HDR изображения

High Dynamic Range Imaging, (HDRI) или просто HDR - общее название технологий работы с изображениями и видео, диапазон яркости которых превышает возможности стандартных технологий.

Динамический диапазон - отношение минимального к максимальному значению каких-либо физических величин. В контексте HDR динамический диапазон мотива - отношение яркости самой светлой части мотива к самой тёмной.
LDR (Low Dynamic Range) - изображение с низким динамическим диапазоном 8 или 16-битные.

HDR (High Dynamic Range) - высокий динамичекий диапазон. Обычно подразумевается технология создания HDRI. Иногда используется как синоним HDRI.
HDRI (High Dynamic Range Image) - изображение с динамическим диапазоном больше, чем в обычных 8/16-битных снимках. В некоторых источниках границей, с которой начинается HDRI, называют 13, 3 ступеней экспозиции (диапазон значений яркости 1: 10000). Для HDRI используется 32-битный формат с плавающей запятой, например формат Radiance (.hdr) или OpenEXR (.exr).

Tone Mapping - тональная компрессия. Техника приведения HDR-изображения в формат, который может отобразить обычный монитор, то есть в 8 или 16-битное изображение.

DRI (Dynamic Range Increase) - техника, используемая в целях увеличения динамического диапазона фотографии.

Зрение человека способно фиксировать информацию в участках с разницей в 10-14 ступеней без адаптации и до 24 ступеней при возможности адаптации зрачка к различным участкам освещённости, что соответствует разнице между освещённостью при ярком солнечном свете и при тусклом свете звёзд. Обычно этого более чем достаточно, поскольку динамический диапазон реальных мотивов редко бывает больше 14 ступеней. Но вот запечатлеть даже часть этого диапазона бывает сложно. Динамический диапазон обычной негативной плёнки составляет около 9-11 ступеней экспозиции, слайдовой плёнки - 5-6 ступеней, матрицы цифровой камеры - теоретически от 8 до 11 ступеней, хотя на практике большинство цифровых камер способны запечатлеть гораздо меньше информации.
Не только запечатлеть, но и воспроизвести реальный динамический диапазон весьма затруднительно. Фотобумага способна воспроизвести только 7-8 ступней экспозиции, в то время как современные мониторы способны отображать изображения с контрастом до 1: 600 (9 ступеней), плазменные телевизоры - до 13 ступеней (1: 10000). При съёмке мотивов с не очень высоким динамическим диапазоном, хорошую службу может сыграть съёмка в формате RAW, позволяющая до определённой степени затемнить слишком светлые участки и высветлить тёмные в RAW-конвертере.

В технологии HDR информация из нескольких снимков, сделанных с разной экспозицией, объединяется в одном 32-битном файле.

Для создания HDR-изображения нужно сделать несколько снимков с различной экспозицией, запечатлев детали, как в тёмных, так и в светлых частях мотива. Изменять экспозицию, как известно, можно разными способами, но в случае HDR делать это следует изменением выдержки. Имейте в виду, что увеличение выдержки в два раза увеличивает экспозицию на одну ступень. Для изменения экспозиции на две ступени, время выдержки нужно изменить в четыре раза, и так далее.

Поскольку современные мониторы не могут воспроизвести все значения яркости 32-битного файла, HDRI необходимо преобразовать в 8- или 16-битное изображение. Процесс такой адаптации называется тональным отображением (tone mapping).

Таким образом, задачами, решаемыми с помощью HDR являются:

Получение изображений объектов, диапазон яркости которых превышает фотографическую широту используемого фотоматериала;

Хранение информации о таких изображениях в файлах специальных форматов;

Создание реалистичных, в той или иной степени, изображений малого диапазона яркости на основе HDR изображений;

Обработка HDR изображений для вывода на устройства с малым диапазоном яркостей;

Достижение различных художественных эффектов на основе HDR изображений.

Вопросы для самопроверки.

1. Что представляет собой цвет с физической и физиологической точки зрения?

2. Особенности восприятия цвета человеком.

3. Назовите три закона Гроссмана.

4. Что такое цветовая палитра?

5. Что такое цветовая модель?

6. Опишите основные аддитивные цветовые модели.

7. Опишите основные субтрактивные цветовые модели.

8. Что такое цветовой профиль?

9. Опишите основные перцепционные цветовые модели.

10. Что такое цветовой куб?

11. Назовите и опишите основные программы растровой графики.

12. Что влияет на качество печатных изображений?