Что такое динамический диапазон в фотошопе
Обновлено: 07.07.2024
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.
Сегодня мы поговорим о такой вещи, как динамический диапазон. Это слово часто вызывает замешательство начинающих фотолюбителей из-за своей заумности. Определение динамического диапазона, которое дает любимая всеми Википедия способно ввести в ступор даже опытного фотографа - отношение величин максимальной и минимальной экспозиции линейного участка характеристической кривой. Не пугайтесь, на самом деле ничего сложного в этом нет. Давайте попробуем определить физический смысл этого понятия. Представьте себе самый светлый объект, который вы вообще видели? Предположим, что это снег, освещенный ярким солнцем.
От яркого белого снега иногда глаза слепнут!
А теперь представьте самый темный объект. Лично мне вспоминается комната со стенами из шунгита (камень черного цвета), в которой я побывал во время экскурсии в подземном музее геологии и археологии в Пешелани (Нижегородская область). Тьма - хоть глаз коли!
"Шунгитовая комната" в музее геологии и археологии (п. Пешелань, нижегородская область)
Обратите внимение, что на снежном пейзаже часть картинки ушла в полную белизну - эти объекты оказались ярче определенного порога и из-за этого их текстура исчезла, получилась абсолютно белая область. На снимке из подземелья стены, не освещенные фонариком ушли в полную черноту - их яркость оказалась ниже порога восприятия света матрицей.
Динамический диапазон - это такой диапазон яркости объектов, который камера воспринимает как от абсолютно черного до абсолютно белого. Чем шире динамический диапазон, тем лучше передача цветовых оттенков, лучше устойчивость матрицы к пересвету и меньше уровень шума в тенях. Еще динамический диапазон можно охарактеризовать как способность фотоаппарата передавать на снимках самые мельчайшие детали и в тенях и в светах одновременно. Проблема нехватки дианмического диапазона неизбежно сопутствует нам почти всегда, когда мы фотографируем какие-то высококонтрастные сюжеты - пейзажи в яркий солнечный день, рассветы и закаты. При съемке в ясный полдень имеет место большой контраст между светами и тенями. При съемке заката камера часто слепнет от солнца, попадающего в кадр, в итоге либо земля получается черной, либо небо сильно пересвечивается (либо и то и другое сразу).
Катастрофическая нехватка динамического диапазона
Может быть, для любительской фотографии проблема не столь существенна, но когда мы имеем дело с художественной пейзажной фотографией, динамический диапазон камеры часто становится "бутылочным горлышком", которое не позволяет нам качественно воплотить многие наши творческие замыслы. Производители фотокамер, можно сказать, не щадя сил работают над расширением динамического диапазона у матриц. Это им удается не всегда, тем не менее, за последнее время было сделано несколько серьезных шагов, фотолюбителям позволяющих хоть как-то запечатлевать высококонтрастные сцены с минимальной потерей цветовых оттенков.
Что такое HDR?
Вероятно, вы уже слышали о технологии расширения динамического диапазона - HDR (High Dynamic Range) - за счет съемки не одного кадров, а сразу нескольких с разным уровнем экспозиции и дальнейшее "сведение" их в одно изображение:
Из указанного примера, я думаю, виден принцип работы HDR - светлые участки берутся с недосвеченного снимка, темные с пересвеченного, в итоге получается изображение, на котором все проработано - и света и тени!
Когда следует использовать HDR?
Во-первых - нужно научиться определять на этапе съемки - хватает нам динамического диапазона, чтобы запечатлеть сюжет за одну экспозицию или нет. В этом помогает гистограмма. Она представляет из себя график распределения яркости пикселей вдоль всего динамического диапазона.
Как посмотреть гистограмму снимка на фотоаппарате?
Гистограмма снимка может выводится в режиме воспроизведения, а также при съемке с использованием LiveView. Для отображения гистограммы нужно один или несколько раз нажать кнопку INFO (Disp) на задней панели фотоаппарата.
Если гистограмма полностью умещается внутри отведенного ей диапазона, нет никакой надобности в использовании HDR. Если график упирается только вправо или только влево, воспользуйтесь функцией экспокоррекции, чтобы "загнать" гистограмму в отведенные ей рамки (подробнее об этом читайте в Фотоучебнике) Света и тени можно безболезненно подкорректировать в любом графическом редакторе. Однако, если график "упирается" и в ту и в другую сторону, это свидетельствует о том, что динамического диапазона не хватает и для качественной проработки изображения нужно прибегнуть к созданию HDR-изображения. Это можно сделать автоматически (не на всех камерах) или вручную (практически на любой камере).
Авто HDR - плюсы и минусы
Владельцам современных фотоаппаратов технология создания HDR изображений близка как никому другому - их камеры умеют это делать "на лету". Чтобы сделать фотографию в режиме HDR, нужно только включить соответствующий режим на своей фотокамере. У некоторых аппаратов даже есть специальная кнопка, которая активизирует режим съемки в HDR, например у зеркалок Sony серии SLT:
В большинстве других аппаратов этот режим задействуется через меню. Причем режим АвтоHDR есть не только у зеркалок, но и у многих мыльниц. При выборе режима HDR фотоаппарат сам делает 3 снимка подряд, затем производит совмещение трех изображений в одно. Если сравнивать с обычным режимом (например, просто Авто), режим AutoHDR в некоторых случаях позволяет ощутимо улучшить проработку оттенков в светах и тенях:
Вроде бы все удобно и замечательно, но у AutoHDR есть очень серьезный недостаток - если результат вас не устроит, вы не сможете ничего изменить (или сможете, но в очень небольших пределах). Выходной результат получается в формате Jpeg со всеми вытекающими последствиями - дальнейшая обработка таких фотографий без потери качества может быть затруднительна. Многие фотографы, вначале понадеявшись на автоматику, а потом покусав по этому поводу локти, начинают осваивать формат RAW и создание HDR-изображений при помощи специального программного обеспечения.
Как научиться делать HDR-изображения вручную?
Прежде всего нужно научиться использовать функцию брекетинга экспозиции. Брекетинг экспозиции - это такой режим съемки, когда после съемки первого кадра (основного), для следующих двух кадров камера выставляет отрицательную и положительную коррекцию экспозиции. Уровень экспокоррекции можно задать произвольный, диапазон регулировки у разных камер может различаться. Таким образом на выходе получаются три изображения (нужно 3 раза нажимать на кнопку спуска затвора или делать 3 кадра в режиме серийной съемки).
Как включить брекетинг?
Режим брекетинга экспозиции включается через меню фотоаппарата (по крайней мере у Canon). Аппарат должен быть в одном из творческих режимов - P, AV (A), TV (S), M. В автоматических режимах функция брекетинга недоступна.
В результате съемке в режиме брекетинга экспозиции получаются три кадра с разным уровнем экспозиции:
| Базовый кадр | -2EV | +2EV |
Логично предположить, что для того, чтобы эти три картинки потом нормально "склеились" в одну, камера должна стоять неподвижно, то есть на штативе - три раза нажать на кнопку спуска и при этом не сместить камеру при съемке с рук практически невозможно. Однако, если штатива нет (или не охота его таскать), вполне можно воспользоваться функцией брекетинга экспозиции в режиме серийной съемки - даже если смещение и будет, то очень небольшое. Большинство современных программ для HDR умеют компенсировать это смещение, чуть подрезая края кадра. Лично я почти всегда снимаю без штатива. Видимой потери качества из-за небольшого смещения камеры во время съемки серии я не наблюдаю.
Вполне возможно, что в вашей камере нет функции брекетинга экспозиции. В этом случае можно воспользоваться функцией коррекции экспозиции, вручную меняя ее значение в заданных пределах и делая при этом снимки. Еще вариант - перейти в ручной режим и менять значение выдержки. Естественно, в этом случае без штатива уже не обойтись. Итак, мы наснимали кучу материала. Но эти изображения являются лишь "заготовками" для дальнейшей компьютерной обработки. Давайте рассмотрим "на одном квадратном миллиметре", как создается HDR-изображение. Для создания одного HDR-изображения нам понадобятся три фотографии, сделанными в режиме брекетинга экспозиции и программа Photomatix (скачать пробную версию можно с официального сайта). Установка программы ничем не отличается от установки большинства Windows-приложений, поэтому на ней заострять внимание не будем. Открываем программу и нажимаем кнопку Load Bracketed Photos
Нажимаем кнопку Browse и указываем программе исходные изображения. Также можно перетащить данные изображения в окошко методом Drag'n'Drop. Нажимаем ОК. Далее программа нам предлагает выбрать опции склейки. На рисунке ниже приведены настройки по умолчанию.
В красной рамке выделена группа настроек по совмещению изображений (если имела место межкадровая шевеленка), в желтой рамке - удаление "призраков" (если в кадр попал какой-то движущийся объект, он на каждом кадре серии будет расположен в разных местах, можно указать основное положение объекта, а "призраки" будут удалены), в голубой рамке - уменьшение шумов и хроматических аберраций. В принципе, настройки можно не менять - все подобрано оптимальным образом для статичных пейзажей. Нажимаем кнопку ОК. Далее производится загрузка, совмещение и выравнивание изображений. После этого в окне программы выводится некий "черновик":
Не пугайтесь, все нормально. Нажимаем кнопку Tone Mapping / Fusion.
И вот мы получили уже что-то похожее на то, что мы хотели увидеть. Дальше алгоритм простой - в нижнем окне список предустановленных настроек, выбираем среди них такую, которая нам больше всего придется по вкусу. Затем используем инструменты в левой колонке для тонкой настройки яркости, контрастности и цветов. Единой рекомендации нет, для каждой фотографии настройки могут быть совершенно разными. Не забываем следить за гистограммой (вверху справа) - чтобы она оставалась "симметричной". После того, как мы наигрались с настройками и получили удовлетворяющий нас результат, нажимаем кнопку Process (в левой колонке под панелью инструментов). После этого программа создаст полноразмерный "чистовой" вариант, который мы можем сохранить на жесткий диск.
Фотографии по умолчанию сохраняются в формате TIFF, 16 бит на канал. Далее полученное изображение можно открыть в программе Adobe Photoshop и выполнить окончательную обработку - сделать выравнивание горизонта (как?), убрать следы пыли на матрице (как?), скорректировать цветовые оттенки или уровни и так далее, то есть подготовить фотографию к печати, продаже, публикации на веб-сайте. Еще раз сравним что было с тем, что стало:
Фотография из-за такой "обработки" совершенно потеряла реалистичность. Такие картинки когда-то действительно были в диковинку, но сейчас, когда технология стала более доступной и прочно вошла в обиход, такие "творения" смотрятся как "дешевая попса". HDR при грамотном и умеренном использовании может подчеркнуть реализм пейзажа, но далеко не всегда. Если умеренная обработка не позволяет вогнать гистограмму в отведенное до нее пространство, возможно, есть смысл даже не пытаться ее усиливать. При усилении обработки мы, возможно, сможем добиться "симметричной" гистограммы, но картинка все равно потеряет реалистичность. Причем, чем жестче условия и чем сильнее обработка, тем труднее эту реалистичность сохранить. Рассмотрим два примера:
Солнце только-только поднимается над горизонтом и светит сквозь дымку. Контраст относительно небольшой. После HDR-обработки картинка осталась более-менее реалистичной.
Солнце чуть поднялось над горизонтом и свет стал намного ярче, контрастность многократно увеличилась. Портебовался больший шаг брекетинга. Даже несмотря на то, что все проработано - и света и тени, картинка выглядит будто "с другой планеты" - появились непонятные оттенки, которые мы не привыкли видеть в реальности.
Если дать солнцу подняться еще выше, то придется выбирать между расползанием его в окромную белую дыру вполнеба, либо дальнейшим уходом от реальности (при попытке сохранить его видимый размер и форму).
Как еще можно избежать пере/недосветов, не прибегая к HDR?
Все что описано ниже - скорее частные случаи, чем правила. Тем не менее, зная о подобных приемах съемки можно, зачастую, спасти фотографии от пере/недоэкспозиции. 1. Использование градиентного фильтра Это светофильтр, который наполовину прозрачный, наполовину затененный. Затененный участок совмещается с небом, прозрачный - с землей. В итоге, разница в экспозиции становится намного меньше. Градиентный фильтр полезен при съемке закатов/рассветов над лугами.
Статьи по теме
2. Пропустите солнце через листья, ветки Очень полезным может быть прием, когда выбирается такая точка съемки, при которой солнце светит сквозь кроны деревьев. С одной стороны, солнце сохраняется в пределах кадра (если этого требует задумка автора), с другой - оно намного меньше слепит камеру.
Кстати, никто не запрещает комбинировать данные приемы съемки с HDR, получая при этом тонально богатые фотоагрфии рассветов и закатов :)
3. В первую очередь спасайте света, тени потом можно "вытянуть" в Фотошопе Известно, что при съемке высококонтрастных сюжетов фотоаппарату часто не хватает динамического диапазона, в итоге тени недосвечиваются, а света пересвечиваются. Чтобы повысить шансы на восстановление фотографий до презентабельного вида рекомендую использовать отрицательную экспокоррекцию таким образом, чтобы не допускать переэкспозиции. В некоторых фотоаппаратах для этой цели есть режим "приоритет светлых оттенков". Недосвеченные тени достаточно легко можно "вытянуть", например, в программе Adobe Photoshop Lightroom. После открытия фотографии в программе, вам нужно взять ползунок Fill Light и сдвинуть его вправо - это позволит "вытянуть" тени.
На первый взгляд, результат такой же как и при использовании брекетинга и HDR, однако, если рассмотреть фотографию поближе (в 100% масштабе) нас ждет разочарование:
Уровень шумов на "воскрешенных" участках просто непотребный. Для его уменьшения, разумеется, можно воспользоваться инструментом Noise Reduction, но при этом может ощутимо пострадать детализация. А вот для сравнения тот же участок фотографии из варианта с HDR:
Разница есть! Если вариант с "вытянутыми" тенями годится в лучшем случае для печати форматом 10*15 (или просто публикации в Интернете), то HDR-версия вполне пригодна для печати большим форматом. Вывод простой: хотите действительно качественных фотоснимков - иногда придется попотеть. Но теперь вы, по крайней мере, знаете как это делается! На этом, я считаю, можно закончить и, разумеется, пожелать вам побольше удачных кадров!
Поддержать проект
Вероятно, вы обратили внимание, что на сайте почти нет рекламных баннеров. Согласитесь, без них читать статьи гораздо приятнее. Но сайту надо на что-то существовать.
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 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.
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
С динамическим диапазоном тесно связан ещё один термин — контраст. Википедия даёт нам следующее определение:
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.
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:
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:
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.
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 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.
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
С динамическим диапазоном тесно связан ещё один термин — контраст. Википедия даёт нам следующее определение:
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.
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:
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:
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.
Читайте также: