O postare invitată de Dave Ware de la Whalebone Photography.
Această notă are scopul de a fi o discuție rapidă cu privire la gama dinamică ridicată și posibilele îmbunătățiri viitoare pentru îmbunătățirea acesteia.
Ce este High Dynamic Range?
Gama dinamică înaltă este un efect de procesare digitală utilizat în cadrul fotografiei pentru a combina o serie de imagini cu expuneri diferite pentru a crea o imagine constant expusă pe întregul cadru. Acest lucru mărește luminanța (cantitatea de lumină) vizibilă în interiorul unei imagini.
De ce este necesar?
Limitarea cantității de culoare și luminozitate pe care o poate înregistra camera este guvernată de capacitatea senzorului și de gama dinamică a electronicii camerei. De exemplu, Canon EOS 40D utilizează un convertor analogic pe digital pe 14 biți care digitalizează semnalele analogice primite de la senzor. Cei 14 biți digitali permit înregistrarea a 16.384 culori diferite în interiorul camerei.
Privind o histogramă, axa orizontală este nivelul de luminanță al unei imagini. Axa verticală reprezintă cantitatea de imagine care conține acel nivel de lumină. De exemplu, o histogramă cu o singură linie la marginea din stânga arată că imaginea este pur negru. La fel, o singură linie la marginea din dreapta reprezintă o imagine care este pur albă. Cantitatea de date care poate fi comprimată în cadrul histogramei este limitată de intervalul dinamic al camerei. O gamă dinamică foarte mică are ca rezultat limitele axei orizontale apropiate. Un interval dinamic ridicat plasează aceste axe la distanță.
Aici, expunerea camerei a fost setată pentru baloane - aceasta a fost aleasă deoarece baloanele au fost subiectul imaginii, iar copacii în acest caz au fost folosiți pentru a „încadra” baloanele. Istograma arată vârful din stânga histogramei care reprezintă copacii, iar datele din dreapta reprezintă baloanele și cerul. Dacă fotograful dorea atât baloanele, cât și copacii expuși, atunci ar fi fost necesar un compromis, astfel încât baloanele să devină ușor supraexpuse și copacii să fie puțin subexpuse.
Imaginea de mai sus arată compromisul tradițional - cerul și-a pierdut o parte din saturația sa de culoare, dar copacii au păstrat unele detalii. Observați, de asemenea, că histograma prezintă un vârf ușor mai îngust pe marginea din dreapta (baloanele sunt acum ușor supraexpuse), iar marginea din stânga indică faptul că există mai multe detalii (copacii nu mai sunt o siluetă completă).
Deci, pentru a depăși acest lucru, fotograful poate face o fotografie expusă în fundal și apoi o altă fotografie expusă în prim-plan. Câteva alte fotografii sunt de obicei făcute între aceste 2 expuneri.
Atunci când combinați fiecare imagine, se creează o imagine plăcută vizual, iar efectele pot fi destul de dramatice. Aceasta este baza HDR digital. O căutare rapidă pe Google va oferi câteva exemple.
Viitorul HDR
În prezent, HDR este o tehnică de post-procesare, dar pe măsură ce camerele avansează, este posibil ca acesta să fie un domeniu care ar putea fi cu adevărat îmbunătățit de producători.
Este posibil ca intervalul dinamic al camerei să fie îmbunătățit. ADC-ul pe 14 biți menționat mai sus permite înregistrarea a 16.386 culori. ADC-urile pe 24 de biți sunt în fabricație de mulți ani, ceea ce ar permite înregistrarea unui total de puțin sub 17 milioane de culori! Senzorul ar trebui să fie capabil să corespundă acestui interval dinamic, iar procesorul intern al camerei ar trebui să fie capabil să proceseze datele. Această capacitate există deja, așa cum este evident în computerele de acasă, care au funcționat de la 32 de biți de ani de zile și sunt acum procesate până la 64 de biți. Indiferent dacă senzorul este sau nu capabil de acest lucru, este o altă chestiune de discuție, iar procesarea suplimentară necesară ar crește timpul necesar pentru a scrie datele pe cardul de memorie. Acest lucru poate limita numărul de cadre cu viteză maximă luate înainte ca memoria cache să fie plină și camera să scrie imaginile pe cardul de memorie. Aceste dezavantaje sunt, probabil, ceea ce împiedică dezvoltarea unei game dinamice crescute în cameră, deoarece, cu multe avantaje, există adesea o retragere.
O altă tehnică „în cameră” poate fi utilizarea de numeroși senzori în interiorul camerei. Dacă un senzor și dispozitivele electronice însoțitoare pot fi capabile de un anumit interval dinamic, atunci pot fi folosiți 2 senzori pentru a crește domeniul dinamic general. De exemplu, un senzor poate expune pentru lumini și un senzor poate fi folosit pentru a expune pentru umbre, creând astfel un interval dinamic mai mare. Senzorii pot fi reduși incredibil de mici - uitați-vă la dimensiunea telefoanelor care au numeroase camere megapixeli și, prin urmare, probabil că nu va fi o problemă să strângeți 2 senzori (sau mai mulți!) Într-o singură cameră. Cu toate acestea, pe măsură ce dimensiunea senzorului scade, zgomotul imaginii înregistrate („granularitatea” imaginii) devine mai mare. Din nou, acesta este un compromis între gama dinamică ridicată, calitatea imaginii și dimensiunea.
O altă metodă ar putea fi utilizarea unui algoritm alternativ de curbă a tonului, care este în prezent aplicat în general imaginilor din interiorul camerei. Când se face o fotografie, semnalele de la senzor sunt transformate în biți digitali și trimise la computerul camerei. Pentru a înțelege aceste semnale, computerul prelucrează datele și le transformă în ceva semnificativ. Aceasta este o formă de curbă de ton. În mod normal, aceasta este utilizată pe întreaga imagine ca „medie”. Cu toate acestea, tehnicile moderne pot aplica o curbă de ton individuală pentru fiecare pixel din imagine. Aceasta poate reda o imagine expusă într-un mod similar cu cel văzut de ochiul uman (adică cu un interval dinamic mai mare). Acest lucru va crește în mod inevitabil timpul de procesare în interiorul camerei, deși, deoarece metoda actuală a imaginii HDR este de a face numeroase fotografii la diferite expuneri, timpul suplimentar de procesare pentru o singură imagine este, probabil, un economisitor de timp imens.
Această nouă metodă de curbare a tonurilor este avansată de companii, iar Samsung a achiziționat recent o licență pentru utilizarea tehnologiei.
Poate că alți producători au o metodă alternativă sau nu consideră o gamă dinamică ridicată de mare importanță în camerele lor sau doar își acordă timpul. Această tehnologie este încă în curs de dezvoltare și este o zonă de ieșire a tehnologiei camerelor, mai ales că bătălia de mega-pixeli devine o veste veche.
Tehnicile cu nivel dinamic ridicat pot fi suprautilizate, iar imaginile pot fi ușor făcute nenaturale. Motivul pentru care sunt nenaturali este că extind gama posibilă de către ochiul uman. Ar fi trist dacă tehnologia ar înlătura autenticitatea fotografiei, care separă această artă de arta picturii (unde atât compoziția, cât și expunerea se limitează doar la imaginație). Cu toate acestea, dacă tehnologia a reușit să reproducă imaginile așa cum sunt văzute de ochiul uman, atunci poate că aceasta este o etapă tehnologică acceptabilă.
Vedeți mai multe lucrări ale lui Dave la Whalebone Photography.