Функция DWDR представляет собой функцию расширенного динамического диапазон а. Она применяется в современных камерах видеонаблюдения для улучшения качества изображения. Это относится как к черно-белому, так и к цветному видео. Применяя эту опцию, владелец системы сможет увидеть те детали, которые иначе бы остались «за кадром». Например - даже при недостаточном освещении он сможет рассмотреть и часть объекта, находящуюся на свету, и то, что расположено в тени.

Обычно камеры «обрезают» лишнее, и темные участки смотрятся абсолютно черными, и увидеть что-либо можно лишь там, куда падает больше всего света. Применение других функций для улучшения качества изображения не позволяет сделать его более контрастным, передав все оттенки цветов (а не просто черный, белый и серый).

Например:

Увеличив время диспозиции, удастся лучше рассмотреть каждый фрагмент, но такой вариант неприемлем, если требуется вести съемку движущихся предметов;

Обработка картинки с целью усиления затемненных зон сделает их более яркими, но одновременно засветит те области, которые и так были хорошо заметны.

При описании технология DWDR способность камер к работе с изображением измеряется в децибелах. Оптимальный вариант - когда можно с одинаковой четкостью рассмотреть и то, что происходит на освещенной стороне (улицы), и на противоположной, находящейся в тени. Поэтому для уличных камер слежения этот параметр даже более важен, чем четкость.

Показатель в 2-3 и более мегапикселей вовсе не говорит о хорошей светочувствительности или высокой контрастности картинки. Подобная камера может выиграть только при хорошем освещении, но ночью или в тени покажет себя не лучшим образом.

Виды WDR

Что это - DWDR мы ответили. Но необходимо описать отличия двух распространенных способов, с помощью которых реализована эта функция:

WDR или RealWDR - технология, основанная на аппаратных методах;

DWDR или DigitalWDR - технология, основанная на программных методах.

Камеры с WDR используют двукратное (иногда четырехкратное) сканирование объекта. То есть, сначала делается снимок с обычной экспозицией, позволяющей увидеть детали на освещенной стороне. Затем производится съемка с увеличенной экспозицией - освещенная область засвечивается, а теневая становится более светлой. На третьем этапе оба кадра накладываются друг на друга, формируя уже ту картинку, которую увидит оператор.

Если в камере используется DWDR (обычно это IP-системы), все действия происходят исключительно за счет программ обработки изображения. Они сами определяют, какие зоны нужно сделать более яркими, контрастными, и не трогают те, которые и так хорошо просматриваются. Такой подход дает большую отдачу, но и требует дополнительной мощности от системы.

Зависимость от разрешения

Что значит DWDR для системы наблюдения на объекте? В первую очередь это возможность вести наблюдение при любых (в разумных пределах) условиях освещенности. Поэтому, приобретая камеру, необходимо смотреть не только на ее разрешение и угол обзора, но и на другие параметры.

В последние годы стоимость аппаратуры с указанной функцией падает в цене, однако все еще ощущается разница между ней и «простыми» видеокамерами. Если вы приобретаете оборудование из нижнего или среднего ценового сегмента, скорее всего, придется пожертвовать либо разрешение, либо дополнительными опциями.

Далеко не всегда нужна картинка в несколько мегапикселей, но и не везде требуется DWDR. Можно посоветовать, лишь отталкиваться от конкретных задач для конкретного объекта и выбирать оборудование уже на основании этого.

16 ноября 2009 года

Видеокамеры с широким динамическим диапазоном

Видеокамеры с широким динамическим диапазоном (WDR) предназначены для обеспечения качественного изображения при встречной засветке и наличии в кадре как очень ярких, так и очень темных областей и деталей. При этом яркие области не насыщаются, а темные не отображаются слишком темными. Такие камеры обычно рекомендуются для организации наблюдения за объектом, находящимся напротив окон, в освещенном сзади проеме двери или ворот, а также при большом контрасте объектов.

Динамический диапазон видеокамеры обычно определяется как отношение самого яркого фрагмента изображения к самому темному фрагменту того же самого изображения, то есть в пределах одного кадра. Это отношение по-другому называется максимальным контрастом изображения.

Проблема динамического диапазона

К сожалению, реальный динамический диапазон видеокамер строго ограничен. Он существенно у"же динамического диапазона большинства реальных объектов, ландшафтов и даже сцен кино и фотографии. Кроме того, условия применения видеокамер наблюдения в части освещения зачастую далеки от оптимальных. Так, интересующие нас объекты могут быть расположены на фоне ярко освещенных стен и предметов или встречного (контро-вого) света. В этом случае объекты или их детали на изображении будут слишком темными, так как видеокамера автоматически адаптируется к высокой средней яркости кадра. В некоторых ситуациях на наблюдаемой "картинке" могут иметь место яркие пятна со слишком большими градациями яркости, которые трудно передаются стандартными камерами. Например, обычная улица при солнечном освещении и с тенями от домов имеет контраст от 300:1 до 500:1, для темных пролетов арок или ворот с освещенным солнцем фоном контраст достигает 10 000:1, внутренность темной комнаты против окон имеет контраст до 100 000:1.

Ширина результирующего динамического диапазона ограничивается несколькими факторами: диапазонами самого датчика (фотоприемника), обрабатывающего процессора (DSP) и дисплея (видеоконтрольного устройства). Типовые CCD (ПЗС-матрицы) имеют максимальный контраст не более 1000:1 (60 дБ) по интенсивности. Самый темный сигнал ограничен тепловым шумом или "темновым током" датчика. Самый яркий сигнал ограничен суммой заряда, который может быть накоплен в отдельном пикселе. Обычно CCD построены так, что этот заряд составляет приблизительно 1000 темновых зарядов, обусловленных температурой CCD.

Динамический диапазон может быть существенно увеличен для специального применения камер, например для научных или астрономических исследований, путем охлаждения CCD и применения специальных систем считывания и обработки. Однако такие методы, будучи очень дорогими, не могут использоваться широко.

Как указывалось выше, множество задач требует размера динамического диапазона 65-75 дБ (1:1800-1:5600), поэтому при отображении сцены даже с диапазоном в 60 дБ детали в темных областях потеряются в шуме, а детали в ярких областях — из-за насыщения, либо диапазон будет обрезан сразу с двух сторон. Системы считывания, аналоговые усилители и аналого-цифровые преобразователи (АЦП) для видеосигнала в режиме реального времени ограничивают сигнал CCD до динамического диапазона в 8 бит (48 дБ). Такой диапазон может быть расширен до 10-14 бит за счет использования соответствующих АЦП и обработки аналогового сигнала. Однако зачастую это решение оказывается непрактичным.

Другой альтернативный тип схемы использует нелинейное преобразование в виде логарифмической функции или ее аппроксимации для сжатия 60 дБ выходного сигнала CCD до диапазона в 8 бит. Обычно такие методы подавляют детали изображения.

Последний (указанный выше) фактор ограничения — вывод картинки на дисплей. Динамический диапазон для нормального CRT-монитора, работающего в освещенной комнате, составляет около 100 (40 дБ). LCD-монитор еще более "ограничен". Сигнал, сформированный видеотрактом и даже ограниченный до контраста 1:200, будет уменьшен в динамическом диапазоне при показе. Чтобы оптимизировать показ, пользователь часто должен регулировать контраст и яркость монитора. И если он хочет получить изображение с максимальным контрастом, придется пожертвовать частью динамического диапазона.

Типовые решения

Имеются два основных технологических решения, которые используются, чтобы обеспечить видеокамеры расширенным динамическим диапазоном:

• множественное отображение кадра — видеокамера захватывает несколько полных изображений или его отдельных областей. При этом каждая "картинка" отображает различную область динамического диапазона. После чего камера объединяет эти различные изображения, чтобы воспроизвести единое изображение с расширенным динамическим диапазоном (WDR);
• использование нелинейных, обычно логарифмических, датчиков — в этом случае степень чувствительности при различных уровнях освещения различна, что позволяет обеспечить широкий динамический диапазон яркости изображения в одном кадре.

Применяются разные комбинации этих двух технологий, но наиболее распространенная — первая.

Для получения одного оптимального изображения из нескольких используется 2 метода:

• параллельное отображение двумя или более датчиками изображения, сформированного общей оптической системой. В этом случае каждый датчик захватывает различную часть динамического диапазона сцены за счет различного времени экспонирования (накопления), различного оптического ослабления в индивидуальном оптическом тракте или за счет использования датчиков различной чувствительности;
• последовательное отображение изображения единственным датчиком с различными временами экспонирования (накопления). В крайнем случае производится по крайней мере два отображения: одно с максимальным, а другое — с более коротким временем накопления.

Последовательное отображение, как наиболее простое решение, обычно используется в промышленности. Длительное накопление обеспечивает видимость наиболее темных частей объекта, однако самые яркие фрагменты могут не прорабатываться и даже приводить к насыщению фотоприемника. Картинка, получаемая с малым накоплением, адекватно отображает светлые фрагменты изображения, не прорабатывая темные области, находящиеся на уровне шума. Сигнальный процессор изображения камеры объединяет обе картинки, беря яркие части от "короткой", а темные части от "длительной" картинки. Алгоритм комбинации, позволяющий создавать гладкое изображение без шва, достаточно сложен, и мы не будем здесь его касаться.

Первыми представила концепцию объединения двух цифровых изображений, полученных при разном времени накопления, в единое изображение с широким динамическим диапазоном группа разработчиков во главе с профессором И.И. Зиви из компании "Tech-nion", Израиль. В 1988 г. концепция была запатентована ("Камера широкого динамического диапазона" Y.Y. Zeevi, R. Ginosar и O. Hilsenrath), а в 1993 г. ее применили при создании коммерческой медицинской видеокамеры.

Современные технические решения

В современных камерах для расширения динамического диапазона на основе получения двух изображений в основном применяются матрицы Sony двойного сканирования (Double Scan CCD) ICX 212 (NTSC), ICX213 (PAL) и специальные процессоры для обработки изображения, например SS-2WD или SS-3WD. Примечательно, что такие матрицы невозможно обнаружить в ассортименте SONY и не все производители указывают на их использование. На рис. 1 схематически представлен принцип двойного накопления. Время указано по формату NTSC.

Из диаграмм видно, что если типовая камера накапливает поле 1/60 с (PAL-1/50 с), то камера WDR составляет поле из двух изображений, полученных путем накопления, за 1/120 с (PAL-1/100 с) для мало освещенных деталей и за период от 1/120 до 1/4000 с для сильно освещенных деталей. На фото 1 представлены кадры с разным экспонированием и результат суммирования (обработки) режима WDR.

Эта технология позволяет "довести" динамический диапазон до 60-65 дБ. К сожалению, числовые значения WDR, как правило, приводятся только производителями верхней ценовой категории, остальные же ограничиваются информацией о наличии функции. Имеющаяся регулировка градуирована обычно в относительных единицах. На фото 2 представлен пример сравнительной отработки типовой и камерой WDR встречного света от стеклянной витрины и дверей. Встречаются модели телекамер, в документации на которые указано, что они работают в режиме WDR, но нет упоминания о требуемой специальной элементной базе. В этом случае, естественно, может возникать вопрос, является ли заявленный режим WDR таким, каким мы ожидаем? Вопрос справедлив, поскольку даже в сотовых телефонах уже применяется режим авторегулирования яркости изображения встроенного фотоаппарата, называемый WDR. С другой стороны, встречаются модели с заявленным режимом расширения динамического диапазона, названным как Easy Wide-D или EDR, которые работают с типовыми CCD. Если в данном случае указывается величина расширения, то она не превышает 20-26 дБ. Одним из способов расширения динамического диапазона является применяемая сейчас компанией Panasonic технология Super Dinamic III. Она также основана на двойном экспонировании кадра за 1/60 с (1/50С-PAL) и 1/8000 с (с последующим анализом гистограмм, разделением картинки на четыре варианта с различной гамма-коррекцией и их интеллектуальным суммированием в DSP). На рис. 2 представлена обобщенная структура этой технологии. Подобная система расширяет динамический диапазон до 128 раз (на 42 дБ).

Наиболее перспективной технологией расширения динамического диапазона телекамеры на сегодня является технология Digital Pixel System™ (DPS), разработанная в Стен-фордском университете в 1990-х гг. и запатентованная компанией PIXIM Inc. Основным нововведением для DPS является использование AЦП для переведения величины фотозаряда в ее цифровое значение непосредственно в каждом пикселе сенсора. CMOS(КМОП)-матрицы сенсора препятствуют ухудшению качества сигнала, что увеличивает общее отношение сигнал/шум. Технология DPS позволяет вести обработку сигнала в режиме реального времени.

Технология PIXIM использует метод, известный как мультисемплинг (многократная выборка), что позволяет сформировать изображение высочайшего качества и обеспечить широкий динамический диапазон преобразователя (свет/сигнал). В технологии PIXIM DPS используется пятиуровневый мультисемплинг, это позволяет получать сигнал от сенсора с одним из пяти значений экспозиции. Во время экспонирования производится измерение величины освещенности каждого пикселя кадра (для стандартного видеосигнала — 50 раз в секунду). Система обработки изображения определяет оптимальное время экспонирования и сохраняет полученное значение до того, как произойдет перенасыщение пикселя и прекратится дальнейшее накопление заряда. Рис. 3 поясняет принцип адаптивного накопления. Значение светлого пикселя сохранено при времени экспонирования Т3 (перед насыщением пикселя на 100%). Темный пиксель накапливал заряд более медленно, что требовало дополнительного времени, его значение сохранено при времени Т6. Сохраненные значения (интенсивность, время, уровень шума), измеренные в каждом пикселе, одновременно обрабатываются и преобразуются в высококачественное изображение. Поскольку у каждого пикселя есть свой встроенный АЦП и параметры освещенности измерены и обработаны независимо, то каждый пиксель в действительности действует как отдельная камера.

Системы формирования изображения PIXIM, основанные на технологии DPS, состоят из цифрового сенсора изображения и процессора обработки изображения. В современных цифровых сенсорах используется квантование в 14 и даже в 17 бит. Относительно невысокая чувствительность, как основной недостаток CMOS-технологии, характерна и для DPS. Типовая чувствительность камер этой технологии ~1 лк. Типовое значение отношения сигнал/шум для формата 1/3" составляет 48-50 дБ. Заявляемый максимальный динамический диапазон — до 120 дБ с типовым значением 90-95 дБ. Возможность регулирования времени накопления для каждого пикселя матрицы сенсора позволяет при формировании изображения использовать такой уникальный метод обработки сигнала, как метод выравнивания локальных гистограмм, позволяющий резко повысить информативность изображения. Технология позволяет полностью компенсировать засветку фона, выделить детали, оценить пространственное положение объектов и деталей, находящихся не только на переднем, но и на заднем плане изображения. На фото 3, 4 и 5 приведены кадры, полученные типовой CCD-камерой и камерой PIXIM.

Практика

Итак, можно сделать вывод о том, что сегодня при необходимости вести видеонаблюдение в сложных условиях высококонтрастного освещения можно подобрать телекамеру, достаточно адекватно передающую весь диапазон яркости объектов. Для этого наиболее предпочтительно использование видеокамер с технологией PIXIM. Довольно хорошие результаты обеспечивают системы на основе двойного сканирования. Как компромисс можно рассматривать дешевые телекамеры на основе типовых матриц и электронных систем EWD и многозонной BLC. Естественно, желательно использовать оборудование с оговоренными величинами характеристик, а не только с упоминанием наличия того или иного режима. К сожалению, на практике результаты работы конкретных моделей не всегда соответствуют ожиданиям и рекламным заявлениям. Но это тема для отдельного разговора.

Краткое пособие по созданию фотографий с расширенным динамическим диапазоном. В статье рассмотрены основные моменты съёмки HDR - выбор сюжета, настройка фотокамеры для съёмки с брекетингом, сделан небольшой обзор программ для склейки HDR, приведены альтернативные методы расширения динамического диапазона, работа со светофильтрами, а также съёмка HDR-панорам и работа в стиле мультиэкспозиции. Материал рассчитан для начинающих фотолюбителей, которые умеют пользоваться цифровым фотоаппаратом и имеют навыки обработки снимков на компьютере.

Что такое HDR?

Каждый фотолюбитель, увлекающийся пейзажной съёмкой, сталкивается с одной и той же проблемой - снимки живописного места или городской достопримечательности зачастую далеки от реальности и получаются или пересвеченными, или, наоборот, слишком тёмными.

В первом случае на снимке небо с облаками сильно переэкспонировано или отсутствует вообще, во втором - небо проработано хорошо, однако все остальные детали пейзажа настолько тёмные, что их практически не видно. Попытки изменить настройки экспозиции никоим образом не меняют ситуацию. Дело в том, что в отличие от фототехники, человеческий глаз способен воспринимать более широкий диапазон градации яркости.

Ответ нужно искать в ограниченном динамическом диапазоне современных цифровых камер. Экспонометр камеры замеряет экспозицию либо по светлым участкам (небо), либо, наоборот, по тёмным (здания, деревья, земля). Поэтому единственный выход из сложившейся ситуации — съёмка в режиме брекетинга экспозиции с последующим соединением снимков в графическом редакторе.

Технология HDR (High Dynamic Range, широкий динамический диапазон) соединяет светлые, средние и тёмные полутона серии изображений в один снимок с расширенным динамическим диапазоном. Чаще всего фотограф это делает с помощью специальной компьютерной программы; в некоторые фотокамеры встроен подобный функционал, они позволяют получать снимки HDR без использования компьютера.

Чтобы программа корректно соединила снимки, очень важно, чтобы они были максимально идентичными и отличались только параметрами экспозиции. При съёмке с рук даже в яркий солнечный день с короткой выдержкой не всегда удаётся держать камеру неподвижно, что приводит к небольшому сдвигу, в результате которого итоговое HDR-изображение получится смазанным. Поможет съёмка со штатива - фотограф получит серию снимков, которые, в теории, должны идеально совпадать. Однако на практике одинаковые снимки получатся только в безлюдном месте при полном штиле - ветер колышет ветки деревьев, в кадр попадают прохожие, проезжающие автомобили, а также птицы и прочие объекты. В этом случае за дело берутся программные алгоритмы, которые помогают бороться со смазом, на языке разработчиков эта технология называется Ghost Reduction, или «борьба с призраками».

Если штатива с собой нет, или условия съёмки не позволяют с ним возиться (во время экскурсии, или если снимать со штатива запрещено), вполне можно снимать в режиме брекетинга с рук, если найти хорошую опору и крепко удерживать камеру.

Ещё один вариант создания HDR - обработка одного снимка, снятого в формате RAW, в 2 этапа: сперва делается виртуальная копия файла, затем в одном снимке работают со светами, в другом - с тенями, после чего два файла склеиваются в итоговое изображение. И в завершение ещё одна техника - создание «псевдо-HDR» из одного файла с помощью обработки в специализированной программе, например Topaz Adjust.

В любом случае грамотно склеенные HDR снимки смотрятся очень эффектно и несомненно привлекают внимание зрителей.

Делать обычный снимок, или снимать HDR?

Определить, подходит ли сюжет для HDR, очень просто - достаточно сделать контрольный снимок приглянувшегося пейзажа в творческом режиме, например А, и тут же оценить результат по экранчику. Пересвечено небо и завалены тени на снимке, в то время как на самом деле всё вокруг выглядит потрясающе красивым? Можно смело снимать HDR, этот сюжет как раз наш случай.

Как ни странно, очень красиво выходят штормовые волны с грозовым небом - несмотря на то, что три экспозиции будут кардинально отличаться друг от друга, при склейке в Lightroom 6 можно получить неожиданно драматичный интересный снимок.

Довольно сложно снимать HDR на закате, особенно если на небе красиво подсвеченные облака, часто небо даже прочерчено лучами солнца сквозь тучи, - в этом случае динамический диапазон сцены не настолько широк, техника HDR здесь ни к чему, одиночного кадра RAW вполне достаточно. Лучше сосредоточиться на съёмке и ловить момент, пока солнце не спряталось за горизонт!

Однако и на закате, если с собой есть штатив, всегда имеет смысл сделать парочку серий, ведь можно получить весьма интересные снимки, намеренно затемнив небо и высветлив объекты на переднем плане. К тому же штатив позволит более тщательно продумать ракурс, а также прикрыть диафрагму до значений f/11-16 и интереснее поработать с глубиной резкости.

Сюжеты, которые не подходят для съёмки в стиле HDR:

1. Портрет . Есть исключения, однако в большинстве случаев портрет следует снимать в портретной технике.
2. Ночной или вечерний город.
3. Туман . В теории попробовать поснимать туман в стиле HDR можно, но только с узкой вилкой и как дополнение к обычным снимкам.
4. Длинная экспозиция с трейсерами или зеркальной водой.
5. Студийная съёмка и всевозможные предметы.
6. Репортаж, стрит , хотя стрит - весьма широкое и экспериментальное направление, здесь могут быть варианты.
7. Динамика , спорт, игры детей, животные, макро.
8. Пасмурная мрачная дождливая погода с «молочным» небом, в данном случае лучше поискать интересные ракурсы, чаще всего техника HDR не сделает пейзаж более интересным.
9. Зимний пейзаж . Сюжет спорный, у автора не получилось ни одного интересного зимнего HDR, однако так просто сдаваться и оставлять попытки было бы неверно.

Расширение динамического диапазона, вне всяких сомнений, требует творческого подхода, опыта и желания экспериментировать.

Настройка камеры для съёмки HDR

Практически все цифровые фотокамеры позволяют снимать с брекетингом экспозиции, эта функция имеется не только в зеркальных или беззеркальных камерах, но и во многих компактах, она появилась даже в смартфонах. Мы рассмотрим настройку на примере зеркалок Canon и Nikon. Настройка съёмки с брекетингом довольно сильно отличается в зависимости от производителя камеры и её модели.

В любом случае камеру надо настроить так:

1. Установить формат RAW и режим приоритета диафрагмы A, или полностью ручной режим М.
2. Настроить экспозицию, как будто мы снимаем один кадр. Например для пейзажа днём это будут чувствительность ISO 100 и диафрагма F/11, выдержку в режиме A камера выставит сама.
3. В меню камеры выбрать порядок съёмки экспозиций (минус) - (ноль) - (плюс), так проще потом сортировать серии на компьютере.
4. Настроить брекетинг - выбрать количество экспозиций и вилку. Новичкам для начала имеет смысл попробовать 3 экспозиции с вилкой ±2 или ±3EV.
5. Настроить таймер, лучше установить 2 секунды - этого времени вполне достаточно; если же в камере нет выбора из нескольких интервалов, установить какой есть. Если с собой есть спусковой тросик, самое время использовать его.
6. Построить кадр, выполнить автоматическую фокусировку (или навести фокус вручную), после чего лучше выключить автофокус.
7. Нажать кнопку спуска затвора, поехали!

Камеры Canon

Зеркальные камеры Canon позволяют снимать одновременно и быстро, и с брекетингом, и с таймером.

Отдельной кнопки включения брекетинга нет, нужно войти в меню и выбрать экспозицию. Далее колесом настроить вилку брекетинга и нажать SET. Внимание! Брекетинг включается именно таким образом, то есть в меню нет никакого пункта наподобие ВКЛ/ВЫКЛ. Камера может запомнить эту установку и будет делать кадры с брекетингом, пока фотограф не установит вилку в ноль.

Таймер включается как обычно: нажатие кнопки DRIVE и поворот колеса позволяют выбрать часики с цифрой 2 или 10. Можно для спуска затвора использовать тросик. Три изображения выше иллюстрируют настройку камеры Canon 5D Mark III.

Камеры Nikon

В зеркалках Nikon есть кнопка BKT, её нужно удерживать нажатой, после чего управляющими колёсиками установить количество экспозиций и вилку (Шаг). Чтобы выключить брекетинг, нужно поставить количество снимков в ноль.

Если использовать автоспуск, то между экспозициями камера будет отсчитывать некую дельту по времени, в результате динамичные объекты могут сдвинуться от экспозиции к экспозиции. Чтобы включить автоспуск, нужно повернуть левое управляющее колесо на значок с часиками (см. фото ниже).

Чтобы снять всю серию как пулемёт, без дельты по времени, надо включить скоростную съёмку (Ch на нижнем управляющем колесе выбора режима драйва, см. фото ниже). Далее удерживать кнопку спуска нажатой - серия готова, но при этом можно запросто сдвинуть камеру, даже укрепленную на штативе. При этом нельзя использовать таймер, так как скоростная съёмка включается тем же колесом, что и таймер автоспуска.

Таким образом, снимать с брекетингом одновременно и быстро, и с таймером на зеркальные камеры Nikon не получится. Скорее всего, в следующих моделях это исправят. На примерах выше изображена настройка Nikon D610.

Снимать со штатива, или с рук?

В данном примере показана съёмка городского HDR-пейзажа. Съёмка велась в режиме брекетинга экспозиции с шагом ±2 EV в режиме приоритета диафрагмы (А). Чтобы добиться хорошей глубины резкости на переднем и заднем плане, была выбрана диафрагма F/10. Для идеального совмещения снимков был использован штатив, так как выдержка минусовой экспозиции оказалось слишком длительной для уверенной съёмки с рук.

-2 EV	0 EV	+2 EV

Арка во дворе дома на Невском проспекте в Санкт-Петербурге была выбрана не случайно - на примере съёмки этого сюжета можно наглядно продемонстрировать возможности технологии HDR. Поскольку съёмка велась в дневное время, улица была освещена очень хорошо, в то время как пространство внутри арки находилось в тени.

Если вести съёмку, замеряя экспозицию по дому на заднем плане, на снимке будут проработаны только участки, находящиеся в области дневного освещения, для проработки светлых и средних тонов внутри арки динамического диапазона камеры явно недостаточно.

Чтобы расширить динамический диапазон, был использован режим брекетинга. На Невском проспекте сильное движение, в один из кадров попал проезжающий мимо автомобиль, к тому же пешеходы не стояли на месте и двигались. Поэтому чтобы добиться идеальной склейки трёх снимков лучше выбирать утренние часы для съёмки, когда движение на проспекте не столь активное, либо положиться на автоматику при склейке HDR, как и было сделано в данном примере.

Многие штативы, например фирмы Manfrotto, оснащены одним или несколькими индикаторами уровня - один на корпусе штатива, другой на штативной головке, что позволит очень ровно выставить горизонт.

Конечно, технология HDR подразумевает съёмку со штатива, однако если использовать штатив невозможно, допустимо снимать с рук, тем более днём. Здесь будет полезен стабилизатор изображений, а также хороший упор, например колонна, перила, собственная коленка или другие приёмы. Однако нужно внимательно следить за чувствительностью ISO и не устанавливать высокие значения, так как при склейке трёх «шумных» кадров ничего хорошего не получится.

Сколько снимать экспозиций?

Новичкам можно смело посоветовать на первых порах выбирать классический вариант HDR с тремя экспозициями и вилкой ±2 EV или ±3 EV в зависимости от сюжета или ситуации освещения.

Профессиональные фотографы, которые специализируются на съёмке интерьеров, говорят о 9 экспозициях, что позволяет им проработать максимум деталей в светах, тенях и средних тонах. Профессиональные камеры запросто позволяют снимать 9 экспозиций, к тому же фотограф может снять серию кадров в режиме М, просто изменяя выдержку, чтобы получить нужное ему количество экспозиций. Этот приём годится для неспешной съёмки внутри помещений, когда никто не мешает и есть достаточно времени. К тому же на ответственную съёмку фотограф берёт с собой компьютер, на котором можно тут же проверить результат склейки и внести коррективы в случае необходимости.

Классический пример, с тремя экспозициями, потому и классический, что подойдёт для большинства ситуаций съёмки:

-2 EV	0 EV	+2 EV

Пять экспозиций создадут ещё более широкий динамический диапазон, что позволит более интересно обработать фотографию при склейке, очень тонко проработав детали в светах и тенях. В теории можно всегда делать 5 экспозиций, однако, во-первых, и трёх экспозиций чаще всего вполне достаточно, а, во-вторых, с тремя работать быстрее и удобнее.

-1,4	-0,7	0	+0,7	+1,4

Сюжет выше снят в Павловске на камеру Sony a7, которая может автоматически снимать в серии 5 экспозиций. Склейка в программе HDR Efex Pro.

Также 5 экспозиций могут быть полезными, если есть много деталей в глубоких тенях, в средних тонах и светах, как в примере с каменным мостиком в лесу. Здесь вообще не видно неба с облаками, однако летний день был очень ярким, а тени в лесной чаще глубокими, и склейка HDR из пяти кадров позволила проработать все полутона и получить изображение, очень похожее на то, как бы мы видели этот сюжет своими глазами.

Этот сюжет снят в парке Сергиевка (Петергоф, пригород Санкт-Петербурга) на камеру Canon 5D Mark II, которая не умеет автоматически снимать 5 экспозиций в серии, поэтому различные экспозиции получены в режиме М путём смены выдержки. В данном случае фокусное расстояние 17 мм, ISO 100, F/10 и выдержка слева направо: 1/25, 1/13, 1/6, 0,3 и 0,5 секунды. Склейка в Lightroom 6.

Теперь обратите внимание на зимнюю фотографию этого же мостика. Съёмка велась в том же месте на то же самое оборудование, однако зимнее настроение передать не получилось, снимок не интересный. Очевидно, что техника HDR здесь совершенно ни к чему, можно было сделать просто один кадр в формате RAW.

-2 EV	0 EV	+2 EV

Как выбрать вилку экспозиции?

Прежде всего имеет смысл оценить контрастность сцены, возможно, сделать пару тестовых кадров, чтобы визуально оценить провалы в светах и тенях. На практике чаще всего приходится выбирать между ±2 и ±3 EV. Аббревиатура EV, кстати, означает Exposure Values, значения экспозиции, на жаргоне «стопы».

Если мы установили штатив и настроили камеру, лучше всего сделать две серии - и с вилкой ±2, и ±3 EV, и уже дома при обработке снимков выбрать наилучший вариант, ведь всегда хорошо, когда есть выбор. Вполне может оказаться, что какой-то сюжет лучше склеится из фотографий, снятых с более широкой вилкой, какой-то - из серии с более узкой.

Профессионалы из фирмы HDRsoft рекомендуют всегда использовать минимальное значение ISO и вилку ±2 EV. Из опыта съёмки HDR можно сказать, что первое утверждение сомнению не подлежит, в то время как в случае с вилкой возможны различные варианты и есть огромный простор для творчества.

Вилка ±3 EV

-3 EV	0 EV	+3 EV

Максимальную вилку ±3 EV стоит выбирать для высококонтрастных сюжетов, чтобы хорошо проработать и мелкие детали в тенях, и в светах. В данном примере такая широкая вилка совершенно лишняя, можно было вполне обойтись ±2 EV. Такие настройки выбраны намеренно для демонстрации проработки полутонов.

Вилка ±2 EV

-2 EV	0 EV	+2 EV

Вилку ±2 EV можно смело выбирать для съёмки любых пейзажей в любое время года. Во многих камерах можно установить не только целые значения, но и промежуточные между 2 и 3, таким образом подобрав идеальные настройки для каждого конкретного сюжета, основываясь на личном опыте и интуиции.

Вилка ±1 EV

-1 EV	0 EV	+1 EV

Вилка ±1 EV в случае с HDR практически не имеет смысла - такого же эффекта можно легко достичь в графическом редакторе при обработке RAW, так как в пределах ±1 EV можно запросто обрабатывать любую фотографию практически без потерь. Этот вариант пригодится, если нет уверенности в точном выборе экспопары, а детали проработать хочется.

Программы для склейки снимков HDR

Adobe Ligthroom 6

Инструмент склейки HDR появился только в 6-й версии этого замечательного RAW-конвертера, пользователи его долго и терпеливо ждали. На самом деле, с появлением в Lightroom возможности склейки панорам и HDR, потребность в Photoshop для обработки фотографий практически сведена на нет.

Диалоговое окно простое и понятное, ничего лишнего, никаких настроек. На выходе программа создаст склеенный файл в формате DNG (это сырой формат данных, разработанный компанией Adobe). Файл будет лежать в ленте миниатюр рядом с исходными экспозициями.

Когда следует обрабатывать фото - до склейки, или после? Инженеры Adobe советуют обрабатывать после склейки, так как вся информация из всех экспозиций будет содержаться в склеенном DNG, и у нас будут широчайшие возможности для тональной обработки любого участка фотографии - как в тенях, так и в светах или средних тонах. Профиль исправления оптических искажений также можно подключить уже после склейки, то же касается правки горизонта и кропа. Разумеется, любые обработки будут недеструктивны, можно вернуться к склеенному оригиналу в любой момент.

Преимущества

1. Пожалуй, лучший инструмент склейки HDR на сегодняшний день.
2. Простой и понятный интерфейс, ничего лишнего.
3. В диалоговом окне можно посмотреть в виде маски объекты, которые будет обработаны инструментом борьбы со самазом.
4. Будет прост и понятен для новичков.

Недостатки

1. Довольно сложно как-то влиять на работу алгоритма борьбы со смазом.
2. В некоторых местах фотографии появляются артефакты в виде полос или шума, вероятнее всего, вследствие работы этого самого алгоритма борьбы со смазом.

Adobe Photoshop CC

MacOS, Windows, подписка 300 рублей в месяц

Инструмент Merge to HDR программы Photoshop CC, который приведен на экраннике ниже, появился давно, в предыдущих версиях программы, и долгое время служил верой и правдой, он и сегодня работает, однако с выходом Lightroom версии 6 его функционал сильно проигрывает.

Особенность инструмента в том, что все обработки приходится делать в двух местах - сперва в диалоговом окне склейки, после чего дорабатывать фото до перевода из 16 в 8 бит на канал.

Преимущества

1. Возможность выбора экспозиции, на основе которой программа будет бороться со смазом, изменения отображаются на картинке в реальном времени.
2. Прекрасный алгоритм склейки HDR, который позволяет получать профессиональный результат.

Недостатки

1. Мало инструментов тональной обработки в диалоговом окне программы.
2. Необходимость дополнительной обработки до перевода из 16 в 8 бит на канал, например с помощью кривых.
3. Необходимы навыки работы с кривыми Photoshop.

HDR Efex Pro 2

MacOS и Windows, цена 5490 рублей за комплект программ.

HDR Efex Pro - это плагин, он является одним из нескольких плагинов в комплекте, который называется NIK Collection. Разработкой занимается компания NIK Software, эта компания с недавнего времени приобретена Google.

Преимущества

1. Большая коллекция готовых пресетов. Импорт пресетов, создание пользовательских.
2. Большое количество тональных настроек склейки HDR.
3. Приятный простой интерфейс.
4. Плагин для многих программ: Photoshop/Bridge, Lightroom, Apple Aperture.
5. Работа с «умными фильтрами» - возможно использовать Smart Filters программы Photoshop.
6. Локальные корректировки.
7. Прекрасно подойдёт новичкам для первых шагов в склейке HDR.

Недостатки

1. Неуверенная работа с однотонным участком неба, на котором нет облаков - этот участок практически наверняка получится в виде тёмного пятна.
2. Готовые пресеты зачастую делают слишком грубую картинку, слишком явно выраженный эффект HDR.
3. Не всегда удачная работа алгоритма борьбы со смазом объектов при склейке.

Oloneo PhotoEngine

Только для Windows, цена 150$.

Преимущества

1. Быстрая работа, все корректировки делаются практически в реальном времени, никаких тормозов.
2. Расширенная работа с цветом.
3. Программа работает как в качестве плагина для Lightroom, так и как самостоятельное приложение.
4. Наряду с традиционной склейкой HDR в программе есть уникальная технология HDR Re-light, которая позволяет соединить несколько фото, снятых не с различной экспозицией, а с разной подсветкой.

Недостатки

1. Удручающая работа алгоритма борьбы со смазом объектов при склейке, по сути его в программе просто нет.
2. Приложение выпускается только для Windows.
3. Программа довольно сложна для начинающих фотолюбителей.

Photomatix Pro 5.05

MacOS и Windows, цена примерно 100$

Эту программу можно смело назвать пионером в работе с HDR, ведь компания HDRSoft sari выпустила первое коммерческое приложение ещё в 2003 году. Кстати, интерфейс программы почти не изменился с тех пор, он выполнен в стиле ранних версий Windows и вызывает улыбку и ностальгию, однако при этом он весьма удобный и простой. Другое дело - принцип работы в программе. Наверное, Photomatix Pro - одна из самых глубоких программ с точки зрения тонких пользовательских настроек, и, несмотря на простоту интерфейса, разобраться в ней непросто. Новичкам нужно в обязательном порядке посмотреть несколько обучающих видео, которые представлены на сайте компании или на YouTube.

Преимущества

1. Огромное количество настроек склейки, включая различные алгоритмы и методы.
2. Настройки работают тонко, можно очень и очень точно проработать нужный параметр, например микроконтраст, детали в тенях и так далее.
3. Два алгоритма работы (Exposure Fusion или HDR Tone Mapping) на выбор.
4. Программа работает как самостоятельное приложение, а может использоваться в качестве плагина для Lightroom/ Photoshop Elements.
5. Наличие интересных готовых пресетов.
6. Возможность пакетной обработки нескольких серий.

Недостатки

1. Алгоритм борьбы со смазом объектов при склейке работает не всегда удачно.
2. Программа очень сложна для начинающих фотолюбителей.

HDR Expose 3

MacOS и Windows, цена примерно 120$.

Разработка компании Unified Color, выпускается как в виде самостоятельного приложения, так и плагина для Lightroom, Photoshop и Apple Aperture.

Преимущества

• Возможность пакетной обработки файлов.
• Возможность пакетной склейки HDR-панорамы.
• Шустрая работа.
• Возможно выбрать кадр, на основе которого программа будет бороться со смазом.
• Отличный алгоритм борьбы со смазом, на всех тестовых кадрах он отработал отлично.
• Большое количество регулировок настойки склейки, движки работают аккуратно, позволяя тонко настроить нужные параметры.
• Наличие версии как для Windows, так и для MacOS.
• Наличие как продвинутой версии (HDR Expose), так и версии с урезанным функционалом (HDR Express), разница составляет 40$.
• Программу можно порекомендовать новичкам, разобраться в ней не сложно.

Недостатки

• Не всегда удобный интерфейс, по крайней мере, в версии для MacOS, - некоторые надписи налезают друг на друга.
• Небольшое количество готовых пресетов обработки.

Luminance HDR

Linux, MacOS, Windows, бесплатно.

Эту программу стоит упомянуть по той причине, что она, наверное, одна из немногих, разработанных для всех трёх платформ и является наиболее популярной программой склейки HDR в операционной системе Linux. Вопрос выбора операционной системы выходит за рамки данного исследования, однако на примере программы Luminance HDR можно наглядно продемонстрировать, почему фотографы, да и вообще творческие люди предпочитают MacOS или Windows.

Интерфейс, функционал и в целом принципы работы в программе Luminance HDR сильно отличаются от конкурентов, здесь не получится работать методом «научного тыка», просто перебирая различные настройки на свой вкус. В программе есть алгоритмы борьбы со смазом, которые проверить в деле, однако, не получилось - программа упала.

Преимущества

• Самая популярная программа для склейки HDR в операционной системе Linux.
• Большое количество настроек тоновой коррекции.
• Несколько различных алгоритмов склейки.

Недостатки

• Весьма неспешная работа (тест проводится на офисном ноутбуке средней ценовой категории, система Ubuntu 15.04). Говоря проще, программа тормозит.
• Результат смены параметров не отображается на фото в реальном времени, нужно нажать кнопку Tonemap и ждать.
• Пошаговый алгоритм работы. Другими словами, не получится управлять методом борьбы со смазом в диалоговом окне склейки HDR, эту функцию можно включить только перед склейкой, на предыдущем шаге, на этапе выбора фотографий.
• Сложные принципы работы, в которых даже бывалым пользователям не разобраться без описания или инструкции.
• Неудобный запутанный интерфейс.
• Новичкам эту программу можно порекомендовать, если есть задача работать исключительно под Linux, а также в качестве неплохой головоломки.
• При попытке включить выравнивание объектов и функцию борьбы со смазом программа думала минут 15 и упала.

При работе с программой Luminance HDR постоянно возникало желание прекратить мучения и запустить Lightroom 6, в которой те же операции можно сделать на порядок быстрее, в несколько раз удобнее удобнее и с более предсказуемым результатом.

DSLR Remote Pro

Говоря про программы для склейки HDR, нельзя не сказать о программе DSLR Remote Pro, которая позволяет управлять камерой с компьютера. При прочих несомненных достоинствах программа позволяет автоматически снимать с брекетингом до 15 кадров в серии. Мало того, она совместима с упомянутой выше программой Photomatix Pro, в связке с которой может и автоматически создавать HDR изображения. Разумеется, Photomatix Pro необходимо приобрести независимо от DSLR Remote Pro и установить её на компьютер.

В рамках данного исследования нет смысла углублённо рассматривать DSLR Remote Pro; несколько лет назад я написал большой обзор этой программы , это весьма интересный и уникальный в своём роде продукт. Всем интересующимся рекомендую посетить сайт компании Breeze Systems, выяснить совместимость программы со своей фотокамерой и попробовать демо-версию в деле.

Обработка одного фото, или создание «псевдо-HDR»

Почти все без исключения программы по созданию HDR-изображений, наряду со своей прямой функцией, предлагают ещё и функцию создания так называемого «псевдо-HDR» изображения. Суть данного метода в том, что программа позволяет пользователю, у которого нет серии HDR-снимков, создать эффект фото с расширенным динамическим диапазоном из одной фотографии.

Самый распространенный пример - съёмка в серую пасмурную погоду, съёмка из-под арки и так далее. Небо в таком случае почти наверняка окажется цвета молока, а передний план тёмным. Разумеется, грамотная съёмка со штативом серии снимков с последующей склейкой спасла бы ситуацию, однако зачастую нам просто не хватает времени, терпения и усидчивости заниматься подобными вещами. Группа туристов уходит, друзья зовут не отставать, шашлык стынет, да и компаньонов по прогулке чаще всего сильно раздражает спутник, который постоянно возится со своим штативом, не правда ли? Наверняка многие чувствовали подобное на себе, и не раз…

Здесь уместно ещё раз отметить, что съёмка в формате RAW нужна именно для последующей обработки снимков. Также имеет значение размер и разрешение матрицы фотокамеры, полнокадровые современные матрицы выдают очень широкий динамический диапазон, зачастую позволяя «тянуть» света и тени весьма в широких пределах.

HDR Efex Pro 2

Цена 5490 рублей на комплект программ.

Основным назначением плагина, конечно, является склейка HDR из нескольких экспозиций, однако можно обрабатывать и одиночное фото.

На скриншоте выше показан пример отображения на экране одновременно двух состояний фотографии - было/стало, что в случае склейки традиционного HDR не имеет смысла, так как состояния «было» не существует. Можно выбрать один из готовых пресетов и доработать его.

Topaz Adjust 5

MacOS и Windows, цена 50$.

Пожалуй, самый эффектный плагин известной софтверной компании. Выпускается для Windows и MacOS и может быть приобретён как отдельно, так и в составе целого пакета плагинов.

Основное преимущество плагина - огромное количество готовых пресетов, отсортированных по тематике обработки, можно сказать, на все случаи жизни. Выбрав пресет, можно тут же доработать его действие движками-регуляторами. Особых чудес ждать от плагина не следует, однако возможности обработки поражают. Недостатком можно назвать тот факт, что эффект HDR в большинстве готовых пресетов слишком сильный, преувеличенный, обработка сразу бросается в глаза.

HDR панорама

Мы часто снимаем и широкие панорамы, и захватывающие дух HDR, однако что будет, если соединить эти две техники? Правильно, получится красивая панорамная фотография с широким динамическим диапазоном, то есть хорошо проработанными деталями в тенях, средних тонах и светах. Снимать такие сюжеты сложно, так как нужно одновременно использовать свой опыт съёмки в двух различных техниках.

Здесь на помощь придёт классический подход - снимать панораму из трёх серий по три экспозиции каждого кадра с вилкой ±2 или ±3 EV, по ситуации освещённости сюжета. Можно делать серий и больше, однако потом с таким огромным количеством снимков очень сложно работать, вдобавок мгновенно съедается место на жёстком диске, компьютер тормозит, нервы на пределе, а результат непредсказуем.

Вторым сложным моментом является наличие динамичных объектов в кадре. И если снимать панораму из 5 кадров HDR, каждый из которых склеен из трёх, то в итоге получится 15 кадров, в каждом из которых двигаются ветки деревьев, ездят автомобили, ходят люди. И запросто может возникнуть ситуация, при которой один и тот же объект может оказаться во всех пяти кадрах в разных местах. В данном случае можно либо положиться на программу склейки, либо аккуратно работать штампом в каждом снимке. В примере ниже можно заметить, что человек двигался и менял позу, однако Lightroom 6 справилась с этой задачей.

В примере представлена панорама, склеенная из 5 HDR фотографий, которые в свою очередь склеены из 3 экспозиций каждая. Lightroom 6.

Автоматические методы съёмки HDR

Многие современные камеры позволяют снимать и клеить HDR автоматически. Камера в этом режиме как правило сделает серию кадров, после чего сама склеит финальный HDR. В подавляющем большинстве случаев съёмку нужно вести в формате JPEG, и на выходе мы также получим готовый JPEG, который «пересклеить» уже не выйдет.

Некоторые камеры позволяют наряду со склеенным JPEG записать на карту памяти ещё и исходные экспозиции, которые можно дома попытаться по-своему склеить на компьютере. Поддерживает ли та или иная камера эту функцию, нужно смотреть в инструкции или внимательно читать обзоры, в спецификациях как правило такие тонкости не отражены.

Например, камера Pentax k3 делает иначе - она склеивает три экспозиции в один файл в формате RAW (DNG), объём которого приближается к 100 мегабайтам. Сырой формат и большой объём данных позволит при желании редактировать снимок в очень широких пределах. Мало того, фирменная утилита Digital Camera Utility способна извлечь из этого файла отдельные экспозиции, после чего фотограф сможет «пересклеить» их заново, применяя другие алгоритмы, нежели применяла фотокамера. Разумеется, проверить в деле данный функционал, не имея в руках самой камеры, невозможно, остаётся поверить на слово .

Активный D-Lightning

Это фишка всех современных зеркалок Nikon. Особого драматизма на фото не видно, а при обработке RAW в графическом редакторе можно легко достичь более интересных результатов. Шесть изображений ниже сняты на камеру Nikon D610.

ADL AUTO	ADL умеренный	ADL нормальный
ADL усиленный	ADL сверхусиленный	ADL Выкл.

И ещё странный момент: на сырой файл эта функция влияния не оказывает, только на JPEG. Вернее, не совсем так: при открытии NEF в программе от Nikon, Capture NX-D, информация про Активный D-Lightning будет прочитана, и файл отобразится согласно заданным установкам этого параметра. Если же работать с данным NEF в любом другом редакторе, смысла пользоваться этой функцией нет, лучше её отключить, чтобы не расходовать зря энергию.

HDR

Во многих камерах есть автоматический режим склейки HDR, он включается в меню и работает только при съёмке в JPEG, - камера сама снимет серию из нескольких кадров и склеит готовый файл. В камерах Nikon, чтобы камера запомнила факт включения этого режима, нужно установить «серия», иначе перед каждым следующим снимком в стиле HDR эту функцию придётся заново активировать в меню.

Extra High	High	Normal	Low	OFF

Можно настроить вилку (в меню это называется «Диффер-я экспозиции») и жесткость обработки (это почему-то называется «Смягчение»). Как показывает практика, особых чудес от съёмки в этом режиме ждать не следует.

Спецэффекты

Специальный сюжетный режим или спецэффект позволит делать снимки в стиле HDR, однако они вряд ли могут быть интересны, кроме как для прикола.Подобный спецэффект может называться наподобие «HDR живопись».

Nikon D5300	Sony a5000

Съёмка в автоматическом режиме поможет начинающему фотографу при выборе ракурса съёмки, а также позволит быстро принять решение - стоит ли вообще снимать выбранный сюжет с брекетингом экспозиции. Увидев интересный ракурс, можно быстро снять пример, глянуть на экранчик, и если результат окажется интересным, расставить штатив и сделать серию не торопясь и вдумчиво.

Мультиэкспозиция

Данная техника уходит корнями в плёночные времена, вероятнее всего, кто-то однажды забыл перевести кадр и получил интересный художественный результат, когда одно изображение наложилось на другое.

При съёмке на плёнку фотограф мог сделать первый кадр в одном месте, после чего не переводить плёнку и сделать второй кадр на это же место плёнки, находясь в другом городе хоть через неделю или месяц, и так нужное ему число раз. Конечно, результат можно увидеть только при проявке этой плёнки.

Большинство современных зеркалок Nikon, например D7200, Df или D610, умеют снимать кадры в стиле мультиэкспозиции. Доступно наложение 2 или 3 кадров (в Nikon DF - до 10 кадров), при этом можно снимать в RAW. По умолчанию максимальное время между экспозициями составляет 30 секунд, это время можно увеличить с помощью пользовательской настройки. Так же, как и для HDR, в меню можно выставить Вкл. (серия) или Вкл. (один снимок) - в первом случае камера снимет одну мультиэкспозицию, и можно приступить к съёмке следующей, в то время как во втором случае после съёмки одной мультиэкспозиции камера сама переведет эту установку в режим Выкл.

Есть ещё такой параметр, как «Автоусиление». Этот параметр нужно настроить на свой вкус, инструкция не даёт никаких конкретных рекомендаций на этот счёт, за исключением того, что предлагает отключить автоусиление, если фон тёмный.

Съёмка в стиле мультиэкспозиции - непростая творческая задача. Если в случае с HDR можно хотя бы примерно представить себе, как будет выглядеть будущий кадр (например мысленно затемнить небо и высветлить тени на земле), при съёмке Time Lapse можно мысленно ускорить движение облаков на небе или течение каких-либо событий, то в случае мультиэкспозиции представить себе будущий кадр неимоверно сложно.

Всем интересующимся мультиэкспозицией можно порекомендовать изучить работы

by Cal Redback

Динамический диапазон является одним из многих параметров, на которые обращают внимание все, кто покупает или обсуждает фотокамеру. В различных обзорах часто используется этот термин наряду с параметрами шума и разрешения матрицы. Что же обозначает этот термин?

Не должно быть секретом, что динамический диапазон фотоаппарата - это способность камеры к распознаванию и одновременной передаче светлых и темных деталей снимаемой сцены.

Если говорить более детально, то динамический диапазон камеры - это охват тех тонов, которые она может распознать между черным и белым. Чем больше динамический диапазон, тем больше этих тонов могут быть записаны и тем больше деталей может быть извлечено из темных и светлых участков снимаемой сцены.

Динамический диапазон обычно измеряется в значениях . Хотя вроде бы и очевидно, что важным является возможность захватить наибольшее, насколько это возможно, число тонов, для большинства фотографов приоритетной остается цель - попытаться создать приятный образ. А это как раз не означает, что необходимо, чтобы была видна каждая деталь изображения. Например, если темные и светлые детали изображения будут разбавлены серыми полутонами, а не черными или белыми, то вся картинка будет иметь очень низкую контрастность и выглядеть довольно скучно и нудно. Ключевыми являются границы динамического диапазона фотокамеры и понимание как можно использовать его для создания фотографий с хорошим уровнем контрастности и без т.н. провалов в светах и тенях.

Что видит камера?

Каждый пиксель в изображении представляет один фотодиод на сенсоре камеры. Фотодиоды собирают фотоны света и превращают их в электрический заряд, который затем преобразуется в цифровые данные. Чем больше фотонов, которые собираются, тем больше электрический сигнал и тем ярче будет в изображении пиксель. Если фотодиод не собирает никаких фотонов света, то никакой электрический сигнал не будет создан и пиксель будет черным.

датчик 1 дюйм

датчик APS-C

Тем не менее, датчики бывают различных размеров и разрешений, а также при их производстве используются различные технологии, которые влияют на размер фотодиодов каждого датчика.

Если рассматривать фотодиоды как ячейки, то можно провести аналогию с наполнением. Пустой фотодиод будет воспроизводить черный пиксель, в то время как 50% от полного покажет серый цвет и заполненный на 100% будет белым.

Скажем, мобильные телефоны и компактные камеры имеют очень маленькие датчики изображения по сравнению с DSLR. Это означает, что они также имеют гораздо меньшие фотодиоды на датчике. Таким образом, даже при том, что и компактная камера, и DSLR может иметь датчик 16-миллионов пикселей, динамический диапазон будет отличаться.

Чем больше фотодиод, тем больше его способность хранить фотонов света по сравнению с меньшим размером фотодиода в меньшем датчике. Это означает, что чем больше физический размер, тем диод может лучше записывать данные в светлых и темных областях

Наиболее распространена аналогия, что каждый фотодиод похож на ведро, которое собирает свет. Представьте себе, что 16 миллионов ведер занимаются сбором света по сравнению с 16 млн. чашек. Ведра имеют больший объем, за счет которого способны собрать большее количество света. Чашки гораздо меньшей емкости, поэтому при наполнении могут передать фотодиоду гораздо меньший по мощности , соответственно пиксель может воспроизводиться с гораздо меньшим количеством световых фотонов, чем получается от более крупных фотодиодов.

Что это означает на практике? Камеры с меньшими размерами датчиков, такие как в смартфонах или потребительские компакты, имеют меньший динамический диапазон, чем даже самый компактный фотоаппарат из системных камер или зеркалок, которые используют большие датчики. Тем не менее, важно помнить, что влияет на ваши изображения общий уровень контраста в сцене, которую вы фотографируете.

В сцене с очень низкой контрастностью разница в тональном диапазоне, захваченном камерой мобильного телефона и DSLR, может быть мала или вообще не различима. Датчики обеих камер способны захватывать полный диапазон тонов сцены, если свет выставлен правильно. Зато при съемке высококонтрастных сцен будет очевидным, что, чем больше динамический диапазон, тем большее количество полутонов он способен передать. И так как более крупные фотодиоды имеют лучшую способность при записи более широкого диапазона тонов, следовательно, и имеют больший динамический диапазон.

Давайте посмотрим разницу на примере. На фотографиях ниже можно наблюдать отличия в передаче полутонов камерами с разным динамическим диапазоном при одинаковых условиях высокой контрастности освещения.

Что такое разрядность изображения?

Разрядность тесно связана с динамическим диапазоном и диктует камере какое количество тонов может быть воспроизведено в изображении. Хотя цифровые снимки полноцветные по умолчанию, и они не могут быть сняты не цветными, датчик камеры на самом деле не записывает непосредственно цвет, он просто записывает цифровое значение для количества света. Например, 1-битное изображение содержит самую простую "инструкцию" для каждого пикселя, поэтому в данном случае есть только два возможных конечных результата: черный или белый пиксель.

Битное изображение состоит уже из четырех различных уровней (2×2). Если оба бита равны - это белый пиксель, если оба выключены, то это черный. Есть также возможность иметь два варианта, что на изображении будет соответственное отражение еще двух тонов. Двухбитное изображение дает черно-белый цвет плюс два оттенка серого.

Если изображение 4-битное, соответственно существует 16 возможных комбинаций в получении различных результатов (2x2x2x2).

Когда дело доходит до обсуждения цифровых изображений и датчиков, чаще всего можно услышать о 12, 14 и 16-битных датчиках, каждый из которых способен записывать 4096, 16384 и 65536 различных тонов соответственно. Чем больше битовая глубина, тем большее количество значений яркости или тона может быть записано с помощью датчика.

Но и тут кроется подвох. Не все камеры способны воспроизводить файлы с такой глубиной цвета, которую может позволить создать датчик. Например, на некоторых камерах Nikon исходные файлы могут быть как 12 бит, так и 14 бит. Дополнительные данные в 14-битных изображениях означают, что в файлах, как правило, больше деталей в светлых и темных областях. Так как размер файла больше, то и времени на обработку и сохранение тратится больше. Сохранение необработанных изображений 12-битных файлов происходит быстрее, но тональный диапазон изображения из-за этого сжимается. Это означает, что некоторые очень темные серые пиксели будут отображаться как черные, а некоторые светлые тона могут выглядеть как .

Когда происходит съемка в формате JPEG, файлы сжимаются еще больше. Изображения JPEG являются 8-разрядными файлами, состоящими из 256 различных значений яркости, поэтому многие из мелких деталей, доступных для редактирования в исходных файлах, снятых в , полностью теряются в файле JPEG.

Таким образом, если у фотографа имеется возможность получить наиболее полную отдачу от всего возможного динамического диапазона фотокамеры, то лучше сохранять исходники в "сыром" виде - с максимально возможной битовой глубиной. Это означает, что снимки будут хранить наибольшее количество информации о светлых и темных областях, когда дело коснется редактирования.

Чем понимание динамического диапазона фотокамеры важно для фотографа? Исходя из имеющейся информации, можно сформулировать несколько прикладных правил, придерживаясь которых, повышается вероятность получения хороших и качественных изображений в трудных условиях для фотосъемки и избегать серьезных ошибок и недочетов.

• Лучше снимок сделать более светлым, чем перетемнить его. Детали в светах "вытягиваются" проще, потому что они не такие шумные, как детали в тени. Безусловно, что правило действует при условиях более-менее правильно выставленной экспозиции.
• При замере экспозиции по темным областям лучше жертвовать детализацией в тенях, более тщательно проработав света.
• При большой разнице в яркости отдельных участках снимаемой композиции экспозицию следует замерять по темной части. При этом желательно выравнивать по возможности общую яркость поверхности изображения.
• Оптимальное время для съемки считается утреннее или вечернее, когда свет распределяется равномерней, чем в полдень.
• Портретная съемка пройдет лучше и легче, если использовать дополнительное освещение с помощью выносных вспышек для фотокамеры (например, купить современные накамерные вспышки http://photogora.ru/cameraflash/incameraflash).
• При прочих равных следует пользоваться наименьшим из возможных значением ISO.

Индустрия производства развивается с высокой скоростью. Каждый год на выставках производители представляют новейшие технологии, позволяющие улучшить телевизоры и убедить людей, что пришло время для обновления.

Эволюция

Последние несколько лет провели нас от моделей с экранами на электронно-лучевой трубке до тонких телевизоров. Наблюдался взлет плазменных панелей и их падение. Затем пришла эра высокой четкости, полная поддержка HD и Ultra HD. Были эксперименты и с популярным трехмерным форматом, а также с формой экрана: его делали то плоским, то изогнутым. И вот наступил новый виток этой телевизионной эволюции - телевизоры с HDR. Именно 2016 год стал новой эрой в телевизионной промышленности.

в телевизоре?

Данная аббревиатура расшифровывается как «расширенный динамический диапазон». Технология дает возможность с максимальной точностью приблизить созданную картинку к тому, что человек видит в реальной жизни. Сам по себе наш глаз воспринимает сравнительно маленькое число деталей на свету и в тенях в один момент времени. Но после того как зрачки адаптируются к текущим условиям освещения, их чувствительность увеличивается почти вдвое.

Фотоаппараты и телевизоры с HDR: в чем отличия?

В обоих видах техники задача данной функции является одинаковой - с максимальной достоверностью передать окружающий мир.

Из-за ограничений матриц фотокамер делают несколько снимков с различной экспозицией. Один кадр является очень темным, другой - немного светлее, еще два - очень светлые. Все они потом соединяются при помощи специальных программ вручную. Исключением являются фотоаппараты со встроенной функцией склеивания кадров. Смыслом данной манипуляции является вытаскивание всех деталей из теней и светлых областей.

Телевизоры с поддержкой HDR производители сделали акцентированными на яркости. Так, в идеале устройство должно быть способно в произвольной точке выдавать значение в 4000 кандел на квадратный метр. Но при этом детализация в тенях не должна быть завалена.

Для чего нужен HDR?

Самыми важными параметрами для качества отображаемой картинки являются точность цветопередачи и контрастность. Если поставить рядом 4K-телевизор с HDR-телевизором, который имеет лучшую цветопередачу и увеличенный диапазон контрастности, то большая часть людей остановит свой выбор на втором варианте. Ведь на нем картинка выглядит менее плоско и более реалистично.

Телевизоры с HDR обладают увеличенной градацией, что позволяет получить большее число оттенков различных цветов: красного, синего, зеленого, а также их комбинаций. Таким образом, смыслом моделей с HDR является отображение более контрастной и полноцветной картинки, чем у других телевизоров.

Возможные проблемы

Для того чтобы в полной мере насладиться всеми плюсами технологии, к сожалению, нужны не только телевизоры с HDR, но и контент, который будет соответствовать технологии. В принципе, телевизоры с расширенным динамическим диапазоном изображения делают уже вполне качественно. Яркость моделей поднята в два раза, а подсветка стала локальной и прямой, то есть в одном кадре могут с различной яркостью подсвечиваться разные фрагменты. Самый с HDR является не совсем дешевым. Его стоимость - около 160 тысяч рублей. Эта модель - телевизор Sony. С HDR есть 55-дюймовый и 65-дюймовый экраны. К сожалению, бюджетные модели имеют недостаточную пиковую яркость, а подсветка в них не регулирует произвольные области матрицы. Также у них очень скромное количество передаваемых оттенков цветов.

Сложность использования старых моделей заключается в том, что эффект может быть противоположным тому, который задумал режиссер при съемке своего творения. Ведь совместно с колористами была разработана цветовая схема, а кадры были окрашены с использованием обширной палитры цветов, предоставленных специальным стандартом в кинематографе. Предыдущие модели телевизоров с таким стандартом не работают, так как не способны отобразить некоторые оттенки. Именно поэтому телевизионные версии фильмов смотрятся более бледно, чем должны.

Новые телевизоры с поддержкой HDR могут менять цветовую схему таким способом, как им захочется, применяя свои собственные алгоритмы, которые о видении режиссера не знают. По этой причине создатели придумали технологию, при которой совместно с видеосигналом передаются специальные метаданные, содержащие информацию с алгоритмами изменения картинки под телевизоры с функцией HDR. Теперь устройство знает, где необходимо осветлить, а где затемнить, а также то, в какие моменты нужно добавить какой-то оттенок. И если модель телевизора поддерживает такие возможности, то картинка будет выглядеть точно так, как хотел режиссер.

Контент скоро появится

На текущий момент времени телевизоры с HDR имеют ничтожно малое количество контента. Так, всего несколько названий предоставлено сервисами онлайн-видео, а также последний эпизод фильма «Звездные войны» снят и отредактирован в формате, похожем на HDR. Из-за этого может сформироваться мнение, что нет смысла в покупке телевизоров, поддерживающих расширенный динамический диапазон.

Однако это не так. Есть компании, которые предоставляют возможности для того, чтобы конвертировать видеоконтент в псевдо-HDR. Конечно, это не делается нажатием на одну кнопку, которая моментально в автоматическом режиме улучшит изображение без всякой посторонней помощи. Но есть набор утилит, которые во много раз облегчат работу, связанную с восстановлением задуманной режиссером и колористами цветовой схемы. А это значит, что со временем объемы контента высокого качества будут увеличиваться.

Варианты HDR

Так же как и с ранее выходившими технологиями HD и Blu-Ray, есть несколько мнений о том, как все должно быть реализовано. Поэтому HDR поделился на форматы. Самым распространенным является формат HDR10. Он поддерживается всеми телевизорами с HDR. В данном формате метаданные целиком присоединены к видеофайлу.

Следующий варианта - это Dolby Vision. Тут каждая сцена обрабатывается отдельно. Картинка из-за этого выглядит лучше. В России такой вариант поддерживается только телевизорами от LG. Проигрывателей с его поддержкой пока нет, так как современные модели слабы, и их процессоры не могут потянуть такую нагрузку. Владельцы же моделей с HDR10 с выходом обновлений получат обработку видео, приближенную к DV.

Требования

В 2016 году HDR-телевизоры стали массово появляться на рынке. Почти каждое устройство с поддержкой 4K может понимать этот формат. Но, к сожалению, понимать - это одно, а правильно отображать - совсем другое.

Идеальный вариант - это телевизор с OLED-матрицей и поддержкой 4K, который способен делать любой пиксель максимально ярким или же затемнять его. Подойдут и модели, обладающие ковровой подсветкой из светодиодов, которые индивидуально либо в группах регулируют яркость своих областей матрицы.

Обновление

Если ваш телевизор поддерживает технологию HDMI 2.0, то есть очень большая вероятность, что в ближайшее время будет получено программное обновление до нового стандарта, который нужен для того, чтобы передавать метаданные. Эти два стандарта полностью совместимы физически. Разница заключается лишь в способах программной обработки видеопотока.

Как это самое обновление получить, если оно не пришло автоматически? Необходимо зайти в настройки телевизора и выбрать пункт "Поддержка". Здесь должна быть возможность обновления, при выборе которой нужно будет подтвердить действие и выбрать загрузку по сети. Далее система сама отыщет новую прошивку и предложит ее установить.

Вывод

Как уже было сказано в начале статьи, большее число людей выберут полноцветную картинку, а не изображение с высоким разрешением. Это вполне логично. Ведь много пикселей - это, несомненно, хорошо, но еще лучше, когда пиксели хорошие. Список телевизоров с поддержкой HDR пока невелик. Такие модели есть у LG, Sony и Samsung.

Развитие технологии кажется значительно более перспективным, чем гонка за разрешением. На последних телевизионных выставках анонсированы новые модели, которые должны не только поддерживать высочайшее разрешение, но и давать высокую яркость, а также демонстрировать определенные уровни черного цвета и охватывать большое число оттенков. Нужно отметить, что формат HDR по умолчанию заявлен во множестве моделей, которые выйдут в 2017 году. Проблема может заключаться лишь в стандартах. Производителям контента и телевизоров нужно ее решать, и текущий год, судя по всему, будет посвящен именно этому.

Таким образом, мы выяснили, что такое HDR в телевизоре, для чего нужна эта технология, какие у нее преимущества и недостатки. Конечно, на сегодняшний день нельзя настоятельно рекомендовать любителям телевидения переходить на новые модели, так как технология все еще находится на стадии развития. Но, зная современные темпы развития, можно с уверенностью сказать, что через год HDR достигнет качественно иного уровня и все больше людей начнут приобретать телевизоры, поддерживающие расширенный диапазон. К этому времени производители контента как раз смогут произвести большое число фильмов и сериалов в формате HDR, и просмотр телевизора будет приносить еще большее любителям красивой картинки.