7.9.09

Fotografie a vysoký dynamický rozsah - Základy HDR

Rád bych vás seznámil s revoluční novinkou na poli digitální fotografie – s HDR ( High Dynamic Range ).  Využívám k tomu odkaz na svoji původní recenzi věnovanou knize:
Fotografie a vysoký dynamický rozsah -
Základy HDR
"Mastering HDR Photography“

MICHAEL FREEMAN

Na závěr tohoto textu, který je výňatkem z plné verze,  najdete odkaz na plné znění recenze.
Svoji recenzi - a tedy i tento výňatek - nemohu začít jinak, než citátem, který nejlépe vystihuje tématiku knihy:
„Buďte vítáni u něčeho docela nového na poli fotografie. U možnosti vytvářet snímky scén přesně tak, jak si myslíme, že je vidíme, nebo ještě přesněji, jak bychom je rádi viděli.“

Abstrakt:
Po více než jedno století bylo jasnou skutečností, že fotografie není schopna zaznamenat a nebo ukázat plný rozsah jasů skutečného světa. HDR začíná u expozice a postupuje k tvorbě HDR souboru z řady zaznamenaných snímků se odstupňovanou expozicí. Až doposud byla většina principů digitální fotografie založena na tom, co výbava zvládne, spíše než na tom, co vyžadují tóny a barvy na scéně. HDR to mění. Nasnímáním řady expozic vytvoříme úplný a souhrnný optický záznam scény před fotoaparátem, kdy některé části nebudou odpovídat schopnostem obrazového senzoru a fotoaparátu. Když tyto informace uložíme v digitální formě, budeme schopni je později opětovně využít pro lepší nebo zajímavější výsledky. Rozhodujícím problémem HDR je to, jak použit všechny informace o jasu v dynamickém rozsahu skutečné scény a zkomprimovat pro zobrazení na monitoru nebo tištěné fotografii.

Pro ty čtenáře, kteří se s HDR dosud nesetkali, si dovolím předsunout trochu osobní vsuvku. Přiznám se, že před červencem t.r. jsem o HDR neměl ani tušení. K 80-tým narozeninám jsem dostal digitální zrcadlovku a při zkoumání jejich možností upoutala moji pozornost možnost opakované expozice se stupňovitou změnou expozice ( +0,7 EV ). Ve stejnou dobu jsem psal recenzi na knihu M. Freemana, věnovanou fotografování v podmínkách nízkého osvětlení, která obsahuje stručnou zmínku o HDR.  Moje zvědavost mne přivedla na webu k informaci o možnosti využití HDR v editoru Zoner Photo Studia 11. A pak už vedla cesta k instalaci první trial verze specializovaného SW pro HDR. Prošel jsem si několik diskusních skupin ( fóra ) a když jsem zjistil, kolik různých názorů na HDR techniku se vyskytuje, a protože nemám rád černobílé vidění při hodnocení moderních metod a technik, rozhodl jsem se přijít věci na kloub. Text této recenze vás přesvědčí o výsledku mého snažení. Výběr citátu do úvodu recenze je jistě výmluvným vyjádřením mého vztahu k HDR. Pokud vás překvapí, že – proti svému zvyku – se věnuji „soft“ problematice HDR více než otázkám spojeným s vlastní technikou – přečtěte si, prosím, závěrečný odstavec recenze.  Využitím volných citací z textu knihy se snažím věrohodně přiblížit přístup autora k HDR.

Lidský zrak je nesmírně složitý a dosud plně nepopsaný. Zahrnuje současně fyziologii i psychologii vnímání. Výsledkem je, že v tomto oboru existuje překvapivě malá shoda nad mnoha klíčovými mechanismy. Fotografové mají své vlastní způsoby nazírání na lidské vidění obecně, na účinky své představivosti a hodnocení reakcí diváků při prvním spatření snímku.


U HRD jde o
možnost vytvářet snímky scén přesně tak, jak si myslíme, že je vidíme, nebo ještě přesněji, jak bychom je rádi viděli. Formluace není náhodná! Jde o problematiku, v níž se setkávají fotografie, náročné výpočty a znalosti lidského vnímání světla. Náročné znalosti, nové a ve vývoji.

HDR začíná u expozice a postupuje k tvorbě HDR souboru z řady zaznamenaných snímků se odstupňovanou expozicí. Až doposud byla většina principů digitální fotografie založena na tom, co výbava zvládne, spíše než na tom, co vyžadují tóny a barvy na scéně. HDR to mění.
Nasnímáním řady expozic vytvoříme úplný a souhrnný optický záznam scény před fotoaparátem, kdy některé části nebudou odpovídat schopnostem obrazového senzoru a fotoaparátu. Když tyto informace uložíme v digitální formě, budeme schopni je později opětovně využít pro lepší nebo zajímavější výsledky.


Obsah knihy:
Úvod

HDR scény a lidské vnímání

HDR snímání a generování

HDR mapování tonality

HDR workflow

Slovníček pojmů


Podle M. Freemana HDR umožňuje :
- obnovu vysokých jasů a hlubokých stínů v každé situaci,
- možnost úspěšně fotografovat v ostrém a tvrdém světle,
- získat pozoruhodnou, dříve nedosažitelnou tonalitu a barevnost,

- fotografovat za jakýchkoliv světelných podmínek.


HRD má také svá omezení a něco nás stojí navíc. Fotografovaná scéna musí být statická, stejně tak i náš fotoaparát, a HDR vyžaduje významné množství práce u počítače navíc.

Po více než jedno století bylo jasnou skutečností, že fotografie není schopna zaznamenat a nebo ukázat plný rozsah jasů skutečného světa.  Je dobré mít na paměti, že fotografování s vysokým dynamickým rozsahem je už možné po několik desetiletí černobílým negativním filmem. Snímání HDR stojí zejména za úvahu zejména u snímků, které by dříve byly zamítnuty jako „příliš kontrastní“.

Zobrazení scény způsobem odpovídajícím lidskému vnímání je výsostnou záležitostí HDR technik, ale ačkoliv to zní přijatelně, schází jim na pozadí důležitá vizuální zkušenost
Při pohledu na fotografii, nehledíme jen na obraz zachyceného okamžiku, pohlížíme na úhledné zarámovaný obraz jako na objekt. Máme jistá očekávání. Na prvním místě je proto úhel pohledu.

Nejdůležitější v HDR, stejně jako nejobtížnější, je procedura mapování tónů. Pokud jste vytvořili HDR obrázek z dostatečně širokého rozsahu expozice, správně rozložené, tak byste měli mít kompletní záznam všech úrovní jasu z originální scény. Jak pojmout všechny tyto informace a začlenit je do fotografie, je úlohou tónového mapování.

Základní otázkou, která žádného fotografa nepřekvapí, je komplikovanost mnoha, možná většiny fotografií. Věda zobrazování je stále daleko od schopnosti úplně analyzovat fotografii a není o nic blíž schopnosti předpovědět důležitost objektů na scéně pro pozorovatele. A to je přesně to, co tónové mapování potřebuje.


Důležitější než různé tipy a triky je pro osvojení si této techniky znalost cíle, kterého chcete dosáhnout. Softwarové nástroje vám umožní vtěsnat ohromné množství dat do omezené kapacity obrazovky, ale neexistuje takový výsledek, který by uspokojil každého. Jediný způsob je dobře porozumět tomu, jak operátory mapování tonality (TMO, tonemapping operátor) fungují a znát i jejich nedostatky. Základní problém pro všechny TMO je jak vymezit každou oblast ve které budeme provádět změny. Tento zdánlivě jednoduchý čin zahrnuje mnoho úrovní vnímání, odhadu a názoru.  

V době psaní knihy M. Freemana bylo pouze několik opravdu výkonných HDR aplikací, přestože existuje více než dvacet operátorů mapování tonality. Důvod toho je přesnost, počet nabízených nástrojů, platforma a podpora takových detailů jako je Raw formát a absence EXIF dat.

V klasické fotografii bylo možné zachytit jen významný detail, nebo vůbec nefotografovat, vyčkat na jiné osvětlení a nebo změnit úhel pohledu. Jde o komplexní vazbu mezi lidským zrakem a mozkem. Musíme ji poznat, abychom dokázali rozhodovat o expozici a zpracování HDR snímků

Autor doporučuje, abychom brali mapování tónů jako umění vytváření fotografií - umění, které mělo svůj poslední vrchol během rozkvětu černobílého fotografování.

Rozhodujícím problémem HDR je to, jak použit všechny informace o jasu v dynamickém rozsahu skutečné scény a zkomprimovat pro zobrazení na monitoru nebo tištěné fotografii. Kdyby existoval vhodný a levný způsob, jak zobrazit celý rozsah jasu, nic z toho by nebylo nezbytné, (ale jediné takove zobrazovací za řízení e v současné době velký a nákladný Brightside monitor.) A jak je známo, fotografie papírová bude pravděpodobně vždy její nejžádanější formou. Tato část procesu směřuje ke kompresi HDR obrázku na LDR obrázek (o nízkém dynamickém rozsahu).


Většina obtíží zaznamenaných fotografy zkoušejícími tyto techniky při řešení problémů s kontrastem ve snaze získat fotografii, která bude vypadat „dobře“ plyne z neúplného pochopení možností a schopností mapování tonality. A co více, programové nástroje zatím nejsou tak dokonalé, aby poskytovaly předvídatelné a bezvadné výsledky.

Plné znění recenze knihy M. Freemana „Fotografie a vysoký dynamický rozsah – základy HDR“ najdete na adrese www.akamonitor.cz/mfreeman2.htm.


doc. Arnošt Katolický
6. září 2009.
http://www.google.com/profiles/akamonitor