Вход   Регистрация

Поиск по сайту

Присоединяйтесь к группам

Вконтакте
akfotosait

Одноклассники
54003350175999

Динамический диапазон фотографии и способы его расширения

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" в музее геологии и археологии (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

Может быть, для любительской фотографии проблема не столь существенна, но когда мы имеем дело с художественной пейзажной фотографией, динамический диапазон камеры часто становится "бутылочным горлышком", которое не позволяет нам качественно воплотить многие наши творческие замыслы.

Производители фотокамер, можно сказать, не щадя сил работают над расширением динамического диапазона у матриц. Это им удается не всегда, тем не менее, за последнее время было сделано несколько серьезных шагов, фотолюбителям позволяющих хоть как-то запечатлевать высококонтрастные сцены с минимальной потерей цветовых оттенков.

Что такое HDR?

Вероятно, вы уже слышали о технологии расширения динамического диапазона — HDR (High Dynamic Range) — за счет съемки не одного кадров, а сразу нескольких с разным уровнем экспозиции и дальнейшее "сведение" их в одно изображение:


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 Фотоучебнике) 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.

Далее программа нам предлагает выбрать опции склейки. На рисунке ниже приведены настройки по умолчанию.

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.

Далее производится загрузка, совмещение и выравнивание изображений. После этого в окне программы выводится некий "черновик":

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 (как?), убрать следы пыли на матрице (как?), 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:

Было:


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:

Солнце только-только поднимается над горизонтом и светит сквозь дымку. Контраст относительно небольшой. После HDR-обработки картинка осталась более-менее реалистичной.

Солнце чуть поднялось над горизонтом и свет стал намного ярче, контрастность многократно увеличилась. Портебовался больший шаг брекетинга. Даже несмотря на то, что все проработано — и света и тени, картинка выглядит будто "с другой планеты" — появились непонятные оттенки, которые мы не привыкли видеть в реальности.

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.

Было:

Стало:

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!

Категория: Как фотографировать...

Автор - Артем Кашканов

Книга «О фотографии простым языком»

Если мои статьи показались вам интересными и полезными, скорее всего, вас заинтересует и моя электронная книга О фотографии простым языком. Книга представлена в формате PDF, ее стоимость на дапнный момент — 199 рублей. Вы получите книгу на электронную почту сразу после оплаты.

Выберите способ оплаты:

Все мои книги      Написать мне

Если материал понравился, пожалуйста, поставьте "лайк" или напишите отзыв!

Чтобы написать комментарий, нужно войти на сайт.
Виктор 2014-02-02 00:00:00
— Статья великолепная! Очень помогла! Успеха во всем! Буду с удовольствием читать новые статьи!

Роман 2014-08-22 00:00:00
— 1. Немного не понятно что значит «воспользоваться функцией коррекции экспозиции» где искать эту функцию в Nikon D3100?
Вижу кнопку +/- но если её нажать и крутить колёсико в право то меняется диафрагма (F3.5-F22) (в режиме M).
Если нажать кнопку +/- и отпустить, потом крутить колёсико вправо или влево, то меняется выдержка 1/50, 1/60 и т.д. (в режиме M).
2. «Еще вариант — перейти в ручной режим и менять значение выдержки» это не тоже самое что и первый вариант?
3. «Естественно, в этом случае без штатива уже не обойтись» это для обоих вариантов?
4. Коррекция экспозиции это что ли шкала от +2 до -2 обозначаемая полосками и 0 посередине?

Артем Кашканов: 1. Рядом с кнопкой спуска есть небольшая кнопочка с черно-белым квадратиком. Нажимаете ее и одновременно крутите колесико - будет экспокоррекция (работает в режимах P, A, S). 2. Это два разных способа установить одни и те же параметры. Кому как удобнее. В случае с экспокоррекцией вы работаете со шкалой, в ручном режиме - с цифрами. В ручном режиме диапазон регулировок не ограничен шириной шкалы. 3. При длинной выдержке штатив обязателен в любом случае. 4. Именно так.
Роман 2014-08-22 00:00:00
— 1. А вы пользуетесь этими режимами P, A, S (мен пока непонятны их преимущества тем более, если фотоаппарат будет задирать ISO выше 1600. http://medvedevphoto.livejournal.com/64646.html)?
2. А что в режиме брекетинга выдержка быстрее, за счет чего не происходит смазывания (понятно что если самому с рук фотографировать без брекетинга то будет большое смешение объектива от центра кадра)?
3. Фотографировал сестру в лесу она стояла на хорошо освещенном лугу а сзади лес в 10 метрах. На фото получилось что в тени плохо все видно (в верху кадра с верхнего левого угла до нижнего правого угла). Возник вопрос, а можно ли использовать HDR с брекетингом и без чтобы получилось чтобы было видно и сестру и то что в темноте (без штатива)?
Спасибо за ответы.

Анатолий 2014-11-21 00:00:00
— Роман любознательный - по всему видно

Дмитрий 2015-02-01 00:00:00
— Огромное спасибо за данный урок, из него я узнал многое по динамическому диапазону камер и склейке в HDR.
Кажется, я даже знаю, где у нас на Утрише можно попробовать заснять высококонтрастную сцену для практики...

Добавить свой комментарий

Статьи на эту же тему

Самые читаемые материалы (Top10)