Динамический диапазон фотографии и способы его расширения. Видеокамеры с широким динамическим диапазоном
Как известно, широкий динамический диапазон - один из главных элементов кинематографического изображения.
Так сложилось потому, что большинство из нас, осознанно или нет, воспринимает определение «кинематографичный» как синоним «снятый на пленку». Пленочные кадры традиционно обладали более широким динамическим диапазоном, чем цифровые изображения. За исключением обращаемых фотоматериалов, но это совсем другая история.
До определенного момента, когда камеры, вроде , доказали, что широкий динамический диапазон возможен и при цифровой съемке, она ассоциировалась у нас с материалом низкого качества со множеством артефактов, в том числе и на ярких участках кадра.
За пять лет многое изменилось. Теперь меньше, чем за тысячу долларов, мы можем купить модели (например, ), демонстрирующие динамический диапазон, не сильно уступающий пленочному. Это дало режиссерам малобюджетного кино больше свободы, ведь они всегда стремились к качественному изображению, но у них просто не было денег на пленку.
Но одновременно у явления появились побочные эффекты.
В условиях, когда на динамический диапазон делают большой акцент, многие боятся жертвовать им на цветокоррекции, даже если речь идет об определенном стиле.
Вероятнее всего, это последствия подхода производителей камер к их маркетинговым кампаниям, которые вдолбили людям в голову, что широкий динамический диапазон равняется .
Но это не совсем так.
Конечно, при съемке важно сохранять как можно больше цветов, но вовсе не обязательно их все оставлять на постпродакшне. Наоборот, подобное стремление может дать результат, прямо противоположный кинематографическому.
Фильм - это не только то, что вы видите. Это еще и то, что от вас скрыто.
Часто высококонтрастное изображение с уменьшенным динамическим диапазоном лучше запоминается зрителю, обращает на себя внимание. Если вы видите каждую деталь на темных и светлых участках, пространства для воображения уже не остается. Часто такие кадры выглядят искусственно и неестественно. Или, что еще хуже, скучно.
Посмотрите на два снимка, которые я сделал на в RAW. Первое я отредактировал таким образом, чтобы на нем сохранился весь динамический диапазон. Второе же я стремился сделать интереснее, пусть даже это стоило мне многих деталей изображения.
Конечно, все это дело вкуса, но я всегда выберу второе. Гораздо интереснее, когда ты не видишь сразу все и используешь динамический диапазон - или его нехватку - чтобы погрузить зрителя в кадр.
По аналогии вспомним глубину резкости.
В некоторых случаях отлично работает большая глубина резкости (зритель получает возможность одинаково четко воспринимать изображение целиком), но чаще выборочный фокус все же предпочтительнее, так как помогает направить взгляд к действительно важной части кадра. Это гораздо ближе к человеческому восприятию.
Многие режиссеры и операторы понимают это, однако далеко не все работают с динамическим диапазоном по той же логике.
Возможно, переизбыток широкого динамического диапазона в современном кинематографе привел к тому, что многие начали пытаться его сохранить во что бы то ни стало. Они буквально помешаны на том, чтобы технически передать все детали в тенях и светлых участках, забывая самый главный вопрос: «Как зритель воспримет это изображение?».
Часто при просмотре современных фильмов возникает ощущение, что перед тобой - необработанный материал со съемок. Все потому, что авторы используют контраст с осторожностью, чтобы не повредить динамическому диапазону, и в результате получают плоское изображение.
Это не значит, что подобный стиль не имеет права на существование. При выборе эстетической составляющей нет верных или неверных решений. Однако все они должны в первую очередь служить истории.
Спросите себя: передает ли подобное плоское изображение нужную вам атмосферу? Если да - отлично. Если нет - не пытайтесь продемонстрировать максимальный динамический диапазон просто потому, что ваша камера на это способна. Да, это важное качество сенсора современных камер, и оно не раз влияло на мой выбор при покупке. Но в первую очередь это нужно для того, чтобы на постпродакшне у меня был выбор.
Допустим, я собираюсь провести тщательную цветокоррекцию. Это значит, что изображение с широким динамическим диапазоном позволит мне оставить именно те цвета и детали, которые я хочу видеть в результате. Даже если в финальном материале будут непроглядные тени и засвеченные участки, которые я мог бы заснять даже на камеру с восемью ступенями, я все равно предпочту 13 или 14, чтобы поэкспериментировать.
Все дело в выборе.
В качестве заключения скажу вот что. Хорошее кино рождается из интересных решений. Не позволяйте производителям камер указывать вам, что такое кинематографичное изображение. Прислушивайтесь к себе и решайте сами, что вы считаете для себя привлекательным. Если вам нравится плоское изображение - отлично. Но не менее интересным может быть и кадр с небольшим динамическим диапазоном, особенно если того требует история.
Динамический диапазон в фотографии описывает соотношение между максимальной и минимальной измеримой интенсивностью света (белым и чёрным, соответственно). В природе не существует абсолютно белого или чёрного - только различные степени интенсивности источника света и отражательной способности предмета. В силу этого концепция динамического диапазона усложняется и зависит от того, описываете ли вы записывающий прибор (такой как камера или сканер), воспроизводящий (такой как отпечаток или дисплей компьютера) или собственно предмет.
Как и при управлении цветом, каждое устройство в приведенной выше цепи передачи изображения имеет свой собственный динамический диапазон. В отпечатках и дисплеях ничто не может стать ярче, чем белизна бумаги или максимальная интенсивность пикселя, соответственно. По сути, ещё один прибор, который не был упомянут выше, это наши глаза, у которых тоже есть свой собственный динамический диапазон. Передача информации из изображения между устройствами таким образом может повлиять на его воспроизведение. Следовательно, концепция динамического диапазона полезна для относительного сравнения исходной сцены, вашей камеры и изображения на вашем экране или на отпечатке.
Влияние света: освещённость и отражение
Сцены с высокими вариациями яркостей отражённого света, например, содержащие чёрные объекты вдобавок к сильным отражениям, могут в действительности иметь более широкий динамический диапазон, чем сцены с большой вариативностью падающего света. В любом из этих случаев фотографии могут запросто превысить динамический диапазон вашей камеры, особенно если не следить за экспозицией.
Точное измерение интенсивности света, или освещённости, следовательно, является критическим для оценки динамического диапазона. Здесь мы используем термин «освещённость», чтобы определить исключительно падающий свет. Как освещённость, так и яркость обычно измеряются в канделах на квадратный метр (кд/м 2). Приблизительные значения для часто встречающихся источников освещения приведены ниже.
Здесь мы видим, что возможны большие вариации в падающем свете, поскольку вышеприведенная диаграмма отградуирована в степенях десяти. Если сцена неравномерно освещена как прямым, так и рассеянным солнечным светом, одно это может невероятно расширить динамический диапазон сцены (как видно из примера с закатом в каньоне с частично освещённой скалой).
Цифровые камеры
Несмотря на то, что физический смысл динамического диапазона в реальном мире - это всего лишь соотношение между наиболее и наименее освещёнными участками (контраст), его определение становится более сложным при описании измерительных приборов, таких как цифровые камеры и сканеры. Вспомним из статьи о сенсорах цифровых камер , что свет сохраняется каждым пикселем в своего рода термосе. Размер каждого такого термоса, в дополнение к тому как оценивается его содержимое, и определяет динамический диапазон цифровой камеры.
Фотопиксели удерживают фотоны, как термосы сохраняют воду. Следовательно, если термос переполняется, вода выливается наружу. Переполненный фотопиксель называют насыщенным, и он неспособен распознать дальнейшее поступление фотонов - тем самым определяя уровень белого камеры. Для идеальной камеры её контраст в таком случае определялся бы числом фотонов, которое может быть накоплено каждым из фотопикселей, поделенным на минимальную измеримую интенсивность света (один фотон). Если в пикселе может сохраниться 1000 фотонов, контрастность будет 1000:1. Поскольку ячейка большего размера может накопить больше фотонов, у цифровых зеркальных камер динамический диапазон обычно больше, чем у компактных камер (в силу большего размера пикселей).
Примечание: в некоторых цифровых камерах существует дополнительная настройка низкого ISO, которая снижает шум, но также и сужает динамический диапазон. Это происходит потому, что такая настройка в действительности переэкспонирует изображения на одну ступень и впоследствии обрезает яркости - увеличивая таким способом светосигнал. Примером могут служить многие камеры Canon, которые имеют возможность снимать в ISO 50 (ниже обычного ISO 100).
В действительности потребительские камеры не могут подсчитать фотоны. Динамический диапазон ограничен наиболее тёмным тоном, для которого более невозможно различить текстуру - его называют уровнем чёрного. Уровень чёрного ограничен тем, насколько точно можно измерить сигнал в каждом фотопикселе и, следовательно, ограничен снизу уровнем шума . В результате динамический диапазон как правило увеличивается при снижении числа ISO, а также у камер с меньшей погрешностью измерения .
Примечание: даже если бы фотопиксель мог подсчитать отдельные фотоны, подсчёт тем не менее был бы ограничен фотонным шумом. Фотонный шум создаётся статистическими колебаниями и представляет теоретический минимум шума. Итоговый шум является суммой фотонного шума и погрешности считывания.
В целом, динамический диапазон цифровой камеры таким образом может быть описан как соотношение между максимальной (при насыщении пикселя) и минимальной (на уровне погрешности считывания) измеримой интенсивностью света. Наиболее распространённой единицей измерения динамического диапазона цифровых камер является f-ступень, которая описывает разницу в освещённости в степенях числа 2. Контраст 1024:1 в таком случае может быть также описан как динамический диапазон из 10 f-ступеней (поскольку 2 10 = 1024).В зависимости от применения, каждая f-ступень может быть также описана как «зона» или «eV».
Сканеры
Сканеры оцениваются по тому же соотношению насыщенности и шума, как и динамический диапазон цифровых камер, за исключением того, что они описываются в терминах плотности (D). Это удобно, поскольку концептуально аналогично тому, как пигменты создают цвет на отпечатке, как показано ниже.
Общий динамический диапазон в терминах плотности таким образом выглядит как разница между максимальной (D max) и минимальной (D min) плотностями пигмента. В отличие от степеней 2 для f-ступеней, плотность измеряется в степенях 10 (так же, как и шкала Рихтера для землетрясений). Таким образом, плотность 3.0 представляет контраст 1000:1 (поскольку 10 3.0 = 1000).
| Исходный динамический диапазон |
|
|---|---|
| Динамический диапазон сканера |
Вместо указания диапазона плотности производители сканеров обычно указывают только значение D max , поскольку D max - D min обычно приблизительно равно D max . Это потому, что в отличие от цифровых камер, сканер контролирует свой источник света, гарантируя минимальную засветку.
Для высокой плотности пигмента к сканерам применимы те же ограничения по шуму, что и для цифровых камер (поскольку оба они используют массив фотопикселей для измерения). Таким образом, измеримая D max тоже определяется шумом, присутствующим в процессе считывания светосигнала.
Сравнение
Динамический диапазон варьируется настолько широко, что его часто измеряют логарифмической шкалой, аналогично тому как крайне различные интенсивности землетрясений измеряются одной шкалой Рихтера. Здесь приведен максимальный измеримый (или воспроизводимый) динамический диапазон для различных устройств в любых предпочитаемых единицах (f-ступени, плотность и соотношение контраста). Наведите курсор на каждый из вариантов, чтобы их сравнить.
| Выберите тип диапазона: | |||
|---|---|---|---|
| Печать | Сканеры | Цифровые камеры | Мониторы |
Обратите внимание на огромную разницу между воспроизводимым динамическим диапазоном печати и измеримым сканерами и цифровыми камерами. Сравнивая с реальным миром, это разница между примерно тремя f-ступенями в облачный день с практически ровным отражённым светом и 12 и более f-ступенями в солнечный день с высококонтрастным отражённым светом.
Использовать вышеуказанные цифры следует с осторожностью: в действительности динамический диапазон отпечатков и мониторов сильно зависит от условий освещения. Отпечатки при неверном освещении могут не показать свой полный динамический диапазон, тогда как мониторы требуют практически полной темноты, чтобы реализовать свой потенциал - особенно плазменные экраны. Наконец, все эти цифры являются всего лишь грубыми приближениями; реальные значения будут зависеть от наработки прибора или возраста отпечатка, поколения модели, ценового диапазона и т.д.
Учтите, что контрастность мониторов зачастую сильно завышена , поскольку для них не существует стандарта производителя. Контрастность свыше 500:1 зачастую является результатом очень тёмной чёрной точки, а не более яркой белой. В связи с этим нужно уделять внимание как контрастности, так и яркости. Высокая контрастность без сопутствующей высокой яркости может быть полностью сведена на нет даже рассеянным светом от свечи.
Человеческий глаз
Человеческий глаз может в действительности воспринимать более широкий динамический диапазон, чем это обычно возможно для камеры. Если учитывать ситуации, в которых наш зрачок расширяется и сужается, адаптируясь к изменению света , наши глаза способны видеть в диапазоне величиной почти 24 f-ступеней.
 |
С другой стороны, для корректного сравнения с одним снимком (при постоянной диафрагме, выдержке и ISO) мы можем рассматривать только мгновенный динамический диапазон (при неизменной ширине зрачка). Для полной аналогии нужно смотреть в одну точку сцены, дать глазам адаптироваться и не смотреть при этом ни на что другое. В этом случае существует большая несогласованность, поскольку чувствительность и динамический диапазон наших глаз меняется в зависимости от яркости и контраста. Наиболее вероятным будет диапазон из 10-14 f-ступеней.
Проблема этих чисел в том, что наши глаза исключительно адаптивны. Для ситуаций исключительно неяркого звёздного света (когда наши глаза используют палочки для ночного видения) они достигают даже более широких мгновенных динамических диапазонов (см. «Цветовое восприятие человеческого глаза »).
Глубина цветности и измерение динамического диапазона
Даже если бы чья-то камера могла охватить большую часть динамического диапазона, точность, с которой измерения света преобразуются в цифры, может ограничить применимый динамический диапазон. Рабочая лошадка, которая занимается преобразованием непрерывных результатов измерений в дискретные числовые значения, называется аналогово-цифровым преобразователем (АЦП). Точность АЦП может быть описана в терминах разрядности, аналогично разрядности цифровых изображений , хотя следует помнить о том, что эти концепции неявляются взаимозаменяемыми. АЦП создаёт значения, которые хранятся в файле формата RAW .
Примечание: вышеприведенные значения отражают только точность АЦП и не должны
использоваться для интерпретации результатов для 8 и 16-битных файлов изображений.
Далее, для всех значений показан теоретический максимум, как если бы шум отсутствовал.
Наконец, эти цифры справедливы только для линейных АЦП, а разрядность
нелинейных АЦП необязательно коррелирует с динамическим диапазоном.
В качестве примера, 10 бит глубины цветности преобразуются в диапазон возможных яркостей 0-1023 (поскольку 2 10 = 1024 уровня). Предполагая, что каждое значение на выходе АЦП пропорционально актуальной яркости изображения (то есть, удвоение значения пикселя означает удвоение яркости), 10-битная разрядность может обеспечить контрастность не более 1024:1.
Большинство цифровых камер используют АЦП с разрядностью от 10 до 14 бит, так что их теоретически достижимый максимальный динамический диапазон составляет 10-14 ступеней. Однако такая высокая разрядность всего лишь помогает минимизировать постеризацию изображения , поскольку общий динамический диапазон обычно ограничен уровнем шума. Подобно тому, как большая разрядность изображения необязательно подразумевает большую глубину его цветности , наличие в цифровой камере высокоточного АЦП необязательно означает, что она в состоянии записать широкий динамический диапазон. На практике динамический диапазон цифровой камеры даже не приближается к теоретическому максимуму АЦП ; в основном 5-9 ступеней - это всё, чего можно ожидать от камеры.
Влияние типа изображения и кривая цветности
Могут ли файлы цифровых изображений в действительности записать полный динамический диапазон высококлассных приборов? В интернете наблюдается большое непонимание взаимосвязи разрядности изображения с записываемым динамическим диапазоном.
Для начала следует разобраться, говорим мы о записываемом или отображаемом динамическом диапазоне. Даже обыкновенный 8-битный файл формата JPEG может предположительно записать бесконечный динамический диапазон - предполагая, что во время преобразования из формата RAW была применена кривая цветности (см. статью о применении кривых и динамическом диапазоне), и АЦП имеет требуемую разрядность. Проблема кроется в использовании динамического диапазона; если слишком малое число бит распространить на слишком большой диапазон цвета, это может привести к постеризации изображения .
С другой стороны, отображаемый динамический диапазон зависит от коррекции гаммы или кривой цветности, подразумеваемой файлом изображения или используемой видеокартой и монитором. Используя гамму 2.2 (стандарт для персональных компьютеров), было бы теоретически возможно передать динамический диапазон из практически 18 f-ступеней (об этом расскажет глава о коррекции гаммы, когда будет написана). И даже в этом случае он мог бы пострадать от сильной постеризации. Единственным на сегодня стандартным решением для получения практически бесконечного динамического диапазона (без видимой постеризации) является использование файлов расширенного динамического диапазона (HDR) в Photoshop (или другой программе, например, с поддержкой формата OpenEXR).
Динамический диапазон (сокращенно - ДД) применительно к фотографии - это способность светочуствительного материала (фотоплёнки, фотобумаги) или прибора (матрицы цифрового фотоаппарата) фиксировать и передавать без искажений весь спектр яркостей и цветов окружающего мира. По крайней мере, ту часть яркостей и цветов, которую воспринимать человеческий глаз.
Сразу хочу заметить, что возможности фотоаппарата значительно уступают возможностям человеческого зрения.
Цифровой фотоаппарат "видит" совсем не то, что выдит человек.
Современный цифровой фотоаппарат способен воспринимать
очень узкий диапазон светов и цветов реального мира.
Цифровой фотоаппарат, даже самая дорогая зеркалка, воспринимает намного меньше оттенков цветов, чем человек, однако он "способен увидеть", то что не воспринимается зрением человека, например часть ультрафиолетового спектра. Т.е. у фотоаппарата смещён диапазон восприятия - так бы сказал физик или биолог:о)
Кроме того, цифровой фотоаппарат не способен одновременно правильно передать как яркие так и тёмные объекты. Здесь бы физик сказал, что у матрицы фотоаппарата узкий динамический диапазон - ДД.
О тчего зависит динамический диапазон (ДД)
современного цифрового фотоаппарата?
В первую очередь динамический диапазон фотоаппарата зависит от характеристик матрицы. Я умышленно не называю конкретные характеристики матрицы потому, что во-первых - это слишком сложно для начинающего фотографа, а во-вторых - нужно ли фотографу это знать вообще? Понятно, что любому фотографу хочется заполучить фотоаппарат с уникально широким ДД, однако каждый производитель фотоаппаратов всячески расхваливает свою продукцию, но убедительных сравнительных тестов я пока нигде не нашёл...
А насколько вообще объективны и важны подобные тесты и сравнения? Полагаю, что во времена рыночной экономики с её жесткой конкуренцией в одной ценовой категории динамический диапазон матриц цифровых фотоаппаратов от разных производителей очень похожи, впрочем как и другие параметры.
Заметить разницу без использования специального оборудования практически нереально, а вашего зрителя прежде всего интересует визуальное восприятие вашего фото-шедевра, но никак уж не характеристики вашего фотоаппарата и, уж тем более, динамический диапазон матрицы, о котором ваш зритель даже и не догадывается... Если я не прав - киньте в меня камень:о)
Но всё-таки, что же делать фотографу, ведь количество сюжетов, укладывающихся в динамический диапазон современных цифровых фотоаппаратов очень мал и перед фотографом всегда стоит выбор - чем пожертвовать при фотосъёмке: деталями в тенях или в ярко освещённых областях кадра?
Пословица о том, что красота требует жертв здесь абсолютно неприемлема - часто смертельно трудно выбрать "жертву" без потери замысла... :о(
Взгляните хотя бы на эти фотографии, абсолютно не претендующие на роль шедевра, но сделанные в одно и тоже время, одним и одним и тем же фотоаппаратом с применением эксповилки, чтобы проиллюстрировать недостаточность ДД при съёмке самого обычного сюжета:
Яркость объектов в кадре на обоих фотографиях не уместилась в ДД матрицы фотоаппарата
Оказывается, в не самый яркий солнечный день (на небе таки есть облака) нелегко получить правильно экспонированный фото-снимок: выбирай фотограф, что тебе важнее - небо или горы? - и всё это из-за слишком узкого динамического диапазона современных цифровых фотоаппаратов:о(
Как расширить динамический диапазон
Конечно, помня о динамическом диапазоне, можно сделать побольше дублей с разной экспозицией, а потом выбрать лучший... но никто не гарантирует, что этот приём сработает - проблема то не в неправильности экспозиции, а в её большой разнице на разных участках кадра! Да и сюжет ждать не будет, особенно если объект съёмки двигается...
Но выход всё же есть: нам поможет...компьютер. Это ещё один камень в сторону противников компьютерной обработки фотографии. Отлично, если ваш фотоаппарат может снимать в RAW формате. Из одного RAW файла можно получить несколько JPEG файлов, каждый из которых будет отвечать за свой участок изображения. не составит большого труда.
Но даже при съёмке в JPEG формате, не всё потеряно. При съёмке пейзажа применяйте , желательно совместно со штативом - это позволит избежать проблем с совмещением разных кадров. Иначе вам придётся потратить достаточно времени, чтобы отретушировать границы переходов частей фотографии.
Если вы фотографировали без эксповилки - можно попробовать сделать несколько дублей исходной фотографии , а потом уже склеить полученные файлы. Здесь главное не перестараться, иначе результат может сильно отличаться от реального изображения.
Сегодня мы поговорим о такой вещи, как динамический диапазон . Это слово часто вызывает замешательство начинающих фотолюбителей из-за своей заумности. Определение динамического диапазона, которое дает любимая всеми Википедия способно ввести в ступор даже опытного фотографа - отношение величин максимальной и минимальной экспозиции линейного участка характеристической кривой .
Не пугайтесь, на самом деле ничего сложного в этом нет. Давайте попробуем определить физический смысл этого понятия.
Представьте себе самый светлый объект, который вы вообще видели? Предположим, что это снег, освещенный ярким солнцем.
От яркого белого снега иногда глаза слепнут!
А теперь представьте самый темный объект... Лично мне вспоминается комната со стенами из шунгита (камень черного цвета), в которой я побывал во время экскурсии в подземном музее геологии и археологии в Пешелани (Нижегородская область). Тьма - хоть глаз коли!
"Шунгитовая комната" (п. Пешелань, нижегородская область)
Обратите внимение, что на снежном пейзаже часть картинки ушла в полную белизну - эти объекты оказались ярче определенного порога и из-за этого их текстура исчезла, получилась абсолютно белая область. На снимке из подземелья стены, не освещенные фонариком ушли в полную черноту - их яркость оказалась ниже порога восприятия света матрицей.
Динамический диапазон - это такой диапазон яркости объектов, который камера воспринимает как от абсолютно черного до абсолютно белого. Чем шире динамический диапазон, тем лучше передача цветовых оттенков, лучше устойчивость матрицы к пересвету и меньше уровень шума в тенях.
Еще динамический диапазон можно охарактеризовать как способность фотоаппарата передавать на снимках самые мельчайшие детали и в тенях и в светах одновременно.
Проблема нехватки дианмического диапазона неизбежно сопутствует нам почти всегда, когда мы фотографируем какие-то высококонтрастные сюжеты - пейзажи в яркий солнечный день, рассветы и закаты. При съемке в ясный полдень имеет место большой контраст между светами и тенями. При съемке заката камера часто слепнет от солнца, попадающего в кадр, в итоге либо земля получается черной, либо небо сильно пересвечивается (либо и то и другое сразу).
Катастрофическая нехватка динамического диапазона
Из указанного примера, я думаю, виден принцип работы HDR - светлые участки берутся с недосвеченного снимка, темные с пересвеченного, в итоге получается изображение, на котором все проработано - и света и тени!
Когда следует использовать HDR?
Во-первых - нужно научиться определять на этапе съемки - хватает нам динамического диапазона, чтобы запечатлеть сюжет за одну экспозицию или нет. В этом помогает гистограмма . Она представляет из себя график распределения яркости пикселей вдоль всего динамического диапазона.
Как посмотреть гистограмму снимка на фотоаппарате?
Гистограмма снимка может выводится в режиме воспроизведения, а также при съемке с использованием LiveView. Для отображения гистограммы нужно один или несколько раз нажать кнопку INFO (Disp) на задней панели фотоаппарата.
На фотографии приведен снимок задней панели фотоаппарата Canon EOS 5D. Расположение кнопки INFO на вашем фотоаппарате может быть другим, в случае затруднения почитайте инструкцию.
Если гистограмма полностью умещается внутри отведенного ей диапазона, нет никакой надобности в использовании HDR. Если график упирается только вправо или только влево, воспользуйтесь функцией экспокоррекции, чтобы "загнать" гистограмму в отведенные ей рамки (подробнее об этом читайте в ) Света и тени можно безболезненно подкорректировать в любом графическом редакторе.
Однако, если график "упирается" и в ту и в другую сторону, это свидетельствует о том, что динамического диапазона не хватает и для качественной проработки изображения нужно прибегнуть к созданию HDR-изображения . Это можно сделать автоматически (не на всех камерах) или вручную (практически на любой камере).
Авто HDR - плюсы и минусы
Владельцам современных фотоаппаратов технология создания HDR изображений близка как никому другому - их камеры умеют это делать "на лету". Чтобы сделать фотографию в режиме HDR, нужно только включить соответствующий режим на своей фотокамере. У некоторых аппаратов даже есть специальная кнопка, которая активизирует режим съемки в HDR, например у зеркалок Sony серии SLT:
В большинстве других аппаратов этот режим задействуется через меню. Причем режим АвтоHDR есть не только у зеркалок, но и у многих мыльниц. При выборе режима HDR фотоаппарат сам делает 3 снимка подряд, затем производит совмещение трех изображений в одно. Если сравнивать с обычным режимом (например, просто Авто), режим AutoHDR в некоторых случаях позволяет ощутимо улучшить проработку оттенков в светах и тенях:
Вроде бы все удобно и замечательно, но у AutoHDR есть очень серьезный недостаток - если результат вас не устроит, вы не сможете ничего изменить (или сможете, но в очень небольших пределах). Выходной результат получается в формате Jpeg со всеми вытекающими последствиями - дальнейшая обработка таких фотографий без потери качества может быть затруднительна. Многие фотографы, вначале понадеявшись на автоматику, а потом покусав по этому поводу локти, начинают осваивать формат RAW и создание HDR-изображений при помощи специального программного обеспечения.
Как научиться делать HDR-изображения вручную?
Прежде всего нужно научиться использовать функцию брекетинга экспозиции .
Брекетинг экспозиции - это такой режим съемки, когда после съемки первого кадра (основного), для следующих двух кадров камера выставляет отрицательную и положительную коррекцию экспозиции. Уровень экспокоррекции можно задать произвольный, диапазон регулировки у разных камер может различаться. Таким образом на выходе получаются три изображения (нужно 3 раза нажимать на кнопку спуска затвора или делать 3 кадра в режиме серийной съемки).
Как включить брекетинг?
Режим брекетинга экспозиции включается через меню фотоаппарата (по крайней мере у Canon). Аппарат должен быть в одном из творческих режимов - P, AV (A), TV (S), M. В автоматических режимах функция брекетинга недоступна.
При выборе пункта меню AEB (Auto Exposure Bracketing) нажимаем кнопку "SET", а затем крутим управляющее колесико - при этом ползунки будут расползаться в разные стороны (или наоборот, сближаться). Таким образом задается ширина охвата экспозиции. У Canon EOS 5D максимальный диапазон регулировки - +-2EV, у более новых аппаратов он, как правило, больше.
В результате съемке в режиме брекетинга экспозиции получаются три кадра с разным уровнем экспозиции:
Базовый кадр | -2EV | +2EV |
Логично предположить, что для того, чтобы эти три картинки потом нормально "склеились" в одну, камера должна стоять неподвижно, то есть на штативе - три раза нажать на кнопку спуска и при этом не сместить камеру при съемке с рук практически невозможно. Однако, если штатива нет (или не охота его таскать), вполне можно воспользоваться функцией брекетинга экспозиции в режиме серийной съемки - даже если смещение и будет, то очень небольшое. Большинство современных программ для HDR умеют компенсировать это смещение, чуть подрезая края кадра. Лично я почти всегда снимаю без штатива. Видимой потери качества из-за небольшого смещения камеры во время съемки серии я не наблюдаю.
Вполне возможно, что в вашей камере нет функции брекетинга экспозиции. В этом случае можно воспользоваться функцией коррекции экспозиции, вручную меняя ее значение в заданных пределах и делая при этом снимки. Еще вариант - перейти в ручной режим и менять значение выдержки. Естественно, в этом случае без штатива уже не обойтись.
Итак, мы наснимали кучу материала... Но эти изображения являются лишь "заготовками" для дальнейшей компьютерной обработки. Давайте рассмотрим "на одном квадратном миллиметре", как создается HDR-изображение .
Для создания одного HDR-изображения нам понадобятся три фотографии , сделанными в режиме брекетинга экспозиции и программа Photomatix (скачать пробную версию можно с официального сайта). Установка программы ничем не отличается от установки большинства Windows-приложений, поэтому на ней заострять внимание не будем.
Открываем программу и нажимаем кнопку Load Bracketed Photos
Нажимаем кнопку Browse и указываем программе исходные изображения. Также можно перетащить данные изображения в окошко методом Drag"n"Drop. Нажимаем ОК.
В красной рамке выделена группа настроек по совмещению изображений (если имела место межкадровая шевеленка), в желтой рамке - удаление "призраков" (если в кадр попал какой-то движущийся объект, он на каждом кадре серии будет расположен в разных местах, можно указать основное положение объекта, а "призраки" будут удалены), в голубой рамке - уменьшение шумов и хроматических аберраций. В принципе, настройки можно не менять - все подобрано оптимальным образом для статичных пейзажей. Нажимаем кнопку ОК.
Не пугайтесь, все нормально. Нажимаем кнопку Tone Mapping / Fusion.
И вот мы получили уже что-то похожее на то, что мы хотели увидеть. Дальше алгоритм простой - в нижнем окне список предустановленных настроек, выбираем среди них такую, которая нам больше всего придется по вкусу. Затем используем инструменты в левой колонке для тонкой настройки яркости, контрастности и цветов. Единой рекомендации нет, для каждой фотографии настройки могут быть совершенно разными. Не забываем следить за гистограммой (вверху справа) - чтобы она оставалась "симметричной".
После того, как мы наигрались с настройками и получили удовлетворяющий нас результат, нажимаем кнопку Process (в левой колонке под панелью инструментов). После этого программа создаст полноразмерный "чистовой" вариант, который мы можем сохранить на жесткий диск.
Фотографии по умолчанию сохраняются в формате TIFF, 16 бит на канал. Далее полученное изображение можно открыть в программе Adobe Photoshop и выполнить окончательную обработку - сделать выравнивание горизонта (), убрать следы пыли на матрице (), скорректировать цветовые оттенки или уровни и так далее, то есть подготовить фотографию к печати, продаже, публикации на веб-сайте.
Еще раз сравним что было с тем, что стало:
Важное замечание! Лично я считаю, что обработка фотографии должна лишь компенсировать неспособность камеры передать красоту пейзажа из-за технического несовершенства. Особенно это касается HDR - уж больно велик соблазн "сгустить краски!" Многие фотографы, обрабатывая свои работы не придерживаются этого принципа и стремятся приукрасить и без того красивые виды, в итоге часто получается безвкусица. Яркий пример - фотография на главной странице сайта HDRSoft.com (откуда скачивается Photomatix)
Фотография из-за такой "обработки" совершенно потеряла реалистичность. Такие картинки когда-то действительно были в диковинку, но сейчас, когда технология стала более доступной и прочно вошла в обиход, такие "творения" смотрятся как "дешевая попса".
HDR при грамотном и умеренном использовании может подчеркнуть реализм пейзажа, но далеко не всегда. Если умеренная обработка не позволяет вогнать гистограмму в отведенное до нее пространство, возможно, есть смысл даже не пытаться ее усиливать. При усилении обработки мы, возможно, сможем добиться "симметричной" гистограммы, но картинка все равно потеряет реалистичность. Причем, чем жестче условия и чем сильнее обработка, тем труднее эту реалистичность сохранить. Рассмотрим два примера:
Если дать солнцу подняться еще выше, то придется выбирать между расползанием его в окромную белую дыру вполнеба, либо дальнейшим уходом от реальности (при попытке сохранить его видимый размер и форму).
Как еще можно избежать пере/недосветов, не прибегая к HDR?
Все что описано ниже - скорее частные случаи, чем правила. Тем не менее, зная о подобных приемах съемки можно, зачастую, спасти фотографии от пере/недоэкспозиции.
1. Использование градиентного фильтра
Это светофильтр, который наполовину прозрачный, наполовину затененный. Затененный участок совмещается с небом, прозрачный - с землей. В итоге, разница в экспозиции становится намного меньше. Градиентный фильтр полезен при съемке закатов/рассветов над лугами.
2. Пропустите солнце через листья, ветки
Очень полезным может быть прием, когда выбирается такая точка съемки, при которой солнце светит сквозь кроны деревьев. С одной стороны, солнце сохраняется в пределах кадра (если этого требует задумка автора), с другой - оно намного меньше слепит камеру.
Кстати, никто не запрещает комбинировать данные приемы съемки с HDR, получая при этом тонально богатые фотоагрфии рассветов и закатов:)
3. В первую очередь спасайте света, тени потом можно "вытянуть" в Фотошопе
Известно, что при съемке высококонтрастных сюжетов фотоаппарату часто не хватает динамического диапазона, в итоге тени недосвечиваются, а света пересвечиваются. Чтобы повысить шансы на восстановление фотографий до презентабельного вида рекомендую использовать отрицательную экспокоррекцию таким образом, чтобы не допускать переэкспозиции. В некоторых фотоаппаратах для этой цели есть режим "приоритет светлых оттенков".
Недосвеченные тени достаточно легко можно "вытянуть", например, в программе Adobe Photoshop Lightroom.
После открытия фотографии в программе, вам нужно взять ползунок Fill Light и сдвинуть его вправо - это позволит "вытянуть" тени.
На первый взгляд, результат такой же как и при использовании брекетинга и HDR, однако, если рассмотреть фотографию поближе (в 100% масштабе) нас ждет разочарование:
Уровень шумов на "воскрешенных" участках просто непотребный. Для его уменьшения, разумеется, можно воспользоваться инструментом Noise Reduction, но при этом может ощутимо пострадать детализация.
А вот для сравнения тот же участок фотографии из варианта с HDR:
Разница есть! Если вариант с "вытянутыми" тенями годится в лучшем случае для печати форматом 10*15 (или просто публикации в Интернете), то HDR-версия вполне пригодна для печати большим форматом.
Вывод простой: хотите действительно качественных фотоснимков - иногда придется попотеть. Но теперь вы, по крайней мере, знаете как это делается! На этом, я считаю, можно закончить и, разумеется, пожелать вам побольше удачных кадров!
Дата публикации: 25.06.2015
Три способа расширения динамического диапазона
На прошлом уроке мы узнали, что такое динамический диапазон и как работать с ним при съёмке, чтобы сохранить на фотографии детали как в светлых, так и в тёмных участках.
Но бывают сюжеты с таким большим перепадом яркости, что камера просто не может передать их без потерь. Существует несколько способов расширения динамического диапазона, доступных каждому фотографу. С их помощью можно показать все детали даже самого контрастного сюжета.
1. Возможности фотокамеры: технологии HDR и D-Lighting
Когда использовать HDR, а когда «Активный D-Lighting»?
Для повседневной съёмки, а также съёмок в путешествиях, на прогулке удобнее использовать «Активный D-Lighting». Эта технология очень проста в использовании, не требует от фотографа никаких специальных навыков.
Если вы фотографируете неподвижные сюжеты (например, пейзаж) и хотите добиться идеального качества не снимая в формате RAW, целесообразно воспользоваться технологией HDR. Однако помните, что для работы с ней желательно использовать штатив.
Как видно, обе эти технологии ограничены съёмкой в формате JPEG. Но что делать продвинутому фотографу, желающему получать снимки формата RAW? Об этом - далее.
2. Градиентные светофильтры
Думаю, у каждого были солнцезащитные очки, у которых сверху стекло было затемнено сильнее, чем снизу - и солнечный свет не бьёт в глаза, и дорогу видно хорошо. Этот же принцип давно используют фотографы.
Что чаще всего на фотографиях пересвечивается? Небо. Его можно затемнить, оставив более тёмную нижнюю часть кадра в сохранности.
Градиентный фильтр представляет собой стекло, постепенно затемняющееся к одному из своих краёв. Существуют цветные градиентные фильтры, но нас больше всего будут интересовать бесцветные (градиентные светофильтры нейтральной плотности - Graduated Neutral Density, GND).
У градиентных фильтров есть несколько важных характеристик. Основная из них - форма выпуска.
- Резьбовые . Это градиентные фильтры привычного для фотографов вида (в круглой оправе), которые прикручиваются на объектив. Они относительно недороги, но не очень практичны. Ведь чтобы градиентный фильтр работал, его тёмная часть должна чётко совпадать с нижней границей неба на фотографии. А оно на разных снимках расположено по-разному: иногда его много, иногда от него остаётся лишь полосочка вверху кадра. Положение же градиента на таком фильтре мы менять не можем. И нам остаётся либо подстраивать композицию кадра под фильтр, либо отказаться от применения этого приспособления.
- Системные . Такие фильтры представляют из себя прямоугольные отрезки оптического пластика (очень редко - стекла), вставляющиеся в специальный держатель. Существует несколько стандартных размеров светофильтров и несколько систем для их крепления (Cokin, Lee, SinghRay). О системных светофильтрах и их применении можно говорить очень много, но сейчас мы сделаем лишь краткий обзор их возможностей.
Основное достоинство системных фильтров - гибкость в работе и широкий выбор аксессуаров. Такой фильтр можно устанавливать в любое положение, произвольно меняя область затемнения в кадре. Таким образом, мы сможем использовать их при любой компоновке кадра. Также эти фильтры различаются характером градиента. Основные виды - мягкий, жёсткий и обратный. Различные типы градиента применяются при съёмке разных сюжетов.
Независимо от формы выпуска градиентные фильтры различаются по степени затемнения (по плотности). Принцип такой же, как и в обычных нейтрально-серых фильтрах: чем плотнее (темнее) такой фильтр, тем большее затемнение он может дать. Максимализм тут неуместен - кадр потеряет естественность, если вы слишком сильно затемните небо. Оптимальным, пожалуй, будет фильтр с плотностью ND4, дающий затемнение на 2 ступени экспозиции.
В чём плюсы градиентных фильтров?
- При правильном использовании они дают наиболее естественный, приятный глазу результат (без обработки и склейки кадров).
- Их можно использовать с любой фототехникой - цифровой или плёночной - независимо от её характеристик и функций. Единственное ограничение - светофильтр должен подходить к объективу по размеру.
- Градиентные фильтры пригодятся не только при съёмке пейзажа. Их с тем же успехом можно использовать, к примеру, при съёмке портрета на природе.
Но и минусов у них предостаточно:
- Установка фильтра на камеру требует времени. А установка системных фильтров - и определённой сноровки. Пока вы накручиваете фильтры на камеру и располагаете их так, как надо, ваш сюжет может «уйти».
- Светофильтры нужно носить с собой. Следовательно, их можно потерять или сломать. Системные фильтры могут быть весьма громоздкими. HDR и «Активный D-Lighting» дома вы забыть не сможете и места они не занимают.
- Хорошие градиентные фильтры, в особенности системные, стоят серьёзных денег. Не каждый сможет себе их позволить.
Подводя итоги, нужно сказать, что градиентные светофильтры пригодятся, прежде всего, продвинутым фотографам и профессионалам. Такие фильтры используют при вдумчивой съёмке со штатива. В репортажной и трэвел-фотографии применение им вряд ли найдётся.
3. Брекетинг экспозиции и обработка на компьютере
Два предыдущих способа расширения динамического диапазона относились к процессу фотосъёмки - их применяют непосредственно при фотографировании.
Метод, о котором мы расскажем ниже, применяется при обработке кадров. Он подойдёт тем, кто знаком с компьютерной обработкой изображения. Однако и этот способ требует некоторых подготовительных действий.
Брекетинг экспозиции . Это последовательная съёмка нескольких кадров с разной экспозицией. Серию кадров в дальнейшем можно использовать по-разному. Имея кадры разной яркости, мы можем либо просто выбрать оптимальный по яркости снимок и работать с ним, либо склеить из серии снимков HDR-изображение.
Не все фотокамеры имеют функцию автоматического брекетинга экспозиции (её нет у самого доступного Nikon D3300). Однако любая камера позволит снять три кадра с разной экспозицией.
Брекетинг экспозиции подразумевает съёмку кадров с определённым шагом экспозиции. Первый кадр серии снимается с заданной фотографом экспозицией, а последующие - с положительной и отрицательной экспокоррекцией.
Серия кадров, сделанная с брекетингом экспозиции. Шаг 2 EV:
Обычно при брекетинге экспозиции регулируется выдержка, так как регулировка диафрагмы повлечёт за собой изменение глубины резкости, а ISO - появление лишних шумов. Впрочем, в некоторых аппаратах параметр, по которому будет производиться брекетинг, можно выбрать самостоятельно.
Шаг брекетинга измеряется в уже знакомых нам ступенях экспозиции . Чем больше шаг, тем больше кадры будут различаться по яркости. При съёмке очень контрастных сюжетов имеет смысл использовать шаг в 2 EV, менее контрастных - 1 EV.
Расширение динамического диапазона с помощью коррекции одного снимка формата RAW . Как правило, если детали в светлых участках кадра сохранены, то при обработке RAW-файла вполне можно осветлить тёмные участки, расширив тем самым динамический диапазон. Этому методу посвящён один из наших материалов из серии «Как это снято» .
