HDR - krótki poradnik v.2

spl · 06-06-2006, 20:18

HDR - krótki poradnik

Zachód słońca. Ładne niebo kosztem niedoświetlonego dołu? A może poprawnie naświetlony dół kosztem jaskrawie białej góry? Nie możesz pogodzić się z małą rozpiętością Twojej matrycy? Chcesz, żeby niebo na zdjęciach robionych w lesie było wreszcie błękitne? Spróbuj HDRa!

I. Co to jest HDR? Jaki sprzęt jest potrzebny? Trochę teorii.

Co to jest HDR?
HDR – (High Dynamic Range) jest zbiorem technik pozwalających na tworzenie plików cyfrowych o rozpiętości tonalnej wyższej niż rozpiętość matrycy na której ów plik został pierwotnie zarejestrowany. Celem stosowania technik HDR jest poprawne oddanie szerokiego zakresu intensywności oświetlenia, począwszy od głębokich cieni, a na tarczy słonecznej skończywszy. Ktoś kiedyś na pl.rec.foto.cyfrowa napisał, że dzięki technice tej na jednej fotografii możemy przedstawić zarówno przedmioty tak ciemne jak czarny aksamit w szafie i tak jasne jak włókno 100W żarówki jednocześnie

Kto może korzystać z techniki HDR? Jaki sprzęt jest do tego potrzebny?
Żeby móc skorzystać z techniki HDR nie potrzebujemy specjalnie ‘wypasionego’ sprzętu. Wystarczy statyw i zwykły aparat cyfrowy umożliwiający pracę w trybie manualnym bądź korekcję ekspozycji (chociaż polecam tę pierwszą opcję ze względu na maksymalną kontrolę nad wynikowym obrazem). Jednak w celu uzyskania najlepszych efektów radziłbym skorzystać z aparatu cyfrowego, który oferuje:
-pracę w trybie manualnym
-manual focus – czyli system ręcznego ostrzenia
-punktowy tryb pomiaru światła
-zapis plików w formacie RAW
-możliwość wyświetlania histogramu

Rozpiętość tonalna i wartość ekspozycji (EV) – troszkę cyferek
Wartość ekspozycji (ang. exposure value)– to liczba informująca o poziomie oświetlenia, który towarzyszył fotografowanej scenie. Punktem odniesienia jest zdjęcie wykonane na materiale o czułości 100ISO przy otworze przysłony 1 i czasie naświetlania równym jednej sekundzie. Jeśli na tym zdjęciu 18% szarość zostanie prawidłowo zarejestrowana, znaczy to, że poziom oświetlenia wynosi 0EV. Idąc dalej: jeśli uda nam się zarejestrować poprawnie 18% szarość przy parametrach
ISO:100; f:2.0; t:1s, lub
ISO:100; f:1.0; t:1/2s, lub
ISO:50; f:1.0; t:1s to mamy do czynienia z poziomem oświetlenia równym 1EV.
Rozpiętość tonalna matrycy światłoczułej w przeciętym aparacie cyfrowym wynosi 4-6EV (chlubnym wyjątkiem jest matryca w Fuji S3Pro, która jest w stanie pomieścić nieco więcej informacji.).

Co zatem zrobić jeśli rozpiętość fotografowanej sceny jest większa niż 4-6EV?
Wyjścia są w zasadzie dwa:
1)użyć filtrów połówkowych - bardzo wygodne i skuteczne w większości przypadków rozwiązanie sprowadzające się jedynie do zakręcenia (bądź włożenia do holdera) odpowiedniego filtra. Problem pojawia się wtedy, gdy fotografujemy scenę, w której nie można w sposób jednoznaczny oddzielić partii mocniej oświetlonych/mocniej odbijających światło od tych mniej oświetlonych/mniej odbijających światło. Przykładem może być np. fotografowanie drzew w gęstym liściastym lesie na tle nieba. Wtedy można...
2) zastosować HDR

II. „Zastosować HDR”. Tylko jak? Kilka słów o technice wykonywania zdjęć.

Wyobraźmy sobie, że fotografujemy zachód słońca nad jeziorem-fotografujemy pod światło rzecz jasna. Znajdujące się za chmurami słońce nie tworzy nam brzydkich blików, jednak skutecznie przeszkadza w poprawnym naświetleniu znajdującej się na pierwszym planie łódki. Zatem:
-rozstawiamy statyw
-mocujemy do niego aparat
-włączamy w aparacie tryb manualny, punktowy pomiar światła i histogram
-upewniamy się, że wbudowana lampa błyskowa jest wyłączona
-mierzymy światło na pierwszoplanowym obiekcie (w naszym przypadku łódce)
-blokujemy głowicę statywu i wykonujemy pierwsze zdjęcie w formacie JPEG (na próbę)
-na podstawie podglądu zdjęcia i histogramu oceniamy czy na zdjęciu poprawnie zostały oddane najciemniejsze partie (lewa strona histogramu – jak go czytać dowiesz się klikając tutaj. Jeśli uzyskaliśmy zadowalający efekt możemy usunąć zdjęcie, przestawić aparat w tryb zapisu w RAW i rozpocząć wykonywanie właściwych zdjęć.
-wykonujemy 3-6 fotografii (zależy z jak dużym kontrastem sceny mamy do czynienia) za każdym razem skracając czas 2-krotnie (1 EV) lub 3-krotnie (1,5EV). Podczas bracketowania nie zmieniamy wartości przysłony (ze względu na zależność głębi ostrości od otworu przysłony) ani czułości matrycy (jej zwiększanie doprowadziłoby do większego zaszumienia obrazu)
-jeśli uznamy, że najjaśniejsze partie obrazu zostały poprawnie naświetlone (również pomagamy sobie szybkim rzutem oka na histogram) zwijamy sprzęt: mamy już pierwszy gotowy materiał.

III. Obróbka plików RAW: kwestia wyboru głębi koloru, formatu pliku i jego rozdzielczości.

Wróciliśmy już z pleneru. Zrzucone na dysk twardy zdjęcia cierpliwie czekają na obróbkę. Pokażę teraz mój sposób na „wywoływanie cyfrowego negatywu” (plików RAW znaczy się).

Z poziomu Photoshopa CS2 (próbna wersja tutaj)wywołujemy przeglądarkę Bridge. W przeglądarce tej zaznaczamy zdjęcia, z których mamy zamiar ‘skleić’ plik HDR i otwieramy je (np. klawiszem ENTER).
Po chwili zdjęcia otwierają się w CameraRAW. Zaznaczamy wszystkie pliki i odznaczamy ‘haczyki’ przy opcjach ‘auto’. Jeśli robiliśmy zdjęcia w trybie manualnym z nie zablokowanym balansem bieli najprawdopodobniej każde zdjęcie będzie minimalnie różniło się temperaturą barwową. Wybieramy jedno zdjęcie – wzorzec (np. to ze średnią ekspozycją) i na podstawie tego zdjęcia wpisujemy odpowiednie liczby w pole Temperature oraz Tint.
Następnie ustalamy pozostałe parametry tak, jak na screenie, czyli:
-Space: Adobe RGB (1998 )
-Depth: 16 bits/channel
-Size: np. na 1.4 MP
-Resolution: 300 pixels/inch
Jeśli wszystko jest już tak, jak należy klikamy w Save X Images... W nowym okienku określamy format plików (TIFF), ścieżkę ich zapisu (możemy także zmienić ich nazwy lub dodać do nich dowolne końcówki i zapisujemy.
Jeśli mamy zamiar wywołać kilka TIFFów z jednego pliku RAW (tak jak w moim przykładzie) w tym momencie korygujemy ekspozycje (pole Exposure) wybranych plików i wywołujemy je ponownie (pamiętając o nadaniu im innej nazwy). Wywołując kilka zdjęć z tego samego RAWa należy pamiętać o pozbyciu się EXIFów ze WSZYSTKICH TIFFów biorących udział w ‘składaniu’ HDRa. Zrobimy to kopiując każdy obrazek do nowego, osobnego pliku. W przeciwnym przypadku podczas scalania może nas spotkac taki oto komunikat:

Wybór głębi koloru.
Większość amatorów cyfrowej fotografii słyszało o głębi bitowej. Wiedzą oni na ogół, że "im więcej bitów, tym lepsza jakość obrazu". Niewielu wie jednak dlaczego.
Powinnismy na początku zapoznać się z kilkoma faktami. Bit jest najmniejszą jednostką danych używaną w cyfrowym zapisie. Bit może przyjąć wartość 1 lub 0. Za pomocą bitu możemy przedstawić prawdę lub fałsz, czarny lub biały, włączony lub wyłączony, płynie prąd lub prądu nie ma. Zestaw 8 bitów nazywamy bajtem. Za pomocą jednego bajtu możemy zaprezentować 256 różnych wartości (2^8 ).
W cyfrowym świecie większość operacji jest wykonywana na 8 bitowych grafikach. Większość drukarek, skanerów czy monitorów do określenia odcienia koloru używają liczb z zakresu 0-255 (czyli liczb 8 bitowych).

8 bitów - ile to kolorów?
Obrazki w trybie RGB (Red, Green, Blue) zbudowane są z 3 kanałów - każdy kanał reprezentuje inny kolor. Jeśli pamiętamy, że 8-bitowa liczba jest w stanie określić 256 odcieni koloru to bardzo łatwo obliczymy sobie ile kolorów jest w stanie oddać nasz monitor wyświetlając 8-bitowy obrazek w trybie RGB. Wystarczy podnieść 256 do 3 potęgi (256x256x256~16 mln kolorów).

8 bitów a 24 bity
Czasami mówimy, że obrazek ma 24-bitwą głębie kolorów. Jest to nic innego jak wynik mnozenia 8*3(kanały). Photoshop stosuje zapis 8bits/channel (8bitów na kanał)

Do jakiej głębi 'wywoływać' RAWy?
Z techniki HDR korzystamy na ogół w trudnych lub bardzo trudnych warunkach oświetleniowych: przy scenach o dużym kontraście. HDRy tworzymy po to, aby uzyskać jak najwięcej informacji (szczegółów) na zdjęciu. Z tego właśnie powodu osobiście wywołuje RAWy do 16-bitowej głębi kolorów. 16-bitowa głębia daje mi więcej informacji o kolorach, a w konsekwencji płynniejsze przejścia tonalne (zauważam to zwłaszcza na dużych powierzchniach w podobnym odcieniu - np. na niebie). Polecam więc "wywoływanie do 16-bitów na kanał".

Format pliku
Tak jak pisałem wyżej: tworząc HDRa zależy nam na jak najpłynniejszych przejściach tonalnych i jak największej liczbie szczegółow. Barbarzyństwem byłoby na typ etapie zepsuć sprawę i jako format przyszłego pliku wybrać stratnego JPEGa. Wniosek: wywołujemy do bezstratnego TIFFa.

Rozdzielczość pliku
Ponieważ są to dopiero próby i z pierwszych HDRów nie będziemy raczej wykonywać powiększeń rzędu chociażby formatu A4 nie ma sensu obrabiać ich w największej dostępnej rozdzielczości. Przeciwnie: wybierzmy najmniejszą możliwą rozdzielczość (np. 1500x1000 px) w celu przyspieszenia (co za tym idzie: uprzyjemnienia sobie) pracy. Jeśli kiedyś będziemy chcieli „skleić” HDRa w pełnej rozdzielczości i powiesić go sobie na ścianie zbudujemy sobie go po raz drugi. Pamiętajmy jednak, żeby nie usuwać RAWów. Koszt płyt CD/DVD to ok. 0,5zł/1zł. Lepiej trzymać oryginały.

spl · 06-06-2006, 20:24

IV. Łączenie obrazków
A więc tak:
File->Automate->Merge to HDR.
Browse (jak nietrudno się domyślić tutaj wybieramy zdjęcia do scalenia)
Jeśli zdjęcia robiliśmy z ręki, bądź wyraźnie ruszyliśmy statywem, możemy w tym momencie zaznaczyć checkbox ‘Attempt to Automaticaly Allign Source Images’. Zaznaczenie tej opcji wiąże się z przedłużonym czasem oczekiwania na scalenie.
Klikamy OK.
Jeśli usuneliśmy EXIFy ze zdjęć, w tym momencie powinno nam wyskoczyć okienko, w którym Photoshop prosi o podanie wartości ekspozycji każdego ze zdjęć. Najprościej można to zrobić przypisując 0 EV zdjęciu o średniej ekspozycji, wartości dodatnie zdjęciom jaśniejszym od średniego oraz ujemne – ciemniejszym. Oczywiście musimy znać różnicę ekspozycji konkretnego zdjęcia od zdjęcia uśrednionego.

Czekamy chwilę aż pojawi się podgląd scalonych zdjęć. Gdy już on się pokaże, na ekranie ujrzymy:
-miniaturki zdjęć źródłowych z wyszególnionymi odchyleniami od średniej wartości ekspozycji
-nieładny (niekontrastowy, prześwietlony, itp.) podgląd 32bitowego HDRa. Pześwietlenie/niedoświetlenie i niekontrastowość tego obrazka wynika z ograniczonej głębi bitowej naszego monitora – monitor gubi znaczną część informacji z 32bitowego obrazka prezentując go jako 8bitowy plik. Nasze zadanie będzie polegało właśnie na kompresji informacji zawartych w 32bitowym pliku z jak najmniejszą stratą istotnych szczegółów.
-rozwijaną listę, z której możemy wybrać docelową głębie pliku. Naszym celem będzie sprowadzenie go do 8bitów. Jestem jednak zwolennikiem robienia tego stopniowo i dlatego z listy tej wybieram 32bits/channel.
-Histogram z suwakiem, dzięki któremu możemy regulować jasność podglądu. Przesuwając suwak możemy sprawdzić jak będą wyglądały najjaśniejsze i najciemniejsze partie naszego HDRa.
-Przycisk OK., który w tym momencie naciskamy
Po wykonaniu tej czynności Photoshop otworzy nam naszego HDRa, którego możemy w tym momencie zapisać na dysku. Teraz czas na....

V ...kompresję do 16 bitów
Nie ma jednej uniwersalnej metody na obróbkę zdjęć. Jedni wolą mocny kontrast i oczojebne kolorki, inni z kolei preferują większą liczbę szczegółów w cieniach i pastelowe barwy. Na przykładzie mojego zdjęcia pokażę w jaki sposób obrabiałem jedno ze swoich zdjęć.

Aby rozpocząć kompresję do 16 bitów z menu Image wybieramy Mode->16bits/channel
Otworzyło nam się okienko HDR Converssion. Z rozwijanej listy Method możemy wybrać metodę konwersji. Wybieramy Local Adaptation – czyli metodę pozwalającą na naszą jak największą ingerencję w wynikowy obraz. Aby rozwinąć histogram klikamy w kółeczko ze strzałką znajdujące się po lewej stronie tego okienka. Gdy już mamy rozwiniętą paletę Toning Curves and Histogram możemy przejść do krótkiego omówienia parametrów Radius oraz Threshold jakie zostały użyte przeze mnie w przykładowym zdjęciu:
-Radius – zdjęcia do przykładowego HDRa wykonywałem z odstępem ok. 10 sekund (czas zapisu pliku RAW w moim aparacie). Wbrew pozorom 30 sekund to bardzo dużo czasu – wystarczająco, żeby zauważalnie zmienił się układ chmur. Składając tego HDRa użyłem średniego (20 pix) promienia w celu delikatnego rozmycia chmur, które tworząc w ten sposób jedną chmurę wyglądają na pewno bardziej realistycznie, niż niebo z brzydko postrzępionymi krawędziami obłoków.
-Threshold – w tym zdjęciu wpisałem wartość 1,0. Pozwoliło mi to na złagodzenie krawędzi między niebem, a ziemią.

Lewy węzeł (cienie) krzywej dosuwam prawie do krawędzi histogramu (chcąc osiągnąć łagodniejszy kontrast bądź wydobyć więcej szczegółów z cieni powinniśmy zostawić pomiędzy węzłem tym, a krawędzią histogramu 1-2 czerwone kreski odstępu na podziałce). Ponieważ prawa strona (światła) histogramu znajduje się blisko prawego węzła nie przysuwam go jeszcze bardziej do środka (dbając tym samym o poprawne odwzorowanie najjaśniejszych partii obrazu).
Po wykonaniu tych kilku kroków uzyskaliśmy najprawdopodobniej przypominający warunki zastane, choć wciąż niekontrastowy/nienaturalny widok. Czas na obróbkę obrazka 16 bitowego obrazka.

***

Ponieważ w zdjęciu tym nie zależy mi specjalnie na oddaniu detali w cieniach (a wręcz przeciwnie – uważam, że niepotrzebnie rozpraszałyby one uwagę widza) postanowiłem zaraz po konwersji obrazka do 16bitów przesunąć węzeł cieni [1] ok 20% do środka. Następnym moim krokiem było utworzenie na krzywej węzła w okolicy punktu [2] o współrzędnych ok. (80%; 75%) – pozwoliło mi to na zmniejszenie kontrastu w najjaśniejszych partiach obrazu. Następną czynnością, jaką wykonałem, było lekkie wyostrzenie krzywej mającej na celu zwiększenie kontrastu w ciemnych partiach obrazu (utworzyłem punkt [3])

Po wstępnej obróbce krzywymi użyłem narzędzia Shadows/Highlights (wywołanego z menu Image->Adjustment). W narzędziu tym będą nas interesowały następujące opcje:
-Amount – siła działania narzędzia
-Tonal Width – reguluje zakres tonów (ich odchylenie od wartości krańcowych [czyli 0 dla cieni i 255 dla świateł]), które ulegną modyfikacji. W przypadku ustawienia zbyt dużej wartości może wystąpić efekt „halo” (artefakty) wokół kontrastujących ze sobą elementów.
Przykład I: Jeśli w pole Tonal Width dla świateł wpiszemy 100% zostaną przyciemnione zarówno światła jak i półtony.
Przykład II: Jeśli w pole Tonal Width dla cieni wpiszemy 10% zostaną rozjaśnione tylko najciemniejsze partie obrazka.
-Radius – Ustawiamy go w zależności od wielkości obrazka. Im mniejszy promień, tym mniejsza liczba sąsiadujących pikseli podobnej jasności potrzebna będzie do zmian jasności określonego obszaru. W przypadku zdjęć takich jak to w przykładzie, gdzie wyraźnie jest widoczna granica między ciemnymi, a jasnymi partiami obrazka można stosować duże promienie.
W moim przypadku przyciemniłem szeroko pojęte światła (Tonal Width ustawiony na 100%) o 7% oraz rozjaśniłem najciemniejsze partie obrazu (Tonal Width: 10%) o 5%.

Znowu wracam do krzywej. Tym razem chcę zwiększyć trochę jasność mgły i pozbyć się niewielkiej ilości szczegółów w cieniach nie doprowadzając tym samym do przepalenia nieba. W tym celu przesuwam nieznacznie lewy [1] węzeł krzywej, tworzę nowy węzeł [2] o współrzędnych ok. (75%; 75%) oraz [po uprzednim zmierzeniu jasności mgły] (50%; 50%). Ten ostatni [3] lekko podnoszę.

Na końcu ponownie włączam krzywe i lekko przyciemniam zdjęcie (przesuwając punkt (50%; 50%) lekko w dół.

VI. Kompresja do 8bitów, skalowanie i zabiegi końcowe
Pozostało nam już tylko przeskalowanie i wyostrzenie obrazka oraz jego kompresja do 8 bitów. Myślę, że z przeskalowaniem każdy da sobie radę. Przejdę od razu do wyostrzania. W moim przypadku skorzystałem z narzędzia Unsharp Mask wpisując następujące parametry:
-Amount: 40%
-Radius: 2pix
-Threshold: 5pix
Po wyostrzeniu klikamy należy sprawdzić w jakiej przestrzeni barwnej zostało zapisane zdjęcie i w razie potrzeby przekonwertować je do sRGB. Zrobimy to wchodząc przez Edit do Convert To Profile...
Na samym końcu konwertujemy obrazek do 8bitów (Image->Mode->8bits/channel) i oto co mamy (po dodaniu małej ramki)

Zdjęcie jak wyszło – każdy widzi. Mocny kontrast, mocne kolory. Taki troszkę kicz. Myślę jednak, że zdjęcie to jest dobrym przykładem zastosowania techniki HDR – nie licząc tarczy słonecznej i niewidocznych detali przydrożnej trawy (które zresztą celowo ‘ukryłem’ za czarną powłoką korzystając z krzywych) właściwie wszystko „mieści się” w histogramie.
P.S. Tutaj znajduje się inna wersja tego samego zdjęcia – moim zdaniem lepiej obrobiona.

Na tym zakończę drugą wersję mojego HDRowego poradnika. Zapraszam do wyrażania swoich opinii, publikowania efektów swojej pracy czy zadawania pytań (chętnie odpowiem – jeśli tylko będę w stanie). Przyznam się bez bicia, że moją pięta achillesową w kwestii obrabiania HDRów jest odpowiednie dobranie parametru Radius oraz Threshold na etapie konwersji do 16bitów. Chętnie poczytałbym także o technikach wykorzystania krzywych – takie proste narzędzie, a tyle możliwości. Jeśli macie jakieś ciekawe linki – chętnie je przyjmę).

Wątek z komentarzami do Poradnika

**Mariusz K.** · 06-06-2006, 21:24

Dobra robota!!!