что такое динамический диапазон фотошоп

Фотография в RAW: динамический диапазон и контрастность

Весь привет! Недавно мы говорили о возможностях RAW’а, тема оказалась интересной, в личку поступило много вопросов, так что держите продолжение, будем разбираться, что такое RAW и как его правильно прожарить.

Дня начала рассмотрим один из важнейших аспектов, который отличает RAW-файлы от камерных JPEG’ов: а именно динамический диапазон.

Многое в современной цифровой фотографии является наследием химическо-плёночной эпохи. Вы не поверите, но находятся всякие… любители ретро, которые создают специальные цветовые профили, чтобы цифровое фото получило характерную для плёнки определённого типа обработку: цветовые искажения, определённые (типичные для конкретных вариантов химических процессов) черты… В общем, фотография, как и любой другой вид искусства, периодически вздыхает на тему «раньше было лучше» и пытается вернуться в деньки, когда солнце было зеленее, а трава — ярче. Так вот. У плёнок были различные возможности из-за различных химических составов. Какая-то лучше передавала оттенки кожи, на какой-то другой цвета были более яркими, при этом она давала меньшую детализацию… В общем, одной из ключевых характеристик плёнки (которую долго догоняла цифра) был потрясающий динамический диапазон, характеристики которого цифровая фотография догнала не так давно.

Вместо предисловия

Статья рассчитана на новичков. Что-то осознанно опущено и может быть объяснено позднее, что-то описано не очень правильно с точки зрения профессионалов фотоиндустрии, но понятно для тех, кто пока является владельцем фотоаппарата, а не фотографом-любителем.

В данном цикле постов мы пройдём через все основы фотографии с точки зрения редактирования полученных данных с матрицы, чтобы в заключительном посте у читателей не было вопросов по определённым аспектам обработки и финализации RAW-снимков. Постов будет несколько, так что готовьтесь, задавайте вопросы, если что-то не ясно, присылайте в личку сообщения, если захотите что-то улучшить или уточнить в статье — я с радостью отвечу и поправлю пост, если где-то закрадётся ошибка или неточность.

В качестве примеров я буду использовать RAW-файлы с камеры Nikon 1 S2, о которой не так давно рассказывал, со своей штатной камеры Canon EOS 6D (о которой написано миллион всего хорошего и интересного в интернете), а также смартфонов Lumia 930 и Lumia 1020, чтобы показать, что важен не размер, а умение им пользоваться. Все RAW-файлы для экспериментов также будут выложены в общий доступ: балуйтесь, экспериментируйте, повторяйте описанные шаги, только не присваивайте себе права на фотографию. А то вам Михалков с мигалкой на голове целый месяц сниться будет.

В качестве графического редактора будет выступать самый обычный Adobe Photoshop CC 2014, триальную версию которого на 30 дней может получить любой желающий прямо сейчас, бесплатно и без смс.

Магия RAW-файла

В прошлом выпуске я уже описывал, что такое RAW-файлы и чем они хороши. Для тех, кто не читал или всё забыл, напомню буквально в двух словах: в RAW-файле содержится информация, напрямую снятая с матрицы фотоаппарата. Никакого шумоподавления, никакой пост-обработки, никаких «балансов белого» и прочих улучшайзеров. Только то, что накопили сенсели (светочувствительные блоки) и информация об условиях съёмки в «сопроводительной записке». Информации в таком файле существенно больше, чем в обычном JPEG’е, и работа с ней позволяет доставать те детали, которые на JPEG’ах будут безвозвратно потеряны. Большая часть дополнительной информации позволяет очень гибко настраивать динамический диапазон полученного кадра. Об этом диапазоне и поговорим сегодня.

Что такое динамический диапазон?

Говоря простым языком, динамический диапазон (иначе называемый «фотографическая широта») — это характеристика фотоматериала, показывающая, сколько оттенков и тонов способен передать данный материал между тем, что будет считаться стопроцентно чёрным цветом и стопроцентно белым. В случае с цифровой фотографией «фотоматериал» надо заменить на «светочувствительный элемент». Динамический диапазон отличается в зависимости от размеров сенсора, их техпроцесса, настроек и прочая прочая прочая, но все современные производители стремятся к расширению этого самого диапазона.

Сам по себе ДД измеряется в EV (exposition value) — ступенях экспозиции: у лучших плёнок он достигал 9 ступеней для чёрно-белого изображения, у специальных низкоконтрастных — более 11. Современные цифровые фотоаппараты почти не уступают по своим характеристикам, а специализированные камеры (в которых наличие изображения важнее, чем его качества) и вовсе превосходят возможности плёнки. Чтобы было проще понять, вот вам картинка. Вы её все видели.

Для простоты примера, грубо уберём всю цветовую составляющую и вернёмся в прошлое, в эпоху чёрно-белой фотографии.

Если у нас матрица с крайне узким динамическим диапазоном, для описания которого нам хватит 1 бита информации на каждую точку, то всё, что мы сможем запечатлеть будет иметь только два состояния — темнее некоей точки среднего серого или светлее. В зависимости от настроек экспозиции и выдержки мы можем получить разный результат, но в конно-сферических условиях идеальной настройки фотография с ДД, который помещается в 1 бит будет выглядеть так:

Я специально уменьшил контрастность и выбрал два оттенка серого — так картинка меньше режет глаз, а суть не меняется.

В данном изображении используется всего два цвета. Если увеличить возможности сенсора до двух бит, то есть четырёх цветов, у нас появится больше деталей: так как фотоматериал (светочувствительная матрица) сможет различать не два оттенка с максимальной и минимальной яркостью, но уже четыре: максимум, минимум и два промежуточных значения (33 и 66% яркости).

Если расширить динамический диапазон до трёх бит (8 цветов) — детализация картинки улучшится ещё сильнее:

Картинка стала значительно ближе к оригиналу обесцвеченного JPEG’а. К слову, для восстановления практически всей световой информации с исходного JPEG’а вполне достаточно 5 бит и 32 цветов:

Если мы снимаем с матрицы исходные данные в JPEG-формате, (опустим даже всю обработку, шумоподавление и прочие прелести камерного JPEG’а) то больше восьми бит на цветовой канал мы не получим.

Соответственно, динамический диапазон кадра будет ограничен суммарно 2 8 =256-ю оттенками красного, синего и зелёного цвета в модели RGB. То есть для каждой из точек мы сможем получить один из 16 777 216 цветов, чего, на первый взгляд, вполне достаточно, но, как обычно, есть одно но… и оно всё портит.

Когда вы начинаете изменять фотографию в редакторе, часть данных неизбежно теряется из-за округления. Если работать неаккуратно, не следить за всеми участками изображения, грубо изменять изображение инструментом «Уровни» (levels), то рано или поздно вылезут следующие гадости: клиппинг, постеризация (уменьшение количества уровней, выражается гребёнкой на гистограмме), потеря деталей и микроконтраста.

Большую часть этих проблем можно избежать, если использовать 10, 12, 14 или 16 бит на канал. Во-первых, даже 10-битный вариант даёт нам 2 10 *2 10 *2 10 цветов. А это уже 1 073 741 824 различных значений для каждой точки изображения против смешных 16 с небольшим миллионов для обычных JPEG’ов. Во-вторых, в этих лишних битах RAW-файлов есть дополнительные данные, которые позволят расширить динамический диапазон и достать из него те детали, которые на JPEG’е можно считать безвозвратно потерянными.

Большинство матриц фотоаппаратов выдают 10 или 14 бит (в зависимости от модели фотоаппарата и аппаратных возможностей самой матрицы) при съёмке в RAW, но обработка в том же Photoshop’е будет вестись либо в 8-битном цветовом пространстве, либо в 16-битном. И для работы лучше использовать именно 16 бит.

Гистограмма и динамический диапазон

Практически в любом современном редакторе изображений можно найти такую штуку, которая называется гистограмма: она иллюстрирует распределение пикселов на изображении; это график, на котором указано число пикселов на каждом уровне интенсивности цвета. Работа с этим инструментом отлично описана в официальном help’е Adobe Photoshop и дублировать её здесь не вижу смысла. Если вы совсем не знакомы с этой штукой — зайдите, почитайте, будет полезно для следующих статей.

Контраст и динамический диапазон

Контра́ст (фр. contraste) — в оптике (сенситометрии и фотометрии) разница в характеристиках различных участков изображения, способность фотографического материала или оптической системы воспроизводить эту разницу, а также характеристика чувствительности глаза (зрительной системы) относительно яркости и цвета.

Общий контраст картинки мало зависит от динамического диапазона: в случае с двумя битами картинка может быть как ультраконтрастной, так и неконтрастной вовсе:

Вопрос в настройках камеры / сканера / конвертера, через которые проходит изображение, прежде чем становится набором цветных точек на вашем мониторе. Тем не менее, широкий динамический диапазон частно снижает микроконтраст: чёткие границы между светами и тенями в середине динамического диапазона, тёмными и яркими объектами, всякой мелочёвке, которая создаёт детализацию снимка.

Прим.: Если ваша камера при съёмке в RAW выдаёт «блёклые» и «серые» кадры, а JPEG’и получаются контрастными и яркими — восстановить «потерянные» детали поможет ползунок «сlarity» в RAW-конвертере.

Практика

Для начала возьмём вот этот JPEG (камера (или фотограф) ошиблась с экспозамером и получился лёгкий пересвет) и попробуем что-нибудь сделать с ним в фотошопе.

Скачать полноразмерную картинку

Если мы применим к ней Camera Raw как фильтр, и постараемся избавиться от всех пересветов, то мы увидим все недостатки JPEG’а: и отсутствие информации, и восьмибитное кодирование, и эффекты от обработки.

Вот наглядный пример:

И увеличенный фрагмент фотографии, если вы не сразу заметили, в чём проблема:

Если открыть то же самое фото в RAW (23.5 МБ), то мы получим доступ ко всем тем же инструментам, но при этом будем работать с 14-битным цветовым пространством (в 16-битном режиме). Для этого в нижней части конвертера нажимаем на ссылку и выбираем соответствующий режим:

При этом дополнительная информация, которая содержится в RAW, позволяет, во-первых, вытянуть весь имеющийся на кадре пересвет в нормальные оттенки без потери качества, во-вторых, расширить динамический диапазон: поправить недосвеченные области на волосах, «грязную шею», избавиться от неприятных пятен, которые появятся при редактировании JPEG’а. О том, почему пересвет вообще в целом плохо — читайте в прошлой статье.

Настраиваем экспозицию и восстанавливаем недосвеченные участки:

Устраняем искажения оптики и слегка приглушаем виньетирование:

Настраиваем цвета в соответствии с матушкой-природой и собственной задумкой на тему атмосферы снимка:

Итоговое изображение можно отправлять на ретушь (предварительно сохранив в честный шестнадцатибитный TIFF): избавляться от мелких дефектов кожи, править недоработки макияжа, добавлять спецэффекты.

Ретушь не производилась, фуллсайз

Ключевые изменения, которых мы добились на текущем этапе: нормальная экспозиция, восстановление деталей в тёмных участках, адекватный оттенок кожи, контрастная текстура стены, аккуратно передан нежно-розовый оттенок одежды.

Вместо заключения

На этом пока всё, завтра-послезавтра будет вторая часть, в которой я продолжу освещать проблему динамического диапазона и контрастности снимка: поговорим о HDR и методах его получения, мультиэкспозиции и прочих штуках. До связи!

Предложения по улучшению, комментарии, свои идеи на тему следующих статей присылайте в личку.

Источник

Расширение динамического диапазона фотографии: HDR своими руками

Начнём наш очередной путеводитель в бесконечно прекрасный мир фотографии с простого примера. Представим себе совершенно типичную ситуацию, когда вы в помещении хотите снять человека на фоне окна, из которого прямо рекой льётся яркий свет. В таком случае глаз фотографа видит замечательную картинку, на которой хорошо различимы как передний план, так и фон. А что чаще всего получается при попытке запечатлеть это великолепие на фото? Правильно, или лицо не разобрать – вся фигура вдруг стала слишком тёмной, или же свет оказался далеко не таким ярким, как в реальности. Примеров можно привести массу: тут вспоминается и сложная съёмка при контровом свете, и низкая детализация при недостаточной освещённости. В общем, с этим надо что-то делать. И, пожалуй, с этим можно что-то сделать.

Стоит начать с определения понятия HDR (High Dynamic Range – высокий динамический диапазон). Если мы говорим об изображении, то динамический диапазон есть не что иное, как разница между самым светлым и самым тёмным участком картинки, а точнее, разница экспозиции этих областей. Под HDR в мире фотографии чаще всего подразумевается технология создания одного снимка с широким динамическим диапазоном из нескольких исходных снимков. Почему нескольких? Лишь только потому, что ни одна из представленных на рынке пользовательских камер не способна передать весь ДД, который охватывает человеческий глаз, следовательно, необходимый результат нужно просто «склеить» из нескольких составных частей.

Другое дело, что далеко не каждый монитор способен воспроизвести большую часть того ДД, который запечатлевает универсальный зрительный хрусталик глаза. Выходит, что кроме конвертации в HDR фотографий с низким ДД нам потребуется ещё сделать так, чтобы полученный результат пристойно смотрелся на любом дисплее, то есть необходима так называемая тональная компрессия (Tone Mapping). Всем этим строго по порядку мы и займёмся в нашем практическом курсе.

Материалы и инструменты

Для получения HDR-картинки не потребуется специальное оборудование. Единственное, чем должна обладать ваша камера, – это функция ручной настройки экспозиции. Чем меньше шаг настройки – тем лучше, впрочем, даже заурядная цифровая мыльница способна на экспокоррекцию ±2 EV и более с шагом от 1/2 и менее. Ещё лучше, если камера позволяет вручную выбирать выдержку. Зачем? Всё предельно просто: нам нужны как минимум три фотографии с одинаковым сюжетом, одна из которых будет недоэкспонирована, вторая – правильно экспонирована, а третья – переэкспонирована. Логично, что получить их можно путём изменения экспозиции с заданным шагом (выбирается в соответствии с условиями съёмки) или выдержки при фиксированном значении диафрагмы.

Пример фотографий с разной экспозицией 1

Первый способ достаточно прост – требуется лишь произвести соответствующие настройки и сделать несколько снимков вручную (или использовать брекетинг – три кадра подряд с эксповилкой в одну или несколько ступеней, при серийной съёмке для HDR эта функция просто незаменима). Для выполнения второго приёма в сложных условиях лучше использовать камеру с матричным экспозамером – это спасёт от ошибок автоматики в случае с центрально-взвешенным определением экспозиции, когда при наличии контрастных объектов в поле кадра авторежимы дешёвых камер стабильно «промахиваются». Вывод напрашивается сам собой: для творческой фотографии как нельзя лучше подойдёт «просьюмерка» или зеркальная камера.

Стоит ли упоминать, что HDR-фотографу не обойтись и без штатива. Снять с рук три одинаковых кадра теоретически можно, но на длинных выдержках без шевелёнки точно не обойдётся, не говоря уже про изменение настроек после каждого снимка. С аппаратной частью на этом и закончим, рассмотрим программный инструментарий.

Без штатива снять вечерний пейзаж практически невозможно

В Сети можно найти множество различных программ для HDR-обработки. Некоторые из них позволяют делать тонкие настройки, что подразумевает существенные временные затраты. Прочие штампуют «суперкартинки» на полном автомате. Мы же рассмотрим несколько нетривиальных полуавтоматических способов расширить динамический диапазон при помощи Adobe Photoshop (желательно версии CS2 и выше) и достаточно популярной утилиты Photomatix Pro (полностью рабочую триальную версию можно найти на сайте разработчика).

Photoshop

Создание HDR-фото в Photoshop: шаг первый

Обратите внимание на пункт Attempt to Automatically Align Source Images. Если вы снимали с рук или же случайно двигали штатив во время съёмки, то смело ставьте тут галочку – программа сама всё совместит. Пользуйтесь этой функцией лишь при необходимости, этот процесс занимает почти все ресурсы компьютера на длительное время, равно как и само создание HDR-изображений из объёмных файлов.

Создание HDR-фото в Photoshop: шаг второй

Создание HDR-фото в Photoshop: шаг третий

HDR-фото, полученное в Photoshop

Photomatix Pro

Создание HDR-фото в Photomatix: шаг первый и шаг второй 1

Для ознакомительного просмотра имеется небольшое окошко HDR View, которое показывает часть фото, находящуюся под курсором, в режиме «как это видит человек», то есть в высоком динамическом диапазоне. Ещё один камешек в огород Photoshop.

Создание HDR-фото в Photomatix: шаг третий

Остаётся самое приятное, ради чего, собственно, и заваривали всю эту кашу с HDR, а точнее – тональная компрессия. В меню HDR выбираем Tone Mapping. Метод Details Enhancer поможет выявить все детали из областей с недостаточным и избыточным освещением, а посредством Tone Compressor можно получить максимально реалистичное изображение. Параметром Strength настраивается уровень применения тональной компрессии к изображению, а Color Saturation отвечает за насыщенность цветов. Не стоит гнаться за самой «цветастой» картинкой. В данном случае «много» и «ярко» не всегда равняется «хорошо».

Создание HDR-фото в Photomatix: шаг четвёртый

Посредством Light Smoothing регулируется световое сглаживание по всей площади кадра. Рекомендую ставить самое высокое значение, потому как все прочие варианты перекладывают ваше фото на совершенно сюрреалистический мотив. Впрочем, в некоторых случаях это может быть только в помощь фотохудожнику. Далее начинается чистое творчество. Возможных комбинаций различных параметров – бесчисленное множество, и каждый из них приведёт к новому результату, потому следует попробовать все из них. Не забывайте постоянно сохранять настройки тональной компрессии в поле Settings. Чем чаще сохраняетесь, тем больше возможностей по откату до предыдущего состояния. Жаль, что в Photomatix в полной мере не реализована функция истории изменений. В конце остаётся только нажать Apply и сохранить файл в формате TIFF (8 или 16 бит). Итоговое изображение, полученное из трёх исходников размером 3072х2048 пикселей общим объёмом 2,1 Мбайт, в нашем случае заняло 37,8 Мбайт. На финишной прямой можно подкорректировать контраст, яркость и насыщенность цветов в Photoshop, если полученный результат вас по каким-то критериям не устраивает.

HDR-фото, полученное в Photomatix

HDR для ленивых

Многие могут заметить: «Три кадра с разной экспозицией – это, конечно, здорово, но что, если у меня есть всего один?» Хорошо, если это RAW-файл, потому что из него при благоприятной расстановке звёзд на небосводе можно сделать вполне себе HDR-фото (если на чистоту, то некоторое очень близкое по внешнему виду подобие и не более того). Правда, разница между самой тёмной и самой светлой точкой в таком кадре не должна превышать пять ступеней, иначе эффект будет не таким очевидным. Photomatix отлично управляется с оригинальными RAW-файлами со всех камер. Достаточно зайти в s и выбрать источник. Далее кнопка Run – и у нас на руках имеется HDR-файл, для которого следует произвести тональную компрессию тут же – в Photomatix или в Photoshop.

Псевдо-HDR: результат из Photoshop

Резюме

Вместе с увеличением контрастности современных ЖК-мониторов открывается всё больше возможностей для применения технологии HDR, причём не только в сфере фото. Пока же приходится довольствоваться приёмами, при помощи которых из высокого динамического диапазона можно выжать максимум, ограниченный возможностями аппаратного обеспечения. Впрочем, и этого порой достаточно для создания настоящих фотошедевров. Тем более приятно, что со стороны фотографа не требуется использование специфического оборудования, хотя профессиональная техника будет тут совсем не лишней.

Стоит отметить, что описанные способы расширения динамического диапазона призваны в первую очередь восполнить недостатки светофиксирующих систем, отличных по своим свойствам от человеческого глаза, потому «чрезмерные издевательства» над фотографией не всегда приводят к действительно реалистичным результатам. Всё гениальное просто, а всё натуральное – прекрасно. Вот вам и формула для фотошедевра!

Нашли опечатку? Выделите текст и нажмите Ctrl+Enter

Источник

HDR-изображения

Сведения о HDR-изображениях

Динамический диапазон (соотношение между темными и светлыми областями) в видимом мире намного превосходит диапазон человеческого зрения и диапазон отображаемых на экране или отпечатанных изображений. Но в отличие от человеческих глаз, которые могут адаптироваться к сильно различающимся уровням яркости, большинство цифровых камер и компьютерных мониторов могут воспроизводить только изображения с ограниченным динамическим диапазоном. Фотографы, видеооператоры и другие специалисты, работающие с цифровыми изображениями, должны выбирать наиболее важные области кадра, так как они работают с ограниченным динамическим диапазоном.

HDR-изображения открывают целый мир новых возможностей, так как позволяют охватить весь динамический диапазон видимого света. Поскольку в HDR-изображении пропорционально представлены и сохранены все значения светимости реального мира, настройка экспозиции HDR-изображения происходит точно так же, как настройка экспозиции при съемке кадра в реальном мире.

A. Изображение с детализированными тенями, но с обрезанными освещенными местами B. Изображение с детализированными освещенными местами, но с обрезанными тенями C. Изображение HDR, содержащее весь динамический диапазон кадра

В Photoshop значения светимости изображения HDR хранятся в виде числа с плавающей запятой длиной 32 бита (32 бита на канал). Значения светимости в HDR-изображении связаны напрямую с количеством света в кадре. В отличие от этого файлы изображений с глубиной 16 и 8 бит на цвет и неплавающей запятой сохраняют значения светимости только от черного до белизны бумаги, отражая чрезвычайно малое число сегментов динамического диапазона в реальном мире.

В Photoshop команда «Объединить в HDR Pro» позволяет создавать изображения расширенного динамического диапазона, объединяя несколько фотографий, снятых с использованием разной экспозиции. Поскольку HDR-изображение содержит уровни яркости, которые намного превышают возможности отображения стандартного 24‑битного монитора, Photoshop позволяет корректировать предварительный просмотр HDR. Если требуется печатать или использовать инструменты и фильтры, которые не поддерживают HDR-изображения, их можно преобразовать в изображения с глубиной 16 или 8 бит на цвет.

Источник