High Dynamic Range Imaging

Technology

12 hours ago

Author

Věra Stuchelová: Hyperreality 2008 - 2010 Trenčín za soumraku; HDR obrázek složený z devíti postupných expozic zonálního systému v klasické fotografii Porovnání snímku kompaktního fotopřístroje (vlevo) a obrázku po užití HDR po tónovém mapování (vpravo) s potlačením (vyrovnáním) dynamiky.

High Dynamic Range Imaging, HDRI nebo jednoduše HDR čili vysoce dynamický rozsah (zobrazení), rozsah expozice je technologie, která se používá k práci s obrázky a videí, jejichž rozsah jasu překračuje možnosti standardních technologií. Nejčastěji se termín HDR používá ve vztahu k pořizování, ukládání a zpracování rastrových obrázků. +more .

Standardní techniky umožňují rozlišení pouze v určitém rozsahu jasu, což poskytuje velmi úzký dynamický rozsah, často nazývaný SDR (Standard Dynamic Range) nebo LDR (Low Dynamic Range). Mimo tento rozsah není možné žádné barvy zobrazit, a proto v světlejších oblastech vidíme vše jako bílé a v tmavších oblastech vše jako čistě černé. +more Poměr mezi maximální a minimální tonální hodnotou v obraze se označuje jako dynamický rozsah. .

High Dynamic Range Imaging může být užitečné pro záznam obrazů, které obsahují jasné přímé sluneční světlo nebo velmi temné stíny.

+more images (3)

Vizuální realismus

Technologie HDR byla vytvořena hlavně za účelem přenosu obrazu co nejblíže tomu, jak to vnímá člověk. Dnešní kamery dokáží pořídit snímek pouze v určitém rozsahu jasu, které nemusí vždy odpovídat lidskému vnímání. +more Z tohoto důvodu je spektrum viditelných barev na záznamu výrazně zúžené. Všechno tmavší než určitá úroveň zčerná a vše příliš světlé zbělá, detaily jsou ztraceny. Můžeme říci, že technologie HDR byla vytvořena proto, aby obraz byl realističtější.

Móda a zdánlivá jednoduchost zpracování HDR však hrály na fotografy krutý vtip - internetové galerie jsou plné strašlivých záběrů ve stylu HDR. Dramatické nebe, šokující detaily, surrealistické barvy. +more Existuje dokonce rozdělení HDR do tří směrů: realistický, umělecký a grunge.

Počítačová grafika

V počítačové grafice HDRI znamená nasvícení scény využívající místo klasických světel simulujících reálné světelné zdroje speciální bitmapu HDR. Bitmapa HDR obsahuje informace o všech světlech umístěných na scéně. +more Tato metoda se používá u scén s lesklými objekty a při kompozici reálného a počítačového modelu, protože osvětlení technologií HDR vypadá velice realisticky.

Výhoda HDR je v rozsahu barev, klasické bitmapové formáty (BMP, JPEG, …) pracují s rozsahem 8 bitů na jednu barvu, což znamená hodnoty 0-255 a až následné osvětlení a dodatečné definování odraznosti. HDR definuje množství světla na daném pixelu - tedy již v HDR textuře je pamatováno, jak se bude předmět opticky chovat. +more Barevná informace je uložena prakticky neomezeně - používají se čísla s plovoucí desetinnou čárkou, např. : 1,1124545 nebo 4545544,45456. Tvorba HDR obrázků se většinou provádí složením několika různě exponovaných snímků. Síla této technologie, která je mezi 3D modeláři používána již nějakou dobu, je v dokonalejším zobrazení odrazů předmětů (high dynamic range rendering, HDRR nebo HDR Rendering, high dynamic range lighting). Na Internetu je mnoho statických obrázků, které kombinují fotografii s 3D modely a u některých téměř nelze poznat přechod.

HDR používá open source formát souboru OpenEXR s příponou .exr.

Important

Expozice (fotografie)

Soubor:HDR Sculpture Rain.jpg

Digitální fotografie

V digitální fotografii HDR označuje techniku skládání více snímků téže scény, pořízených ve stejnou dobu, ale s různými expozičními dobami. Cílem je složit z nich jeden výsledný snímek tak, aby v něm byly současně vidět detaily hodně stinných i hodně světlých míst. +more Realistický směr HDR Umělecký směr HDR Grunge směr HDR Lidské oči spolu s mozkem jsou tak přizpůsobivé, že dokážou rozeznat zrnka písku na sluncem ozářené pláži a zároveň i detaily v otvoru do skalní jeskyně opodál. Ale fotografické filmy ani současné obrazové senzory se jim v tom zdaleka nevyrovnají. Také tady program, který spojuje jednotlivé digitální snímky, vytváří výsledek v paměti počítače pomocí čísel z většího rozsahu. Bohužel jakmile se na něj chceme podívat, zase narazíme na známé hranice současných technologií.

Z českých autorů je používáním HDR známý například Petr Zelený.

Dynamický rozsah ve fotografii

Ve fotografii se dynamický rozsah často měří v hodnotách expozice EV (anglický Exposure value), která se rovná logaritmu se základnou 2, méně často v desítkovém logaritmu (označeném písmenem D). 1EV se rovná 0,3D. +more Někdy se také používá lineární zápis, například 1 000: 1, který se rovná 3 D nebo přibližně 10 EV.

Zvýšení o 1 EV vynásobí množství světla na obrázku o 2, zatímco pokles o 1 EV sníží množství světla na polovinu. To znamená, abychom mohli ve tmě zachytit co nejvíce podrobností, musíme použít vysokou expozici a abychom co nejrealističtěji zprostředkovali světelný obraz, musíme upravit expozici co nejnižší.

Dynamický rozsah se také používá ve formátech souborů používaných pro záznam fotografií. V tomto případě je určen datovým typem zvoleným autory formátu na základě účelů, pro které je formát určen. +more Například dynamický rozsah základního formátu JPEG je definován 8bitovým standardem barev sRGB s gama korekcí a je přesně 11,7 EV, ale ve skutečnosti je použitelný pouze 8-9 EV tohoto rozsahu. U formátu Radiance HDR je dynamický rozsah 256 EV.

Termín „dynamický rozsah“ se někdy nazývá jakýkoli poměr jasu na fotografii buď to poměr jasu nejsvětlejších a nejtmavších objektů na fotografii, nebo maximální poměr jasu bílé a černé na monitoru (anglický Contrast ratio)

Rozšíření dynamického rozsahu

Fotografická šíře moderních fotoaparátů a filmů nestačí k úplnému vyjádření scén světa. To je dobré vidět při fotografování na diapozitiv nebo kompaktní digitální fotoaparát, protože například rozsah jasu noční scény s umělým osvětlením a hlubokými stíny může dosáhnout 20 EV. +more .

Tento problém lze obejít úpravou osvětlení scény nebo zvýrazněním stínů, což povede k snížení kontrastu obrazu, ale fotografování s bleskem při vysoké expozici však umožňuje vyrovnat kontrast některých scén pořízených ve tmě.

Ale vyřešit tento problém lze buď zvýšením dynamického rozsahu fotoaparátů, nebo kombinací snímků pořízených s různými expozicemi (technologie HDR), které se poté spojí do jedné fotografie s původními snímky v extrémních stínech i při maximálním světle.

Obdoba v klasické analogové fotografii

Obdobou v klasické analogové fotografii je zonální systém, fotografická metoda pro optimální zobrazení celého rozsahu jasů ve snímané scenérii, kterou v roce 1941 zformulovali Ansel Adams a Fred R. +more Archer.

Základním cílem zonálního systému je dosažení kvalitní reprodukce celého rozsahu jasů ve snímané scenérii, tedy dokonalého prokreslení světel a stínů, s korektní tonalitou všech zón šedé škály od černé k bílé, dále pak systém, umožňující kontrolovatelnou změnu tonality a její posouvání v jednotlivých tonálních zónách.

Zonální systém je pak soubor principů a činností, které slouží k dosažení cíle a současně umožňuje poznat zákonitosti dávající autorovi plnou kontrolu nad budoucí tonalitou fotografií, slouží k předem určené změně tonality a převodu barev na šedou škálu.

HDR v umění

Z českých fotografů se HDR věnuje například * Věra Stuchelová ve svém cyklu Hyperreality

HDR stejně jako ostatní techniky - a nejen fotografické - jsou "dobrým sluhou, ale zlým pánem" a mohou svádět k nepřiměřenému, nadměrnému užití. Důsledkem pak je přebarvenost, nepřirozenost obrazu, která se z výrazového prostředku snadno stává při neuvážlivém uplatnění až nepříjemnou manýrou.

Příklady

==== Původní snímky ====

Odkazy

Reference

Externí odkazy

BANDOH, Yukihiro; QIU, Guoping; OKUDA, Masahiro. Recent advances in high dynamic range imaging technology. +more In: 2010 IEEE International Conference on Image Processing. Hong Kong, Hong Kong: IEEE, 2010-09-XX. [url=https://www. researchgate. net/publication/221122916_Recent_advances_in_high_dynamic_range_imaging_technology]Dostupné online. [/url] . DOI:10. 1109/ICIP. 2010. 5653554. S. 3125-312 * Encoding. www. anyhere. com [online]. [cit. 2021-04-15]. [url=http://www. anyhere. com/gward/hdrenc/hdr_encodings. html]Dostupné online. [/url] * [url=http://blog. flor. cz/hdr-fotografie/]HDR fotografie[/url] princip fungování, názorná ukázka, tutoriál * [url=http://abphoto. pansophia. sk]Ukázky HDR fotografií[/url] * [url=http://doupe. zive. cz/clanek/hdr--high-dynamic-range-v-kostce]Doupě. cz - HDR - High Dynamic Range v kostce[/url] * [url=https://web. archive. org/web/20070322204720/http://www. oled-display. info/]HDR-Displays news (engl)[/url] * [url=https://web. archive. org/web/20131111022617/http://www. pkweb. eu/hdr-fotografie/]Jak na HDR[/url].

Kategorie:Počítačová grafika Kategorie:Technika fotografie Kategorie:Digitální fotografie