Что такое HDR изображение. Как сделать HDR-фото? И что это такое

Что делать, если гонка мегапикселей в смартфонах зашла в тупик, увеличить матрицу не дает тонкий корпус, но хочется получить лучшее качество фото? Можно усовершенствовать оптику, используя высококачественные линзы из стекла, но это дорого и трудно. Можно до идеального оптимизировать железо и софт камеры, но это требует наличия в штате разработчиков виртуозных инженеров и программистов. А можно воспользоваться мощностями современного железа (благо, их сейчас достаточно) и просто добавить новые алгоритмы обработки кадра. Одной из таких опций, встречающихся в смартфонах практически повсеместно, является HDR.

Что такое режим HDR в смартфоне – поможет разобраться наша статья. Также мы попробуем выяснить, в каких ситуациях данная опция окажется полезной, а в каких только испортит кадр.

Что такое режим HDR

HDR режим (от англ. High Dynamic Range – высокий динамический диапазон) – это специальный метод съемки фото, в котором камера смартфона последовательно делает несколько кадров с разной выдержкой и экспозицией, для последующего их слияния в одном изображении. Автофокус модуля поочередно концентрируется на участках с разными показателями яркости, контрастности, а также удаленности от объектива.

Сразу после запечатления кадры подвергаются программной обработке. Они накладываются друг на друга, а система анализирует их качество, выбирая за основу наиболее четкие фрагменты. Аналогичные части других кадров используются только для повышения четкости, насыщенности, а также шумоподавления.

Конкретный алгоритм работы HDR зависит от особенностей и уровня его реализации. Самый простой (и наименее эффективный) пример его организации – это когда кадры просто накладываются друг на друга и немного «замыливаются». В наиболее совершенных вариантах последовательно анализируются фрагменты каждого снимка, для выявления наиболее удачных.

Что дает режим HDR в камере

Основное предназначение HDR в камере смартфона – это повышение детализации картинки и ее четкости. К примеру, если при обычной съемке в кадр попадают объекты разного цвета, в разной степени отдаленные от фотографа и имеющие различный уровень света (темные дома и голубое небо – очень распространенная ситуация) – только часть из них окажется в фокусе. Другие предметы окажутся нечеткими, размытыми и совсем не контрастными.

Режим HDR дает возможность поочередно сфокусироваться на каждом из таких участков, чтобы получить максимально возможное качество. Слияние кадров, на одном из которых в фокусе оказался передний план, на другом – задний фон, а на третьем – мелкие детали окружающей обстановки, позволяет объединить все удачные детали в одной фотографии.

Таким образом, при съемке неподвижных объектов со штатива (или просто если крепко держать смартфон) HDR позволяет сделать кадры более четкими и детализированными. Но есть у этого режима и недостатки.

Минусы HDR

• Нельзя снимать движущиеся объекты . Несмотря на то, что камера делает серию снимков с миллисекундными интервалами, за это время объект съемки может переместиться. Как итог – вместо размытого фото машины получится нечеткая полоска, а бегущий человек станет смазанной тенью.
• Не выйдет получить яркий кадр . При съемке серии кадров с разной выдержкой и фокусом – ПО камеры в режиме HDR «усредняет» значения яркости. Если в одиночном режиме можно получить фотографию, на которой основной объект получится насыщенным (пусть и в угоду фону), то в HDR фон будет лучше, но центр – хуже.
• Замедление съемки . Даже самая быстрая камера, которая делает кадр за доли секунды, замедляется во время съемки в HDR. Секундная задержка может играть существенную роль, и иногда лучше быстро сделать серию из 5-10 кадров (такой режим тоже есть почти везде), чем ждать обработки одного снимка.

Стремление производителей смартфонов сделать свою продукцию более привлекательной для покупателей привело к тому, что сейчас довольно трудно найти устройство, в котором бы отсутствовала встроенная цифровая камера. Десятки мегапикселей, сложные алгоритмы обработки изображения, автоматическая настройка диапазона… Казалось бы, достаточно выбрать желаемый кадр и нажать кнопку, а все остальное сделает автоматика. К сожалению, это верно лишь отчасти. Так, например, попытка съемки здания на фоне яркого синего неба приведет к общему чрезмерному затемнению, так как за точку отсчета в этом случае выбирается наиболее яркий элемент, относительно которого выставляются остальные параметры. Если же вмешаться в работу алгоритмов и вручную указать экспозицию, то в результате может получиться здание с приемлемой яркостью на снимке, однако белым пятном вместо неба. Для преодоления этого служит особый режим HDR, реализованный практически в каждом современном цифровом фотоаппарате, включая модели в смартфонах. Научившись с ним работать, можно быть уверенным, что качество снимков будет идеальным. Данная аббревиатура расшифровывается как расширение динамического диапазона. Таким образом, на вопрос: « в камере телефона?» можно ответить так: «Это особая функция обработки кадров, призванная улучшить снимки путем комбинирования одного итогового из нескольких промежуточных». В целом достаточно интересная возможность, с которой каждый владелец современного смартфона просто обязан ознакомиться.

Что такое HDR в камере телефона

На самом деле принцип работы данного режима довольно прост. HDR-съемка предполагает, что камера за единицу времени делает не один, а сразу несколько кадров, при этом в фокусируясь на предметах с разным уровнем освещенности.

Затем центральный процессор выбирает снимки с усредненными значениями и объединяет их в один, который и предлагается пользователю. Благодаря применению этого нехитрого способа можно забыть о слишком ярких и недостаточно светлых объектах на одном кадре - все находится в балансе. Так как данное решение полностью программное, то для его использования достаточно всего лишь установить приложение, обладающее подобным режимом съемки. Отметим, что далеко не все камеры, предустановленные в базовых прошивках смартфонов, обладают этой возможностью.

Нюансы использования

В то же время важно понимать, что режим HDR все-таки не является панацеей. Даже задействовав его, владелец не становится профессиональным фотографом. Главная проблема заключается в следующем: поскольку конечный снимок формируется из нескольких промежуточных, то сам аппарат и объекты в кадре должны быть неподвижны. В противном случае может возникнуть неприятный HDR-эффект, при котором на снимке все выглядит размыто, двоится и пр. При работе с этим режимом рекомендуется использовать штатив.

Следующая особенность, которую следует учитывать, заключается в том, что в некоторых случаях получение снимка с усредненной яркостью неуместно. Например, силуэты в полумраке, по замыслу фотографа, должны остаться такими же неопределенными тенями, а не людьми в серых плащах. HDR-съемка не позволяет реализовать такое.

И, наконец, яркость и контрастность снимков, выполненных в таком режиме, в целом оказываются немного ниже, чем на фотографиях, сделанных обычным способом. Иногда это оказывается весьма критично.

HDR Pro

В рамках статьи бесполезно пытаться описывать все существующие программы для смартфонов, в которых реализован режим съемки с расширенным диапазоном, так как их количество исчисляется десятками.

Укажем лишь некоторые. Одна из наиболее известных программ данной группы - это HDR Pro Camera. Несмотря на то что выпуск новых версий прекращен (последняя - 2.35), отзывы об этом приложении самые лестные. Дополнительным плюсом является гарантированная работоспособность даже на устаревшем «Андроид 2.2», что для некоторых может оказаться решающим фактором. После запуска у пользователя есть возможность выбрать автоматический или ручной режим. Во втором случае можно при помощи бегунков на экране предварительно отрегулировать яркость, контрастность, температуру цвета, с которыми будут выполняться снимки. Программа распространяется на платной основе, однако стоимость весьма демократична - менее 60 руб.

Камера SNAP

Пожалуй, каждый, кто задавался задачей подобрать себе хорошую программу для фотографирования, сталкивался с решением от разработчика Marginz Software. Snap Cam у многих пользуется заслуженной популярностью, что объясняется несколькими факторами. Среди них поддержка и своевременный выпуск новых версий; некоторые функции являются уникальными; программа вобрала в себя практически все, что может заинтересовать как профессионального, так и начинающего фотографа. В частности, именно при работе с ней проще всего понять, что такое HDR в камере телефона. Для задействования режима после инсталляции и запуска необходимо путем вращения графического колеса настроек (версия 7.х.х) выбрать HDR. Останется сделать снимок. По-умолчанию будут сохранены три кадра с разной экспозицией, среди которых можно выбрать лучший. Функция сохранения промежуточных снимков, если она не нужна, деактивируется в настройках - раздел HDR. В этом случае весь процесс съемки происходит полностью автоматически, кроме, разумеется, нажатия кнопки. Любителей «поиграться» с настройками может заинтересовать фокусировка между промежуточными кадрами, а также миллисекунды задержки. Программа допускает корректировку четкости, яркости, разрешения снимков, обрезку и пр. Предполагается покупка лицензии.

Базовый функционал

Востребованность режима HDR привела к тому, что все больше производители смартфонов стали включать в свои операционные системы приложение для работы с камерой, в котором изначально предусмотрена возможность совершения снимков с расширенным динамическим диапазоном. Правда, при использовании стоковых (базовых) решений говорить об обилии каких-либо дополнительных настроек не приходится. Например, в популярной сборке CyanogenMod нажатие на три точки вызова меню открывает окно, где можно разрешить или запретить использование режима HDR. Параллельная работа данной функции и вспышки невозможна. Стоит отметить, что очень часто недорогой снимающий в обычном режиме, позволяет получать более качественные фотографии, чем более дорогостоящий, но с низкокачественной матрицей.

"Открытая камера"

Именно так - Open Camera - называется приложение, также заслуживающее самого пристального внимания со стороны любителей фотографий. Настроек в нем не меньше, чем в вышеуказанной Snap. Правда, для активирования режима HDR новичку приходится изучать все пункты в настройках. На самом деле доступ к «волшебной кнопке» можно получить, нажав на пиктограмму точки в верхнем наэкранном меню. Среди пунктов списка «Сцена» есть HDR. Качество итогового снимка отличное, однако скорость обработки - одна из самых медленных среди аналогичных решений. Возможно, в моделях смартфонов с производительными процессорами эта задержка нивелируется. Чтобы понять, что такое HDR в камере телефона, рекомендуется на практике выбирать различные режимы съемки и сравнивать результат.

Практически каждый владелец фотоаппарата рано или поздно задается вопросом: почему, снимая пейзаж, в результате на снимках красивое голубое небо превращается в невыразительное белое пятно, а на тех фотографиях, где небо получилось таким, как мы хотели, совершенно не видно первого плана, он превратился в темную полосу. Существует способ получить изображение, на котором будет детально запечатлен и задний, и передний план. Об этом и пойдет речь в данной статье.

Почему?

Итак, сначала попробуем разобраться, почему такие вещи вообще происходят.
Проведем небольшой эксперимент. Поставим камеру в режим приоритета диафрагмы и наведем ее на небо в солнечную погоду. Посмотрим на значение выдержки, которую показала наша камера. Мой Canon EOS 500D показывает значение, колеблющееся около 1/2000 секунды. Теперь замерим необходимую выдержку на самой темной части нашего будущего кадра. Например, одежде человека или просто темной части комнаты. Получаем значение приблизительно ½ секунды. Разница между этими значениями в освещении соответствует динамическому диапазону мотива. Обычно его вычисляют в ступенях экспозиции. В данном случае она равна 10 ступеням (одна ступень соответствует изменению экспозиции в два раза, в нашем случае это изменение времени выдержки от 1/2000 до 1/2 секунды).

Допустим, камера способна регистрировать 4096 градаций яркости. Всё, что ярче - будет просто белым, без деталей. Всё, что темнее - просто чёрным. И вот у вас в кадре яркое небо и тени в кустах. Всё сразу в 4096 градаций не влезает: или светлые участки «выбиваются», или тени «проваливаются». Матрица фотокамеры не может приспосабливаться к свету. У нее есть фиксированный динамический диапазон. У большинства цифровых камер этот диапазон равен 9 ступеням экспозиции. У черно – белой пленки динамический диапазон приблизительно равен 11 ступеням. Глаза человека могут адаптироваться к изменению освещения до 24 ступеней экспозиции. Поэтому мы способны различать детали и на светлом небе, и на темных складках одежды, в то время как камера - нет.

Что такое HDR?

HDR (High Dynamic Range) - с английского переводится, как высокий динамический диапазон. В итоге мы получим изображение с высоким динамическим диапазоном. При таком методе создания изображения используется информация из нескольких снимков, сделанных с разной экспозицией, на которых отчетливо видны детали и светлых, и темных частей фотографии. То есть необходимо сделать как минимум три кадра: на одном весь динамический диапазон отдается под свет, на другом - под тени и на третьем – нечто среднее. HDR - это изображение, в котором все диапазоны объединены. В тенях будет 12 бит градаций яркости, по столько же на светлых участках и в середине. Итого, 36 разных уровней яркости.

Как получить фото в формате HDR?

Теперь перейдем от теории к практике. Для создания HDR-изображения нужно сделать несколько снимков с различной экспозицией, запечатлев детали, как в темных, так и в светлых частях мотива. В данном случае изменять экспозицию следует с помощью выдержки, так как в дальнейшем изображения будут совмещаться, и глубина резкости меняться не должна.

Итак, для создания снимков, из которых в дальнейшем будет создано наше HDR - фото понадобятся:
а) цифровая камера с возможностью изменения выдержки;
б) штатив;
Штатив не обязателен, можно использовать стопку книг, или просто поставить фотоаппарат на любой жесткозакрепленный объект. Желательно не производить съемку с рук.
Как же снять те заветные три кадра? Существует два способа. Рассмотрим каждый из них отдельно.

Первый способ - довериться автоматике. Делаем три фото, используя автоматический брекетинг, если таковая функция есть в вашем фотоаппарате. Если она отсутствует, пользуемся вторым способом.

Второй способ - сделать все вручную.
Установим на камере режим приоритета диафрагмы и выберем нужное диафрагменное число.
Поставим режим экспозамера по минимальному участку, который позволяет камера. Оптимальным будет точечный или частичный замер, но, в крайнем случае, для большинства мотивов подойдет и центрально взвешенный метод.
Измерим экспозицию на самом темном и на самом светлом участках. Для этого интересующий нас участок должен находиться в центре кадра. Запоминаем эти значения.
Установим камеру на штатив, перейдем в ручной режим, поставим то же диафрагменное число, при котором проводили измерения, и будем делать снимки, поднимая выдержку от наименьшего значения к наибольшему (или наоборот) с разницей в одну-две ступени при съемке в JPG-формате или две-три ступени при съемке в RAW.

Можно ограничиться тремя снимками (тогда шаг выдержки будет больше чем 2-3 ступени). На самой темной фотографии гистограмма должна немного не доходить до правой границы, а на самой светлой - до левой.
Чувствительность при съемке для HDR желательно поставить на минимальное значение, во избежание шумов.

Для примера я воспользуюсь первым способом, и просто напросто сниму вид из своего окна:
У меня получились три снимка:

Снимок со стандартной экспозицией

Снимок с уменьшенной экспозицией. На фотографии преобладают тени.

Снимок с увеличенной экспозицией. Небо превратилось в белое пятно.

Кстати, лучше всего, если все снимки сняты в формате RAW. Если ваш фотоаппарат не умеет делать снимки в данном формате, JPG подойдет. Поскольку формат RAW способен уловить гораздо больший диапазон, чем другие форматы

Как из трех изображений получить одно?

Это можно сделать как по средствам Photoshop, так и по средствам других программ, например Photomatix, которой я и воспользуюсь.

Шаг 1
В меню выбираем HDR -> Generate (Ctrl+G). В открывшемся окне нажимаем кнопку Browse. В диалоговом окне выбираем все три наших фотографии. Нажимаем OK.

Шаг 2
В появившемся окне на всякий случай ставим галочку «Align source images» (выровнять исходные кадры) – даже при съемке со штатива кадры могут иметь различия. Нажимаем OK.

Шаг 3
Мы получили 32-битное изображение в формате HDR, которое содержит всю информацию по экспозиции всех фотографий. Его можно сохранить на данном этапе. Выглядит оно не очень. Все потому, что монитор не способен полноценно его отобразить. Поэтому перейдем к шагу 4.

Шаг 4
Чтобы монитор мог отобразить нашу картинку, ее придется конвертировать в JPG. Для этого в меню выбираем HDR-> Tone mapping. Там можно поэкспериментировать, можно оставить все как есть, в output depth выбираем 8-bit. Сохраняем полученное JPG изображение.

Результат. Небо – живописное. Видны отражения деревьев в лужах.

Я использовал Photomatix Pro 2.4. Стоит отметить, что разные версии программы могут выдавать немного различные результаты.

Такая техника незаменима при съемке пейзажа, а также может быть полезной при съемке отражений в воде.

HDR означает - высокий динамический диапазон, для более краткого и удобного использования используется английская аббревиатура, HDRI - высокий динамический диапазон изображения. HDR является одним из видов фотографии, которая позволяет создавать изображения с большим динамическим диапазоном, чем это возможно обычно.

Чтобы понять, что это такое и понять как это использовать, в первую очередь необходимо понять, что из себя представляет динамический диапазон.

Динамический диапазон

Динамический диапазон является мерой спектра освещения на различных уровнях - от самого темных черных оттенков до самых ярко белых - что может быть отображено на фотокамере. Динамический диапазон определяет количество контраста, который вы можете зафиксировать или отобразить без потери деталей.

Динамический диапазон, который вы можете зафиксировать с помощью камеры, значительно выше, чем тот, что может быть отображен на вашем мониторе.

Почему это так важно?

Некоторые сцены могут быть слишком контрастными, из-за определенного типа освещения. Именно поэтому, специалисты советуют избегать съемок в полдень при ярком солнечном свете, так как камеры не справляются с полным диапазоном света. При низкой освещенности, могут возникнуть другие проблемы – изображение будет слишком тусклым, не контрастным. В результате на фотографии будут мягкие тени, но сам кадр будет немного невзрачным.

Изображение при средних тонах

Существуют ли способы избежать этого?

При цифровой съемке эти проблемы решать гораздо проще, так как результат съемки виден на дисплее моментально. В зависимости от получившегося кадра, вы можете изменить настройки камеры, или сменить ракурс. Мы также можем использовать вспышку, чтобы уменьшить контраст в солнечный день и использовать специальный фильтр, чтобы сбалансировать разницу яркости между небом и ландшафтом.

Более того, существуют приемы обработки, которые можно использовать в Photoshop, особенно, если съемка происходила в режиме RAW, что позволяет получать снимки, с максимальной детализацией в самых темных и самых светлых областях кадра.

Как же работает HDR?

HDR позволяет использовать больший диапазон яркости в изображении, причем диапазон может быть гораздо больший, чем в обычном изображении. True Image HDR создается из нескольких снимков одного и того же сюжета, сделанные с немного разной экспозицией.

Каждая экспозиция захватывает часть тонального диапазона. Затем они объединяются в одно изображение, с помощью специального программного обеспечения.

Что имеется в виду?

True Image HDR содержит гораздо больший диапазон тонов - слишком много, на самом деле, для отображения на нормальном мониторе компьютера или при распечатке на бумаге.

Они, как правило, хранятся в виде 32-разрядных файлов, которые позволяют передать до 4300000 оттенков каждого цветового канала. Для сравнения, стандартный файл JPEG позволяет передать 256 (8 бит) оттенков на каждый канал, и RAW файл передает от 4000 (12-бит) до 16000 (16-бит) оттенков на каждый канал.

Итак, что же делать с этим очень большим файлом?

Следующим этапом для большинства изображений HDR является тональное отображением. При этом программа использует 32-разрядное HDR изображение, чтобы создать изображение с контрастным диапазоном, который может быть передан при печати или на мониторе.

Каждое тональное значение будет пересчитано при другом масштабе. В итоге создается новое изображение, в котором вы можете видеть все детали и в ярких бликах, и в самых темных областях теней. В этом и состоит вся важность тонального отображения, которое вы можете получить от HDR.

Как творчески использовать HDR?

Многие энтузиасты используют не только HDR в сочетании с программным обеспечением, они пошли дальше. Они ставят перед собой задачу не создать реалистичный образ, они стремятся создать оригинальный художественный образ, который уже не выглядит реалистично. Полученный эффект аналогичен тому, который используется в гиперреалистичном стиле в живописи. Кому-то это нравится, а кому-то нет.

Изображение при наиболее яркой экспозиции

Какое программное обеспечение необходимо?

Есть много программ, которые включают в себя HDR - в том числе и бесплатных. Наиболее известной программой является Photomatix Pro, но последняя версия Photoshop (CS5) имеет встроенный HDR-центр.

Обычно в HDR программах есть целый ряд ползунков, которые помогут вам контролировать тон, и дадут возможность делать эффект таким, как вам нравится.

Как снимать с HDR?

По существу, процесс такой же как и при брекетинге. Количество снимков, которые вам потребуются, во многом зависит от фактического тонального диапазона сцены, которую вы снимаете. Чем больше контраст, тем больше кадров вам следует сделать.

Обычно делается три фотографии, но в зависимости от съемочной ситуации, вам может потребоваться сделать целых девять снимков, каждый из которых на одну-две остановки отличается от предыдущего. Некоторые зеркальные камеры обладают AEB (автоматическим брекетингом экспозиции), который позволит вам сделать это без дополнительных трудностей.

Изображение при наиболее темной экспозиции

Какие другие настройки я должен использовать?

Последовательность в ваших кадрах должна быть максимально близкой по содержанию друг к другу, на столько, насколько это возможно (хотя, очевидно, яркость будет меняться). Любые изменения, вызванные движением, могут создать ореол, с которым затем придется справляться вашему программному обеспечению.