Камеры смартфонов линейки Pixel и Nexus никогда не представляли собой ничего выдающегося, но за последние четыре года сделали мощный рывок вперед и теперь занимают первые строчки рейтингов. Почему так произошло? Потому что Google внедрила программный механизм постобработки фотографий под названием HDR+. В этой статье мы расскажем, как он работает и как активировать HDR+ на своем смартфоне, независимо от его марки.

Что такое HDR

Для полного понимания принципа работы HDR+ придется для начала разобраться с обычным HDR.

Основная проблема всех камер смартфонов - маленький размер матрицы (а точнее - фотоячеек) и, как следствие, недостаточный охват динамического диапазона. Чтобы исправить этот недостаток, был разработан алгоритм HDR (High-Dynamic Range), принцип работы которого следующий: камера делает кадр со стандартным для данной сцены уровнем экспозиции, затем делает недоэкспонированный кадр, на котором будут четко видны лишь пересвеченные области изначального снимка, далее выполняется переэкспонированный снимок, на котором видны только затемненные детали изначального снимка, а все остальное пересвечено. Далее снимки накладываются друг на друга и объединяются при помощи специальных алгоритмов, качество которых зависит от производителя софта камеры. В результате получается снимок с хорошей проработкой деталей как в тенях, так и в более светлых местах.

Недостатки HDR очевидны: долгое время съемки приводит к тому, что попавшие в кадр движущиеся объекты будут двоиться, а даже небольшая тряска смажет картинку.

Что такое HDR+

Умные головы придумали алгоритм, лишенный недостатков HDR. Впрочем, общее с HDR у него одно лишь название.

HDR+ расшифровывается как High-Dynamic Range + Low Noise. Свою известность он получил за ряд выдающихся возможностей: алгоритм способен устранять шумы практически без потери детализации, повышать качество цветопередачи, что крайне важно при плохом освещении и по краям кадра, вместе с этим он сильно расширяет динамический диапазон фотографии. HDR+, в отличие от стандартного HDR, почти не боится тряски смартфона и движения в кадре.

Первым смартфоном с поддержкой HDR+ стал Nexus 5. Из-за не самого лучшего баланса белого и маленького отверстия диафрагмы (f2.4) камера этого смартфона считалась не более чем крепким середнячком. Все изменилось с выходом обновления Android 4.4.2. Именно оно принесло с собой поддержку режима HDR+ и изумительное качество ночных снимков. Они хоть и не отличались большой яркостью по всему полю кадра, но благодаря HDR+ практически не содержали шума при сохранении мелких деталей и обладали превосходной (для смартфонов 2013 года) передачей цветов.

История создания HDR+

Как же компания, никогда не занимавшаяся камерами, создала алгоритм, который творит чудеса, используя обычные, по меркам флагманов, камеры Nexus и Pixel?

Все началось в 2011 году, когда Себастьян Трун (Sebastian Thrun), глава компании Google X (теперь уже просто X), подыскивал камеру для очков дополненной реальности Google Glass. Массогабаритные требования предъявлялись очень жесткие. Размер матрицы камеры должен был быть еще меньше, чем в смартфонах, что крайне плохо сказывалось бы на динамическом диапазоне и приводило бы к появлению множества шумов на фотографии.

Выход оставался один - попытаться улучшить фотографию программно, с помощью алгоритмов. Эту задачу должен был решить Марк Левой (Marc Levoy) , преподаватель факультета информатики Стэнфордского университета, эксперт в области вычислительной фотографии. Он занимался технологией захвата и обработки изображений на базе программного обеспечения.

Марк сформировал команду, известную как Gcam, которая занялась изучением метода Image Fusion (сплавление изображений), основанного на объединении серии снимков в один кадр. Фотографии, обработанные при помощи этого метода, получались более яркими и резкими, имели малое количество шумов. В 2013 году технология дебютировала в Google Glass , а затем, в этом же году, переименованная в HDR+, появилась в Nexus 5.

Как работает HDR+

А как же расширение динамического диапазона? Как мы уже знаем, использование короткой выдержки избавляет нас от пересвеченных мест. Осталось только удалить шумы на темном участке ранее описанным алгоритмом.

На завершающем этапе выполняется постобработка полученного изображения: алгоритм делает минимизацию виньетирования , обусловленного попаданием света на матрицу под наклонным углом, корректирует хроматическую аберрацию заменой пикселей у высококонтрастных краев на соседние, увеличивает насыщенность зелени, синие и пурпурные оттенки смещает в сторону голубого, усиливает резкость (шарпинг) и выполняет ряд других шагов, повышающих качество фотографии.

Слева фотография из стоковой камеры Samsung в HDR, а справа фотография, созданная в Gcam в HDR+. Видно, что алгоритм принес в жертву детализацию неба для прорисовки объектов на земле.

15/09 3311

Создание фото с расширенным динамическим диапазоном довольно таки известная функция, встречающееся на современной цифровой камере или смартфоне. Более опытные фотографы понимают, что такое HDR, но далеко не все знают, когда использовать этот режим лучше. Фотопоиск постарается прояснить как максимально использовать HDR при съемке на телефон.

Человеческий глаз способен воспринимать гораздо более высокий динамический диапазон на месте съемке, чем какая-либо фототехника. Если у вас острое зрение, вы способны различать мелкие детали на темном здании на фоне яркого неба, отмечать детали пролетевшего в небе самолета над головой и т.д. Но когда мы пытаемся запечатлеть этот момент и сфотографировать, к примеру, здание на телефон или фотоаппарат, то в объективе оно становится темным с плохо заметными деталями.

В таком случае умелые фотографы стали бы устранять возникшую проблему путем экспозиции, однако и тут встречаем трудности - здание превратилось в засвеченное, а небо над ним - словно размытое белое пятно. Как же быть? Фотографировать в режиме HDR.

Наша задача - объединить лучшие составляющие двух-трех фотографий и создать единое изображение с четко выраженными мелкими деталями, в нашем случае - здание, и красивым естественным небом. Технология HDR идеально справляется с поставленной задачей, результат радует глаз.

HDR на смартфонах

Встроенный функционал расширенного динамического диапазона можно встретить в каждом современном iPhone, iPad и iPod touch. High Dynamic Range на смартфоне автоматически совмещает лучшие характеристики трех отснятых кадров на камеру телефона.

Чтобы получить на выходе отличный снимок с четко выраженной детализацией и цветопередачей вам следует сделать такие действия:

• сделайте три снимка с различными настройками экспозиции:

• соедините серию фото в один кадр с помощью HDR на телефоне.

Съемка в авто режиме HDR на iPhone, iPad или iPod touch

1. Открой вкладку - Камера на своем смартфоне.
2. Включите режим HDR.
3. Направьте камеру на предмет или объект фотосъемки и сделайте снимок.

Телефон автоматически сохраняет в разделе "Фото" сразу две версии изображения: на одном фото имеет эффект HDR, на втором - его нет. Хотим заметить, что смартфон при включенном авто режиме HDR самостоятельно выбирает какую версию снимка отставить, если желаете выключить эту настройку - делайте фото в режиме «HDR вкл.» на своем мобильном устройстве.

HDR на цифровой камере

В режиме расширенного динамического диапазона любят фотографировать фотографы пейзажисты или городской съемки. Единственная проблема, возникающая у фотографа - как снять живописное место без переосвещенности или затемнения деталей. Опять же различные настройки экспозиции не помогают, включаем режим HDR.

С помощью технологии HDR соединяются на одном изображении светлые, средние и темные полутона из серии фотографий. Кстати, добиться такого же результата можно с помощью компьютерных программ, но если функционал вашей камеры позволяет работать с этим режимом - экономьте ваше время на пост обработке отснятого материала.

Для съемки с расширенным динамическим диапазоном нужен штатив. Если его не оказалось под рукой на момент желания сфотографировать эффектный кадр, воспользуйтесь любыми подручными и надежными опорами, подходящие по высоте и снимайте с рук брекетингом фокусировки. Главное добиться, чтобы не было ни малейшего сдвига вашей фотокамеры. Съемка со штатива обеспечивает большую вероятность получить серию снимков с идеальным совпадением кадра. Важно заметить, что часто в какой-то момент съемки в фокусе объектива можно заметить случайных прохожих, насекомых, птиц или животных, портящие идеальную съемку. Не переживайте, вам поможет программная обработка по технологии Ghost Reduction.
Также можно попробовать добиться HDR эффекта во время съемки в формате RAW в два последующих этапа:

• Делаете виртуальную копию изображения, позже работаете со светом на всей серии снимков.
• На полученных изображениях вытягиваете тени и только после этого склеиваете их в единое изображение.

Грамотные склеенные снимки с эффектом HDR смотрятся очень эффектно и привлекают внимание зрителей.

Минусы HDR:

• нельзя снимать движение,
• нельзя получить яркое и насыщенное изображение,
• медленная съемка,
• для съемки в стиле HDR не подходят портретная съемка, вечернее или ночное время, длинная экспозиция, репортаж или стрит съемка, динамика, зимний пейзаж, пасмурная, дождливая погода или съемка тумана.

Техника расширенного динамического диапазона достигается путем кропотливой работы и регулярного изучения возможностей своего фотооборудования. Чтение инструкции к фотоаппарату - это лишь движение от отметки ноль к единице. Регулярная практика, тестирование оборудования, эксперименты и прохождение курса фотографии - первые шаги к успеху.

Что делать, если гонка мегапикселей в смартфонах зашла в тупик, увеличить матрицу не дает тонкий корпус, но хочется получить лучшее качество фото? Можно усовершенствовать оптику, используя высококачественные линзы из стекла, но это дорого и трудно. Можно до идеального оптимизировать железо и софт камеры, но это требует наличия в штате разработчиков виртуозных инженеров и программистов. А можно воспользоваться мощностями современного железа (благо, их сейчас достаточно) и просто добавить новые алгоритмы обработки кадра. Одной из таких опций, встречающихся в смартфонах практически повсеместно, является HDR.

Что такое режим HDR в смартфоне – поможет разобраться наша статья. Также мы попробуем выяснить, в каких ситуациях данная опция окажется полезной, а в каких только испортит кадр.

HDR режим (от англ. High Dynamic Range – высокий динамический диапазон) – это специальный метод съемки фото, в котором камера смартфона последовательно делает несколько кадров с разной выдержкой и экспозицией, для последующего их слияния в одном изображении. Автофокус модуля поочередно концентрируется на участках с разными показателями яркости, контрастности, а также удаленности от объектива.

Сразу после запечатления кадры подвергаются программной обработке. Они накладываются друг на друга, а система анализирует их качество, выбирая за основу наиболее четкие фрагменты. Аналогичные части других кадров используются только для повышения четкости, насыщенности, а также шумоподавления.

Конкретный алгоритм работы HDR зависит от особенностей и уровня его реализации. Самый простой (и наименее эффективный) пример его организации – это когда кадры просто накладываются друг на друга и немного «замыливаются». В наиболее совершенных вариантах последовательно анализируются фрагменты каждого снимка, для выявления наиболее удачных.

Что дает режим HDR в камере

Основное предназначение HDR в камере смартфона – это повышение детализации картинки и ее четкости. К примеру, если при обычной съемке в кадр попадают объекты разного цвета, в разной степени отдаленные от фотографа и имеющие различный уровень света (темные дома и голубое небо – очень распространенная ситуация) – только часть из них окажется в фокусе. Другие предметы окажутся нечеткими, размытыми и совсем не контрастными.

Режим HDR дает возможность поочередно сфокусироваться на каждом из таких участков, чтобы получить максимально возможное качество. Слияние кадров, на одном из которых в фокусе оказался передний план, на другом – задний фон, а на третьем – мелкие детали окружающей обстановки, позволяет объединить все удачные детали в одной фотографии.

Таким образом, при съемке неподвижных объектов со штатива (или просто если крепко держать смартфон) HDR позволяет сделать кадры более четкими и детализированными. Но есть у этого режима и недостатки.

Минусы HDR

• Нельзя снимать движущиеся объекты . Несмотря на то, что камера делает серию снимков с миллисекундными интервалами, за это время объект съемки может переместиться. Как итог – вместо размытого фото машины получится нечеткая полоска, а бегущий человек станет смазанной тенью.
• Не выйдет получить яркий кадр . При съемке серии кадров с разной выдержкой и фокусом – ПО камеры в режиме HDR «усредняет» значения яркости. Если в одиночном режиме можно получить фотографию, на которой основной объект получится насыщенным (пусть и в угоду фону), то в HDR фон будет лучше, но центр – хуже.
• Замедление съемки . Даже самая быстрая камера, которая делает кадр за доли секунды, замедляется во время съемки в HDR. Секундная задержка может играть существенную роль, и иногда лучше быстро сделать серию из 5-10 кадров (такой режим тоже есть почти везде), чем ждать обработки одного снимка.

материал подготовил

Родион Данилов

Обладатели последних моделей смартфонов наверняка видели, что они имеют фотоприложение с поддержкой HDR (High Dynamic Range - высокий динамический диапазон). Более опытные пользователи знают, что такое HDR, но далеко не все понимают, как и в каких случаях эту функцию лучше использовать. В рубрике «Инструкция» мы постараемся прояснить некоторую путаницу и показать, как максимально эффективно использовать HDR при съёмке на мобильник.

Как известно, человеческий глаз может видеть гораздо более «высокий динамический диапазон» сцены, чем какой-либо фотоаппарат, не говоря уже о камере мобильника. Мы одинаково хорошо можем различать мелкие детали тёмного здания на фоне яркого неба и, к примеру, самолёт, пролетающий высоко над ним. Но все мы знаем, что бывает, если сфотографировать здание на телефон: оно окажется слишком тёмным с весьма плохо различимыми деталями.

Фото с экспозицией по небу

Разумеется, мы могли бы попытаться устранить эту проблему, установив экспозицию на самом здании, выделив участок с ним на экране. При этом подходе декор здания виден неплохо, однако небо на фото превратилось в засвеченное, размытое белое пятно.

Фото с экспозицией по зданию

Наша цель - объединить лучшие характеристики двух фотографий, создав одно изображение, в котором и здание, и облака смотрелись бы отлично. Именно это и предлагает технология HDR. Фотографии, сделанные с помощью HDR, по сути представляют собой несколько объединённых снимков, снятых с разной экспозицией.

Дефолтное приложение iPhone для съёмки фото имеет встроенный HDR-функционал. Вы можете включить HDR, нажав на кнопку опции в «камере». Когда HDR-режим включён, iPhone автоматически будет снимать HDR-фото. Обратите внимание, что это занимает больше времени, чем при обычной съёмке.

Однако встроенное приложение iPhone даёт довольно «слабый» результат, и вы сможете делать гораздо более качественные снимки при использовании специальных программ.

Фото, сделанное с помощью Pro HDR на iPhone 5
Фото, сделанное с помощью дефолтного приложения на iPhone 5

Одним из самых популярных и удобных фотоприложений с функцией HDR является Pro HDR (для iOS - 66 руб.; для Android - 61,75 руб.). Однако есть и его бесплатные версии с ограниченным функционалом.

Приложение Pro HDR предлагает два режима: автоматический и мануальный. Если вы выберете Auto, приложение проанализирует сцену, сделает кадр с тёмной экспозицией (с подробными светлыми участками, но с меньшей детализированностью в тени) и светлой экспозицией (с подробными участками в тени, но слабой детализированностью в ярких областях) и совместит два изображения.

Некоторые фотографии могут выглядеть недостаточно естественно. Чтобы придать снимку реализм, используйте пять слайдеров в простой и интуитивно понятной панели настроек. Они позволяют отрегулировать яркость, контрастность, насыщенность, теплоту и оттенки. Автоматический режим вполне подойдёт для большинства ситуаций; мануальный режим необходим только при съёмке самых контрастных сцен.

Интерфейс панели настроек в Pro HDR

Обратите внимание, что HDR-фотографии не всегда выглядят лучше, чем сделанные в стандартом режиме. Старайтесь сохранять как HDR, так и «нормальные» снимки, чтобы затем выбрать самые удачные из них.

Использовать HDR-режим неуместно при съёмках в движении. Из-за того, что при HDR сочетается несколько экспозиций одной и той же сцены; и если эти самые сцены меняются, в итоге вы получите самый непредсказуемый результат. Старайтесь снимать, оперевшись на что-то устойчивое или используя штатив.

HDR-фото, снятое в движении

Что делают производители для улучшения качества фотографий на телефонах? Ответ прост – они добавляют новые алгоритмы обработки кадров, разнообразные эффекты, улучшающие снятое изображение.

Одной из таких опций, использующих мощность современных телефонов, является HDR. В какой ситуации включение данной настройки окажется полезным, а когда негативно скажется на фото. Сегодня мы узнаем, что такое HDR в телефоне.

Что такое HDR?

HDR – технология, которая активно используется уже не первый год, это особая методика съемки, в ходе которой камера смартфона делает несколько снимков с разными характеристиками, чтобы потом соединить их в один. Автофокус поочередно концентрируется на разных участках снимаемого объекта, имеющих различные показатели яркости, контрастности и удаленности от объектива.

Когда снимаются кадры, они обрабатываются в программном режиме. Происходит их наложение друг на друга, анализ качества, в основу кладется самый лучший фрагмент. Элементы других кадров применяются в целях шумоподавления, увеличения насыщенности и четкости.

Самый простой вариант реализации этого режима – когда снимки просто накладывают друг на друга и делают слегка «мыльными». Если камера более совершенна, то ведется последовательный анализ разных фрагментов снимка, подбираются самые удачные.

Какие преимущества у режима HDR?

Главная цель использования такого режима – улучшение четкости и детализации снимка, получаемого в итоге. Если при стандартной съемке в кадр попадают объекты разных цветов, удаленные от фотографа на различное расстояние, по-разному освещенные – в фокусе окажется лишь определенная часть снимка. Все остальное будет размытым, темным и неестественным.

В режиме HDR ваш аппарат поочередно фокусируется на разных участках панорамы для получения наилучшего качества. Применение этого метода позволяет соединить разные элементы с кадров в одной, наиболее удачной фотографии.

Хотя HDR и позволяет добиться большей четкости снимков, у него имеется ряд недостатков.

Недостатки HDR

• Сложно снять объект в движении. Камера делает серию снимков с малыми интервалами, и если цель съемки движется, то качественно запечатлеть ее не получится. Вместо идущего человека на фотографии будет лишь смазанная тень.
• Усредненные параметры. Программное обеспечение телефона при съемке в режиме HDR обладает любопытной особенностью – выравнивает яркость, что в некоторых ситуациях делает фото неестественным.
• Медленная съемка. Камера в таком режиме работает медленнее, снимки обрабатываются подолгу, что тоже относится к минусам.

Теперь вы знаете, что собой представляет HDR на вашем телефоне. Этот режим стоит испытать – с ним вы сможете получить более четкие и детализированные снимки.