Создание Hyper Dynamic Range Images (HDRI)

С момента появления первых светочувствительных материалов фотографы ведут непрекращающуюся битву. По фронтам всех марок аппаратуры идет борьба за улучшение качества картинки. К сожалению, несовершенство технологий пока еще не позволяет камере получить изображение, идентичное тому, что видит фотограф в момент съемки. Одним из главных недостатков современных фоточувствительных материалов (как пленки, так и цифровой матрицы) является недостаточный динамический диапазон. Под этим понятием понимается разница в яркости между самыми светлыми и самыми темными участками кадра.

КАК ЖЕ ТАК?

Человеческий глаз способен воспринимать без искажений разницу яркости в 14 раз (изменение яркости в два раза в фотографии называется «ступенью», то есть динамический диапазон человеческого глаза — 14 ступеней). Современные образцы фотографической пленки могут «увидеть» примерно в два раза меньше, то есть передать без потерь разницу яркостей в 5-7 ступеней. С матрицами цифровых фотоаппаратов дело обстоит еще хуже, для них пределом пока является 4-5 ступеней. Таким образом, на цифровой снимок в силу технических ограничений попадет в два-три раза меньше информации, чем видит человек в момент съемки.

С примерами такого поведения цифровых камер наверняка сталкивался каждый фотограф. Например, комната с окном, за которым ярко светит солнце. На снимке мы получаем либо темную комнату с пейзажем за окном, либо видим интерьер комнаты, а вместо окна — прямоугольник, залитый ярким светом. Аналогичную картину мы получаем, когда фотографируем пейзажи: на снимке прорисовано либо небо с облаками, либо все то, что на земле.

Однако недостаток динамического диапазона может быть побежден с помощью технологий от создателей трехмерной графики и компьютерных игр. Именно разработчикам игр мы обязаны появлению технологии HDRI (Hyper Dynamic Range Images — изображения с увеличенным динамическим диапазоном). Изначально технология разрабатывалась для реалистичного моделирования освещения в компьютерных играх и 3D-сценах. В фотографии же эта технология прижилась именно как средство борьбы с недостаточным динамическим диапазоном матриц.

КАК ЭТО РАБОТАЕТ?

Поскольку в одном кадре не содержится достаточного количества информации для реалистичного отображения того, что было на снимке, для построения изображения используется несколько кадров, снятых с разной экспозицией. Этот процесс называется «сборкой HDR». Для «склейки» используются сложные математические алгоритмы, основная задача которых — найти в кадре «выбитые» (переосвещенные) или «проваленные» (недоосвещенные) участки и заменить их на более качественные фрагменты из других кадров. Теоретически для получения HDR-изображения требуется как минимум два кадра, на одном из них должны быть хорошо прорисованы светлые участки картинки, а на другом — темные.

На практике же для получения хорошего результата необходимо минимум три кадра. Один из них должен быть нормально экспонирован, из него будут взяты фрагменты со средней освещенностью, другой должен быть недоэкспонирован — «темный» кадр, из которого заимствуются детали на ярких фрагментах кадра, а третий должен быть переэкспонирован — «слишком светлый» кадр с максимумом деталей в темных участках кадра. Для повышения качества HDR-изображения используют и большее количество недоэкспонированных и переэкспонированных кадров. Это несколько усложняет процесс сборки, но позволяет получить лучший результат.

ТЕХНИКА СЪЕМКИ

Если в вашем распоряжении имеется цифровой фотоаппарат, поддерживающий съемку в формате RAW (см. тематическую статью в прошлом номере журнала, мы предполагаем, что она прочитана и понята), достаточно сделать один кадр с нормальной экспозицией, сохранив его в этом формате. Остальные кадры можно будет получить при помощи манипуляций в RAW-редакторе. Используйте минимальную чувствительность матрицы, потому что увеличение экспозиции в RAW, снятых с большими значениями ISO, приводит к лавинообразному росту шумов.

Если же в руках есть только цифровая мыльница, которая не умеет снимать в формате RAW, задача несколько усложняется. Камеру необходимо установить на штатив (чтобы все кадры получились идентичными), и сделать несколько снимков. Если в фотоаппарате есть ручной режим экспозамера, то для установки экспозиции лучше воспользоваться им. Если ручного режима нет, можно воспользоваться функцией экспосдвига, задав шаг экспозиции в ступеньку-полторы. В случае если на улице ветрено или съемка проходит в оживленном месте, придется сделать значительно больше кадров, чтобы облегчить дальнейшее «вырезание» посторонних предметов типа людей, машин и прочих движущихся предметов. По личному опыту могу сказать, что съемка для HDR цифровой мыльницей — занятие достаточно нетривиальное, и требует некоторого навыка. Проще говоря, хлопот не оберешься.

ОБРАБОТКА

При работе с форматом RAW мы имеем широчайшие возможности для обработки полученных файлов. Одной из возможностей мы и воспользуемся для получения заготовок для дальнейшей сборки HDR. Для этого нужно открыть RAW-файл и экспортировать один кадр с нормальной экспозицией, один недодержанный и один передержанный кадр. При помощи Adobe Photoshop это можно сделать следующим образом. Открываем RAW-файл (File -> Open или Ctrl-O), экспортируем его без изменений, после чего сохраняем его в формате JPEG или TIF. Затем снова открываем исходный RAW-файл, при помощи движка Exposure добиваемся нужной нам осветленности либо затемненности. Движение движка в сторону «–» затемняет кадр, в сторону «+» — осветляет его. [1]

Работа с RAW в Adobe Photoshop [1]

Теперь нам нужно сохранить его под другим именем, а затем снова открыть оригинальный файл, чтобы совершить с ним прямо противоположные действия, то есть если в первом случае мы затемняли кадр, то во втором нам нужно его осветлить, и наоборот. Запомните значения Exposure, которые применялись при экспорте файлов, они нам еще пригодятся. Таким образом мы получаем три кадра, из которых можно собирать HDR.

Те же самые действия можно совершить в любом другом редакторе RAW-файлов. Например, Capture One Pro позволяет совершить все те же действия гораздо быстрее и удобнее. Действия в нем аналогичны действиям в фотошопе, однако Capture One делает всю черную работу самостоятельно. [2]

Работа с RAW в С1 Pro [2]

При экспорте заготовок для сборки будьте внимательны, величины недодержки и передержки зависят от характера кадра и выбираются каждый раз по-новому, никаких стандартных значений нет. Единственное общее правило, которое железно работает, состоит в том, что на недодержанном кадре должно быть максимум деталей в светлых участках, а на передержанном — максимум в темных. Однако если для этого недостаточно плюс-минус двух ступеней, картинку можно смело откладывать в сторону — качественный HDR из нее собрать не получится.

СБОРКА HDR

Для сборки HDR существует множество программ. Adobe Photoshop тоже умеет собирать HDR, однако встроенный в него «сборщик» не отличается широтой настроек. Но с его помощью тоже можно получить неплохой результат.

Открываем в Photoshop все три файла, полученные на предыдущем этапе. Затем выбираем пункт меню File -> Automate -> Merge to HDR и нажимаем кнопку «Add open files». В случае если съемка производилась в RAW с дальнейшим экспортом, можно убрать галочку с пункта «Attempt to automatically align source images». Если съемка производилась без применения RAW, то галочку лучше оставить, Photoshop попытается совместить отличающиеся части кадров автоматически, т.е. убрать мелкие огрехи, неизбежные при съемке несколькими кадрами, например качающиеся на ветру ветки и другие мелкие детали.

После нажатия кнопки OK откроется новый диалог, в котором нам пригодятся значения экспозиции, которые мы запомнили во время экспорта или съемки. [3]

Сборка HDR в Adobe Photoshop [3]

В поле EV необходимо вписать нужные значения для каждого кадра. К сожалению, Photoshop не понимает отрицательных значений экспозиции, так что придется немного схитрить: для самого темного кадра впишем «0», а для более светлых введем количество ступеней, на которое значение экспозиции отличается от самого темного кадра. То есть если мы сделали три кадра со значениями –2/0/+2, то нужно ввести, соответственно, 0/2/4. После этого нажимаем OK и получаем практически готовое HDR-изображение. Единственная возможность что-то изменить в полученной картинке — это покрутить движок «Set White Point Preview». Некоторые манипуляции с этим движком, вероятно, понадобятся в любом случае: автоматика есть автоматика, и она часто ошибается. [4]

Рихтовка HDR в Adobe Photoshop [4]

Для получения более интересных результатов лучше воспользоваться специальным программным обеспечением. Самая популярная программа для сборки HDR — это Photomatix. Взять ее бесплатный вариант можно на нашем диске. Там же можно купить ее профессиональный вариант Photomatix Pro. Программа предназначена исключительно для сборки HDR, поэтому отличается аскетичным интерфейсом, но в то же время чрезвычайно богата возможностями для применения по своему основному назначению.

РАБОТА С PHOTOMATIX

Сборка HDR в программе Photomatix состоит из двух частей. Первая часть рутинная и не требует никакого навыка, за исключением умения нажать нужные кнопочки в правильной последовательности. Вторая часть практически не зависит от навыка нажимания на кнопочки, и представляет собой чисто творческую работу. Первая часть работы настолько проста, что мы не будем заострять на ней особого внимания. Надо всего-то открыть (File -> Open, или Ctrl-O) сделанные заранее заготовки, а затем выбрать в меню пункт HDR -> Generate. Программа спросит, какие изображения использовать для генерации HDR, после чего нужно будет расставить нужные цифры в значениях экспокоррекции. В отличие от Photoshop, Photomatix понимает знаки «–» в этих значениях, и никаких вычислений тут производить не надо. Более того, в большинстве случаев Photomatix удается самостоятельно определить правильные значения экспозиции, но это происходит не всегда, и целиком полагаться на автоматику не стоит. [5] [6]

Выбор файлов для сборки в Photomatix [5]

Установка значений экспокоррекции в Photomatix [6]

В следующем окне, которое нам покажет Photomatix, от нас потребуется указать технические детали, которые нужны в тех случаях, если заготовки для HDR были получены не из RAW. Если заготовки были получены из RAW, то смело убираем галочку с пункта «Align source images before generating HDR» и нажимаем ОК. Если же съемка производилась не в RAW-формат, да еще и в сложных условиях, то эту галочку убирать не нужно, более того, нужно включить опцию «Attempt to remove ghosts (moving objects/people)».При включении данной опции программа попробует самостоятельно удалить с картинки «призраков», то есть те самые технические огрехи, которые неизбежно обеспечивает съемка заготовок разными кадрами. [7]

Опции сборки HDR в Photomatix [7]

В любом случае после нажатия OK на последнем диалоговом окне компьютер задумается. Сборка HDR — небыстрый процесс, в зависимости от размеров и количества файлов он может продолжаться от нескольких десятков секунд до нескольких минут. Вы не пропустите момент — собранный HDR появится на экране. Не торопитесь хвататься за сердце и ругать производителей глюкавого программного обеспечения. Появившаяся картинка — всего лишь полуфабрикат, дальнейшая работа с ней и есть вторая часть получения HDR, о которой говорилось раньше. Называется она Tone Mapping.

Чтобы получить из полуфабриката красивый HDR, нажимаем пункт меню HDR -> Tone Mapping и приступаем к творческой части. Перед нами открывается диалог со множеством движков и кнопочек. Попробуем разобраться, для чего они нужны и какие функции выполняют. [8]

Tone Mapping в Photomatix

  • Method (метод) — позволяет выбрать алгоритм сборки HDR. Details Enhancer (улучшение детализации) — самый часто применяемый метод сборки. Имеет массу настроек и позволяет добиться лучшего результата. Другой метод — Tonal Compression (тональная компрессия) — просто расширяет динамический диапазон снимка, не заботясь об улучшении деталей, поэтому его практическое применение мы рассматривать не будем.
  • Output Depth 8 bit/16 bit — регулирует количество цветов и полутонов в получаемом изображении. Из соображений качества лучше выставить 16 bit.
  • Strength (интенсивность) — регулирует степень интенсивности сборки. То есть чем правее положение этого движка, тем сильнее будет применяться эффект HDR для сборки картинки. Визуальный эффект, на который оказывает влияние движок, — общая контрастность снимка. Не стоит увлекаться выкручиванием движка до упора вправо: часто картинка начинает хорошо смотреться задолго до того, как движок окажется в крайне правом положении.
  • Color Saturation (цветовая насыщенность) — регулирует насыщенность цветов.
  • Light Smoothing (сглаживание света) — очень важный движок. Основная часть ошибок начинающих любителей HDR состоит именно в неправильном использовании этого движка. В большинстве случаев его положение должно быть больше нуля. Насколько больше — зависит от конкретной картинки: иногда бывает достаточно единички, иногда приходится ставить и двойку.
  • Luminosity (освещенность) — меняет освещенность картинки. Сами авторы программы объясняют действие этого движка как «контролирует компрессию градиентной шкалы, действуя через регулировку уровня глобальной освещенности». Не удивляйтесь, эта фраза является загадкой для большинства смертных. Возможно, этот движок действительно совершает какие-то действия, кроме изменения освещенности картинки, однако эти эффекты настолько незаметны, что в расчет их принимать не стоит.
  • Micro-contrast (контраст деталей) — регулирует количество мелких деталей на картинке. Чрезмерное увлечение этим движком тоже может привести к плачевным результатам.
  • Micro-smoothing (сглаживание деталей) — регулирует сглаживание мелких деталей. Практическое применение имеет в основном в части борьбы с шумами. Также бывает полезен, если картинке больше подходит приятная «мягкость» и не нужна звенящая резкость.
  • White Clip / Black Clip (ограничитель белого/ограничитель черного) — регулирует положение точки черного и точки белого на гистограмме изображения.
  • Settings (установки) — позволяют сохранять и загружать установки движков. Кнопка Default (установки по умолчанию) позволяет сбросить все значения на установки по умолчанию.
  • Preview Size (размер превью) — регулирует размер превью. Для большего удобства лучше выставить максимальное значение. Не стоит забывать о том, что щелчок мышью по любой части превью покажет этот фрагмент картинки в масштабе 100%.

После установки всех движков в нужные для них положения нажимаем ОК и сохраняем шедевр.

Кроме вышеописанных действий, Photomatix способен еще очень на многое. Например, он умеет работать напрямую с RAW-файлом. Однако результаты такой работы чаще всего плачевнее, чем эффект от работы со множеством JPEG-файлов, экспортированных с разной экспозицией из RAW-файла. Также он умеет производить пакетную сборку HDR и имеет множество других возможностей, облегчающих работу с HDR. Мы не будем подробно останавливаться на тщательном рассмотрении этих возможностей, чтобы не отвлекаться от главного — навыка сборки HDR-изображений.

А ТЕПЕРЬ — СЛАЙДЫ!

После освоения теоретической части перейдем к части практической. Разберем нюансы сборки нескольких картинок. В примерах будут даны исключительно практические рекомендации и показаны некоторые хитрости, так что если вы путаетесь в кнопках и последовательности действий, лучше еще раз перечитать теоретическую часть статьи для закрепления навыка, а потом уже переходить к практике.

ПРИМЕР 1

Сначала попробуем разобраться с картинкой из предыдущей статьи про RAW. Она проста и не представляет особой художественной ценности, но как пример подходит идеально. [9]

Для получения HDR было экспортировано четыре кадра: –1 ступень, 0, +1, +2. Два «светлых» файла были взяты потому, что нижняя часть картинки сильно затемнена, и на ней присутствуют детали, которые плохо видны даже при экспокоррекции +1. Таким образом, у нас получается достаточное количество информации для сборки, поэтому не жадничаем с параметром Strength, смело устанавливаем его в максимальное значение. Однако в нижней части снимка даже при избытке деталей маловато информации о цветах, так что крутим движок Saturation подальше вправо. На получившейся картинке этот движок установлен на деление «70». Для придания реалистичности картинке движок Light Smoothing можно сдвинуть до упора вправо на деление +2, для подчеркивания эффекта HDR его можно оставить в положении +1. Получающийся кадр выходит достаточно светлым, поэтому дополнительно осветлять его не надо, можно даже немного затемнить, так что с Luminosity лучше не играть, а оставить ее в положении –2 или –3. Micro-contrast устанавливаем в максимально правое положение, на значение +2. При увеличении Micro-smoothing картинка начинает терять контраст, так что оставим его в положении +2. White Clip лучше всего установить в районе 0,5%, а вот Black Clip можно прикрутить. Поворот этого движка влево будет добавлять картинке реалистичности, а поворот вправо — драматизма. [10]

Кадры для сборки HDR [9]

Готовый HDR [10]

ПРИМЕР 2

Яркое небо и фасад дворца, лежащий в глубокой тени. В обычной ситуации надо выбирать что-то одно — либо небо с облаками, либо фасад. Однако в нашем случае ситуация поправима. Перепады яркостей очень сильны, поэтому придется сделать пять файлов с шагом в одну ступень: от –2 ступеней до +2. [11]

Теперь с яркостями у нас все в порядке, наверняка Photomatix сможет собрать из них что-нибудь приятное глазу. Благодаря избыточности информации можно не выкручивать Strength на максимум, а ограничиться значением в районе 90. С цветами на этой картинке тоже все хорошо, поэтому значения 50 параметра Saturation вполне хватит. На исходной картинке освещение присутствует в виде рассеянного и отраженного света, и нет резких теней и контрастов, поэтому Light Smoothing дает наилучший результат в положении +2. С Luminosity придется повозиться, потому как картинка неравномерна по яркости, однако середина шкалы оказалась той самой «золотой серединой» — движок установлен в положение «около нуля». Micro-contrast аналогично предыдущему примеру устанавливаем в положение +2, а вот аналогичная Micro-smoothing здесь уже не годится, ее лучше подкрутить до отметки 10. Картинку лучше сделать немного поярче, так что White Clip устанавливаем на отметку 0,7-0,8%, а Black Clip оставляем на минимальном значении. [12]

Кадры для сборки HDR [11]

Готовый HDR [12]

ПРИМЕР 3

Перейдем к более сложным примерам. Попробуем сделать HDR из ночных съемок. При съемках ночью специфика освещенности немного другая, и задача HDR — отобразить совсем другие детали. Приведенный в этом примере снимок снимался со штатива, выдержка порядка двух минут на диафрагме 8. Наша задача — «достать из сумрака» слабоосвещенные объекты, по возможности без потерь качества. Благодаря ярким фонарям и множеству малоосвещенных фрагментов эта задача усложняется. Делаем пять кадров на экспозиции –2, –1, 0, +1, +2. [13]

С помощью самых темных кадров мы постараемся «пригасить» яркие фонари (насколько это возможно), а с помощью ярких — «вытянуть» из темноты то, что в ней скрыто. Информации у нас заведомо меньше, чем на кадрах, сделанных днем, к тому же в случае сборки HDR из ночной съемки добавляется еще одна проблема — шумы. С шумами можно бороться разными способами, но лучше бороться с корнем проблемы — при «проявке» стараться подбирать экспозицию так, чтобы шумы проявлялись как можно меньше.

Итак, не будем увлекаться параметром Strength, нам совсем не нужна излишняя контрастность, которую ведет за собой крайне правое положение этого движка. Остановимся на делениях в районе 90, или даже меньше (на приведенной картинке выставлена цифра 87). Цвета на ночных снимках всегда бледноваты, так что не будем жалеть Color Saturation и дадим цветам заиграть выставлением этого движка на деление 70-75. Для придания драматизма и сюрреалистичности можно прикрутить движок Light Smoothing до нуля, но это дело вкуса, так что я остановился на традиционной отметке +2. Поскольку картинка изначально темная, параметр Luminosity лучше не жалеть, но и не увлекаться. Значения от нуля до +10 вполне приемлемы. Micro-contrast остается на своей традиционной отметке — +2, а вот Micro-smoothing лучше подкрутить вправо до значения 15-20 (в данном случае это 18). White Clip лучше не трогать, тут белого почти нет, значения, близкие к 0, подойдут лучше всего, а вот с Black Clip придется повозиться. Картинку лучше осветлить, так что двигаем этот движок вправо, пока детали в темных участках кадра не начнут явственно просматриваться. Примерно на середине шкалы можно остановиться. Ну вот, так кадр смотрится совсем по-другому.

Кадры для сборки HDR [13]

Готовый HDR [14]

ПРИМЕР 4

Следующий пример — сцена без естественных источников освещения. Традиционно, было сделано пять кадров с шагом в одну ступень (–2, –1, 0, +1, +2), хотя в этом случае вполне было бы достаточно трех. Однако не будем жадничать, избыточность информации всегда улучшает качество конечного результата. [15]

Итак, приступаем к сборке. В отличие от естественного света, искусственный свет намного слабее, и не дает таких резких перепадов в яркости. Поэтому лучше не ставить параметр Strength на максимум. Зачастую бывает достаточно средних значений, или значений, чуть больше средних. На этой картинке Strength был установлен в значение 62. Color Saturation при таком освещении и цветах в кадре не играет особой роли. Поэтому куда повернуть движок — дело вкуса. Я остановился на значении 40. Сцены с полностью искусственным освещением — единственный пример, в котором положение движка Light Smoothing имеет значение и может быть отличным от 1 и 2. Драматизм, создаваемый движком Luminosity, на этой картинке смотрится вполне естественно, так что можно не скупиться и поставить его в положение 6-7. До максимума его доводить не стоит, иначе картинка теряет контраст, который очень важен из-за богатой фактуры стен и пола. Чтобы не потерять эти фактуры, ставим Micro-contrast в положение, близкое к максимальному, или максимальное, Micro-smoothing убираем до минимума. White Clip и Black Clip выкручиваем до упора вправо. Теперь на картинке не хватает только хорошо текстурированных трехмерных фигурок монстров.

Кадры для сборки HDR [15]

Готовый HDR [16]

ПРИМЕР 5

Рассмотрим еще один пример ночной съемки. Съемка также производилась со штатива, с выдержкой 8 секунд. В отличие от предыдущих примеров, в данном случае было сделано только 4 промежуточных кадра (–1, –2, 0, +1). [17]

Это объясняется тем, что при экспокоррекции выше +1 ступени наиболее значимые детали в кадре (мост и храм) становятся нечитаемыми, в то время как темные участки кадра не улучшаются. Выкручиваем Strength на максимум, Saturation умеренно увеличиваем примерно до значения 60-65. Light Smoothing ставим на максимум, Luminosity оставляем на нуле. Добавляем контрастности в деталях при помощи движения вправо движка Micro-contrast, а размытие деталей в лице Micro-smoothing убираем на минимум. Движком Black Clip добиваемся хорошей детализации в области теней (в данном случае потребовалось значение 1,9%), и чуть-чуть сдвигаем вправо от нуля движок White Clip.

Кадры для сборки HDR [17]

Готовый HDR [18]

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Как уже говорилось в предыдущих статьях, посвященных обработке цифровых фотографий, лучшая обработка — это та обработка, которой не заметно. Этот принцип верен и для HDR. Главная цель HDR — придать картинке художественный эффект, а не показать, что ее автор освоил последовательность несложных действий в программе Photomatix. Умение правильно выставить движки достигается только посредством некоторой практики, так что старайтесь, но не увлекайтесь. Помните о чувстве меры.

НА ДИСКЕ

Photomatix

Примеры изображений из статьи






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2019 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.