний? Вполне . С той лишь оговоркой, что все эти тесты определяют эффективный или, если можно так выразиться, технический динамический диапазон, т.е. отношение между уровнем насыщения и уровнем шума матрицы. Для фотографа же в первую очередь важен полезный динамический диапазон, т.е. количество зон экспозиции, которые действительно позволяют запечатлеть какую-то полезную информацию.

Как вы помните, порог динамического диапазона задан уровнем шумов фотосенсора. Проблема в том, что на практике нижние зоны, формально уже входящие в динамический диапазон, содержат всё ещё слишком много шума, чтобы их можно было с толком использовать. Здесь многое зависит от индивидуальной брезгливости – приемлемый уровень шума каждый определяет для себя сам.

Моё субъективное мнение таково, что детали в тенях начинают выглядеть более-менее прилично при отношении сигнал/шум не меньше восьми. На этом основании я определяю для себя полезный динамический диапазон, как технический динамический диапазон минус примерно три ступени.

К примеру, если зеркальная камера согласно результатам достоверных тестов обладает динамическим диапазоном в 13 EV, что очень неплохо по сегодняшним меркам, то её полезный динамический диапазон будет составлять около 10 EV, что, в общем-то, тоже весьма недурно. Разумеется, речь идёт о съёмке в RAW, с минимальным ISO и максимальной разрядностью. При съёмке в JPEG динамический диапазон сильно зависит от настроек контраста, но в среднем следует отбросить ещё две-три ступени.

Для сравнения: цветные обращаемые фотоплёнки обладают полезной фотографической широтой в 5-6 ступеней; чёрно-белые негативные плёнки дают 9-10 ступеней при стандартных процедурах проявления и печати, а при определённых манипуляциях – вплоть до 16-18 ступеней.

Подытоживая вышесказанное, попробуем сформулировать несколько простых правил, соблюдение которых поможет вам выжать из сенсора вашей камеры максимум производительности:

• Динамический диапазон цифрового фотоаппарата в полной мере доступен только при съёмке в RAW.
• Динамический диапазон уменьшается с ростом светочувствительности, а потому избегайте высоких значений ISO, если в них нет острой необходимости.
• Использование более высокой разрядности для RAW-файлов не увеличивает истинный динамический диапазон, но улучшает тональное разделение в тенях за счёт большего количества уровней яркости.
• Exposure to the right . Верхние зоны экспозиции всегда содержат максимум полезной информации при минимуме шумов и должны использоваться наиболее эффективно. При этом не стоит забывать и об опасности клиппинга – пиксели, достигшие насыщения, абсолютно бесполезны.

И главное: не стоит излишне переживать по поводу динамического диапазона вашей камеры. С динамическим диапазоном у неё всё в порядке. Ваше умение видеть свет и грамотно управлять экспозицией – намного важнее. Хороший фотограф не станет жаловаться на недостаток фотографической широты, а постарается дождаться более комфортного освещения, или изменит ракурс, или воспользуется вспышкой, словом, будет действовать в соответствии с обстоятельствами. Я вам скажу больше: некоторые сцены только выигрывают из-за того, что не укладываются в динамический диапазон камеры. Часто ненужное обилие деталей просто необходимо спрятать в полуабстрактный чёрный силуэт, делающий фотографию одновременно лаконичнее и богаче.

Высокий контраст это не всегда плохо – нужно лишь уметь с ним работать. Научитесь эксплуатировать недостатки оборудования так же, как и его достоинства, и вы удивитесь, насколько расширятся ваши творческие возможности.

Спасибо за внимание!

Василий А.

Post scriptum

Если статья оказалась для вас полезной и познавательной, вы можете любезно поддержать проект , внеся вклад в его развитие. Если же статья вам не понравилась, но у вас есть мысли о том, как сделать её лучше, ваша критика будет принята с не меньшей благодарностью.

Не забывайте о том, что данная статья является объектом авторского права. Перепечатка и цитирование допустимы при наличии действующей ссылки на первоисточник, причём используемый текст не должен ни коим образом искажаться или модифицироваться.