Fotografia/Technika HDR

Technika HDR (high dynamic range) polega na generowaniu zdjęć o bardzo dużej rozpiętości tonalnej, poprzez zmieszanie z sobą kilku zwykłych zdjęć lub jednego wywołanego przy różnych korektach ekspozycji.

Matryce większości aparatów fotograficznych są w stanie poprawnie uchwycić sceny, których rozpiętość od najciemniejszego do najjaśniejszego punktu nie przekracza czterech stopni ekspozycji (EV). Przy większej rozpiętości rozłożenia światła fotografowanej sceny nie do uniknięcia jest niedoświetlenie lub prześwietlenie części kadru. Dobrej jakości klisze fotograficzne posiadają większą skalę czułości (do ok. 8 EV), ale i one nie potrafią poprawnie odwzorować scen o bardzo skrajnych światłocieniach. Tymczasem oko człowieka potrafi się dostosować do nawet skrajnych warunków oświetleniowych – stąd zdjęcia wykonywane w takich warunkach wyglądają inaczej niż może te same sceny zobaczyć człowiek.

Typowe sytuacje, kiedy warto użyć techniki HDR to np.

• zdjęcia pejzażowe robione pod słońce (które często wychodzą z prześwietlonym niebem)
• zdjęcia wnętrz ze światłem dziennym padającym z okien (z przepalonymi oknami)
• zdjęcia nocne i wieczorne, jeśli w kadrze są silne źródła sztucznego światła w rodzaju lamp, świec i reflektorów (wyjdą albo same światła na czarnym tle, albo światła będą widoczne w postaci przepalonych plam)

Przygotowywanie zestawu zdjęć do HDR

Czasem już nawet złożenie dwóch zdjęć może dać całkiem zadowalający efekt HDR

Wykonywanie zestawu zdjęć do HDR przypomina nieco wykonywanie panoram. Różnica polega tu na tym, że potrzebujemy serię od 2 do 10 identycznie skadrowanych zdjęć. Nawet drobne odstępstwa między zdjęciami mogą skutkować niemożnością wykonania dobrego pliku HDR. Przy wykonywaniu zdjęć do zestawu HDR należy zatem:

• bezwzględnie ustawić aparat na solidnym statywie
• wyłączyć wszelką automatykę i ręcznie ustawić parametry wykonania zdjęcia – ostrzenie, balans bieli, ISO matrycy itd.
• zmianę warunków ekspozycji należy wykonywać ręcznie – przy czym należy zmieniać czas ekspozycji za każdym razem o 1-2 EV; jeśli zależy nam na oddaniu delikatnych przejść tonalnych można zmniejszyć skok czasu ekspozycji do np. 1/3 EV; nie należy zmieniać przysłony, bo jej zmiana powoduje zmianę głębi ostrości zdjęcia
• zdjęcia należy wykonywać w formacie RAW zamiast w JPEG.

Podobnie jak to jest z panoramami zestawy zdjęć do HDR jest sens wykonywać dla nieruchomych obiektów – wejście w kadr w czasie wykonywania zdjęcia ruchomego obiektu rujnuje zazwyczaj całą pracę.

Optymalną liczbę zdjęć w danych warunkach ustala się w następujący sposób:

• dokonuje się pomiaru światła w najjaśniejszym i najciemniejszym punkcie kadru i następnie ustala się zakres EV sceny; w aparatach z wbudowanym światłomierzem można zrobić to następująco:
  • najpierw ustawić punktowy pomiar światła i program ręcznego wyboru ekspozycji
  • skierować aparat na średnio jasny fragment kadru i ustawić dla niego warunki ekspozycji z przesłoną w środkowych rejestrach (np. 8 albo 11)
  • nie zmieniając przesłony, skierować aparat na najciemniejszy fragment kadru i dobrać warunki ekspozycji, zmieniając czas naświetlania; tak samo postąpić z najjaśniejszym fragmentem kadru
  • na podstawie różnicy wybranego czasu naświetlania ustalić zakres EV sceny, pamiętając, że zmiana czasu o połowę jest równa 1 EV
• podzielić znalezioną różnicę EV przez 2, jeśli chce się wykonywać zdjęcia z takim skokiem ekspozycji; np. jeśli zakres jasności kadru wyszedł nam 10 EV, to potrzebujemy 5 zdjęć wykonywanych ze skokiem 2 EV
• zestaw zdjęć powinien składać się z jednego zdjęcia wykonanego w teoretycznie optymalnych warunkach ekspozycji i takiej samej liczby zdjęć niedoświetlonych i prześwietlonych; choć czasami wystarcza wykonanie dwóch zdjęć – jednego niedoświetlonego i jednego w takim samym stopniu prześwietlonego

Przy konwersji zdjęć RAW do zestawu HDR trzeba pamiętać, aby wszystkie je "wywołać" w jednakowych parametrach ostrzenia, balansu bieli i korekty ekspozycji.

W przypadku sytuacji, gdy zakres tonalny sceny nie przekracza 6 EV, a jest większy od 4 EV, można też wykonać obraz HDR z jednego zdjęcia zapisanego w formacie RAW. W takim przypadku trzeba zdjęcie "wywołać" z korektą ekspozycji 0, +3 i -3. Efekt HDR z jednego zdjęcia RAW jest jednak nawet w takim przypadku zwykle gorszy niż gdyby wykonać normalnie trzy zdjęcia. Sceny o zakresie 4EV i mniejszym nie wymagają techniki HDR, gdyż w takich warunkach można bez trudu ustawić poprawne warunki ekspozycji i mieć od razu dobre zdjęcie, zaś wykonanie ich serii i połączenie nie da zauważalnego efektu lub efekt będzie bardzo sztuczny.

Tworzenie finalnego obrazu HDR

Tworzenie finalnego obrazu HDR polega, ogólnie rzecz biorąc, na takim zmieszaniu zestawu wcześniej otrzymanych zdjęć, aby fragmenty niedoświetlone i prześwietlone na jednych zdjęciach zastąpić fragmentami odpowiednio naświetlonymi z innego.

Metoda "chałupnicza"

Obraz pseudo-HDR wykonany metodą "chałupniczą" – miejsce sklejenia nieba i ziemi jest wyraźnie widoczne w formie cienkiego, prześwietlonego paska, który pochodzi prawdopodobnie ze zdjęcia z prześwietlonym niebem

Gdy nie dysponujemy specjalizowanymi narzędziami do tworzenia obrazów HDR, ale mamy program umożliwiający pracę z warstwami, możemy stworzyć zdjęcie pseudo-HDR w następujący sposób:

• wczytujemy do programu do edycji wszystkie zdjęcia z zestawu (załóżmy, że to są tylko 3 zdjęcia)
• tworzymy nowy plik o odpowiednich wymiarach, a następnie kopiujemy do tego pliku wszystkie zdjęcia; każde do osobnej warstwy; w najniższej warstwie powinniśmy mieć zdjęcie średnie; w środkowej najciemniejsze, a w najwyższej najjaśniejsze; choć możemy ew. ustawić je też w innej kolejności
• na zdjęciu na wierzchu (najbardziej prześwietlonym) usuwamy w dowolny sposób wszystkie, choćby lekko prześwietlone fragmenty; możemy to zrobić ręcznie przy pomocy np. magicznej gumki lub poprzez wybranie i następnie wycięcie fragmentów prześwietlonych z użyciem narzędzia wyboru obszarów o określonym zakresie jasności
• na zdjęciu środkowym (najbardziej niedoświetlonym) w podobny sposób usuwamy wszystkie niedoświetlone fragmenty
• spłaszczamy plik do jednej warstwy.

W rezultacie powinniśmy otrzymać obraz składający się z tych części każdego ze zdjęć, które były najbardziej poprawnie naświetlone. Problemem przy tego rodzaju działaniach jest konieczność ręcznego usuwania szwów między fragmentami pochodzącymi z różnych zdjęć. Szwy te wyglądają jak cienkie, jasne obwódki wokół ciemnych obiektów czy też w przypadku zdjęć pejzażowych nieprzyjemne przerwy o zauważalnej zmianie barwy w okolicach linii horyzontu.

Za pomocą specjalizowanych narzędzi

Specjalizowane narzędzia łączą z sobą zdjęcia z zestawu w jednym pliku poprzez zwiększenie głębi bitowej każdego piksela do 32 (w przeliczeniu na każdy kanał barw podstawowych), czyli do rzeczywistego obrazu HDR. W rezultacie powstaje obraz, którego zakres jasności i tonów przekracza znacznie możliwość percepcji przez człowieka. Obrazu tego nie można bezpośrednio wydrukować ani zobaczyć na ekranie, ale można przy pomocy różnych narzędzi wywoływać te pliki do zdjęć o 16- lub 8-bitowej głębi na kanał.

Niestety obecnie na rynku nie ma dobrego, wolnego oprogramowania umożliwiającego tworzenie i wywoływanie plików HDR. Oprogramowanie to można podzielić na programy przeznaczone tylko do pracy z HDR oraz różnego rodzaju dodatki (plug-iny) do popularnych programów do edycji zdjęć.

Z programów dedykowanych można polecić:

• Qtpfsgui – jest obecnie jedynym dostępnym na wolnej licencji, ale ma jak dotąd bardzo ograniczoną funkcjonalność i bywa niestabilny.
• Photomatix – prawdopodobniej najbardziej popularny tego rodzaju program
• easyHDR – jego główny konkurent; wersja podstawowa jest bezpłatna, ale ma przykre ograniczenie do edycji plików przekraczających 1 MB.

Oprócz tego na rynku dostępne też są: FDRTools, Dynamic-Photo-HDR i wiele innych, mniej znanych programów.

Photoshop od wersji CS2, Photo Paint od wersji X2 oraz Paint Shop Pro od wersji X2 mają wbudowaną obsługę tworzenia i obróbki plików HDR. Do starszych wersji Photoshopa są dostępne plug-iny ułatwiające tworzenie zdjęć pseudo-HDR metodą "półchałupniczą".

Wywoływanie plików HDR, czyli ich przekształcanie w pliki 8 lub 16-bitowe nazywane jest modelowaniem tonalnym i może być przeprowadzane na różne sposoby:

• poprzez wycięcie z histogramu oryginalnego pliku określonego zakresu tonów, które mogą być następnie zapisane z mniejszą głębią bitową; wartość pikseli, które wykraczają poza zakres zostanie zmniejszona automatycznie do skrajnych wartości dopuszczalnych
• poprzez uśrednione za pomocą różnych algorytmów ściśnięcie zakresu tonów do określonego zakresu; w efekcie wszystkie wartości pikseli zostaną proporcjonalnie przeliczone tak, aby mieściły się one w zadanym zakresie
• z użyciem krzywych barw lub krzywych ogólnej jasności – umożliwia to wyciągnięcie z pliku HDR obrazka możliwie najbardziej podobnego do realistycznych kolorów; jednak z krzywymi bardzo łatwo jest przesadzić i w rezultacie można uzyskać bardzo nierealistyczne ("hiperrealistyczne") barwy, które dla wielu osób mogą być jednak wizualnie atrakcyjne.

Linki zewnętrzne

Fotografia HDR - opis oraz proces tworzenia zdjęć HDR

Galeria przykładowych obrazów HDR

Naturalnie wyglądający obraz HDR wykonany z 9 zdjęć wyjściowych wykonywanych ze skokiem czasu ekspozycji 1/3. Celem było oddanie naturalnego wrażenia zimowego zachodu słońca.

Obraz wnętrza kościoła. Dzięki HDR cały kadr jest równomiernie, ale naturalnie naświetlony, łącznie z oknami, przez które wpadało dzienne światło.

Użycie HDR do stworzenia obrazu o nieprawdopodobnych, nadmiernie skontrastowanych i udramatyzowanych barwach