High dynamic range что это


high dynamic range imaging

High Dynamic Range Imaging, HDRI или просто HDR — технологии работы с изображениями и видео, диапазон яркости которых превышает возможности стандартных технологий.

Чаще всего термин HDR употребляется в отношении получения, хранения и обработки растровых изображений. Широко используемые на сегодняшний день цифровые технологии исторически основаны на 8-битных целочисленных форматах представления и обработки данных, что даёт весьма узкий динамический диапазон, часто называемый SDR (англ. Standard Dynamic Range) или LDR (англ. Low Dynamic Range). Для сравнения, отношение наиболее яркого к наименее яркому (но ещё не чёрному) цветам для sRGB составляет порядка 3000:1, в то время как реальные сцены часто имеют динамический диапазон яркости в 1 000 000:1 и выше, при этом и в тенях и в свете глаз способен (из-за световой адаптации к яркости) различить детали. Применение техники HDR позволяет работать с полным диапазоном яркости сцены, устраняя исторические ограничения.

Технологии HDR имеют множество практических применений, такие как получение изображений и видео натуральных высококонтрастных сцен, хранение и обработку HDR-контента, создание LDR-изображений на основе HDR-изображений, а также достижение различных художественных эффектов, используя HDR-изображения.

На рынке электроники устройства с HDR-характеристиками представляют активно развивающийся сегмент: сверхъяркие HDR-дисплеи[1][2][3] и цифровые HDR-камеры[4][5][6][7].

Динамический диапазон в фотографии

Основная статья: Фотографическая широта

HDR-фотография, полученная из трёх, снятых с разной выдержкой

В фотографии динамический диапазон часто измеряют в количестве ступеней экспозиции, также называемых «шаг» или «стоп» (в последнее время часто сокращённо EV, от англ. Exposure Value — экспопара), то есть логарифмом по основанию 2, реже — десятичным логарифмом (обозначается буквой D). 1 EV равен 0,3 D. Также используют и линейное обозначение, например 1000:1, что равно 3 D или около 10 EV.

Характеристика «динамический диапазон» также присуща форматам файлов, используемых для записи фотографий. В этом случае она определяется типом данных, выбранным авторами формата, исходя из тех целей, для которых формат предназначается. Например, динамический диапазон базового режима формата JPEG определяется 8-битным гамма-корректированным стандартом представления цвета sRGB и точно равен 11,7 EV, однако лишь 8-9 EV этого диапазона реально применимы. Для формата Radiance HDR динамический диапазон равен 256 EV.

Термином «динамический диапазон» иногда называют любое отношение яркостей в фотографии:

  • отношение яркостей самых светлых и тёмных объектов съёмки;
  • максимальное отношение яркостей белого и чёрного цветов на мониторе/фотобумаге (контраст, англ. contrast ratio);
  • диапазон оптических плотностей плёнки.

Ряд авторов использует и другие, более экзотические варианты.

При оценке характеристики динамического диапазона следует с оговорками смотреть на количество бит, используемых для записи информации в каком-либо формате или матрице фотоаппарата. Так, АЦП фотоаппарата (10-, 12- или 14-битный) обычно считывает значения в линейной шкале. В файлах содержатся гамма-корректированные значения.

Например, динамический диапазон изображения, представленный числами половинной точности длиной 16 бит, гораздо больше, чем представленный 16-битными целыми. Динамический диапазон у формата Radiance HDR (представление RGBE с 32 битами на пиксел) гораздо больше, чем у 16-битного TIFF (целочисленный RGB с 48 битами на пиксел).

Одно из определений динамического диапазона, которое широко используется производителями ПЗС-матриц, является отношение максимального сигнала, получаемого с сенсора при ярком освещении, к шуму чтения светочувствительной матрицы, получаемому при отсутствии света.

В новых камерах Nikon доступен режим съёмки HDR для JPEG-файлов. В этом режиме камера фотографирует 2 снимка с разной экспозицией и склеивает их в один[8].

Расширение динамического диапазона

Фотографической широты современных камер и пленок недостаточно для того, чтобы передать любой сюжет окружающего мира. Особенно это заметно при съёмке на цветную обращаемую фотоплёнку или компактную цифровую камеру, которые зачастую не могут передать даже яркий дневной пейзаж, если там есть объекты в тени (а диапазон яркостей ночного сюжета с искусственным освещением и глубокими тенями может доходить до 20 EV).

Стандартным способом обхода проблемы динамического диапазона, с успехом применяемым с момента появления фотографии как таковой, является коррекция освещённости сцены, которая достигается правильным выбором момента и ракурса съёмки и искусственной постановкой света, а также использованием специальных режимов работы фотокамеры. Так, например, при высокой яркости сцены заполняющая вспышка может использоваться для подсветки теней, снижая контраст изображения, а съёмка со вспышкой при большой экспозиции позволяет выровнять контраст некоторых сцен, снимаемых в темноте. Однако не все эти методы всегда удобны и применимы, их правильное использование требует более высокой квалификации фотографа.

Решение проблемы недостаточного динамического диапазона без изменения сцены, освещённости и ракурса достигается двумя путями:

  • Увеличение динамического диапазона сенсоров камер. Так, например, видеокамеры для систем наблюдения имеют заметно больший динамический диапазон, чем фотокамеры, однако это достигается путём ухудшения других характеристик камеры; каждый год выходят новые модели профессиональных камер с лучшими характеристиками, при этом их динамический диапазон медленно растет.
  • Комбинирование изображений, снятых с разной экспозицией (технология HDR в фотографии), в результате которого возникает единое изображение, содержащее все детали из всех исходных изображений, как в крайних тенях, так и в максимальных светах.

Оба пути требуют решения двух проблем:

  • Выбор формата файла, в который можно записать изображение с расширенным диапазоном яркостей (обычные 8-битные sRGB-файлы для этого не подходят). На сегодня самыми популярным форматами являются Radiance HDR, OpenEXR, а также Microsoft HD Photo, Photoshop Document, Raw-файлы зеркальных цифровых камер с большим динамическим диапазоном.
  • Отображение фотографии с большим диапазоном яркостей на мониторах и фотобумаге, имеющих существенно меньший максимальный диапазон яркостей (contrast ratio). Данная проблема решается с помощью различных методов:
    • тональная компрессия, при которой большой диапазон яркостей уменьшается в небольшой диапазон бумаги, монитора или 8-битного sRGB-файла путём уменьшения контраста всего изображения, единым образом для всех пикселей изображения
    • тональное отображение (англ. tone mapping), при котором закон преобразования яркости пикселей может быть разным для различных частей изображения (имитация градиентного фильтра). Существуют разные алгоритмы с разными дополнительными эффектами и возможностями по управлению пользователем этим процессом. В результате применения алгоритмов могут образовываться ореолы в районе границ между светлыми и тёмными областями, тёмные по природе объекты могут стать неестественно светлыми.

Пример изображения, созданного по технологии HDR из четырёх исходников, и исходных фотографий к нему приведён ниже.

Тональное отображение также может использоваться и для обработки изображений с небольшим диапазоном яркостей для повышения локального контраста.

Приведенный пример показывает использование методов HDR для получения изображения, воспринимаемое зрителем как реалистичное.

Динамический диапазон в кино и видео

Правильно передать динамический диапазон яркостей при киновидеосъёмке гораздо труднее, чем в фото. Поэтому на практике часто прибегают к сужению динамического диапазона посредством подсветки теней.

Программное обеспечение для создания HDR-фотографий

  • Enblend-enfuse
  • PhotoMatix Pro

Примеры

  • Исходные снимки
  • Полученные конечные изображения
  • простое уменьшение контраста

  • локальное тональное отображение

Правильное использование HDR Чрезмерное применение HDR

Галерея

См. также

  • High Dynamic Range Rendering
  • Фотографическая широта

Примечания

Ссылки

wikiredia.ru

High Dynamic Range Rendering

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Перейти к навигации Перейти к поиску Скриншот из игры Nexuiz, с отключенным HDR и Bloom

High Dynamic Range Rendering, часто сокращается до High Dynamic Range — графический эффект, применяемый в играх для наиболее выразительного рендеринга изображения при контрастном освещении сцены. Включает в себя несколько компонентов:

Blooming Используется дизайнерами для создания эффекта размытия на ярких гранях сцен, эмулируя передержку камерой при съёмке. HDR Skybox Результат наложения нескольких экспозиций неба, для реализации эффекта смены экспозиции в реальном времени. Для Half-Life 2: Lost Coast было создано более 16 различных HDR skybox. Скриншот из игры Nexuiz, HDR и Bloom включены HDR Water Reflection/Refraction Везде, где отражение от источника света крайне ярко, появляются «белые горячие» пятна, с Blooming эффектом на воде. Подобный эффект может проявляться, например, если из-под воды направить «взгляд» на солнце. HDR Refraction Effect HDR свет проходит через преломляющие материалы и принимает свойства этих материалов (например, когда луч света проходит сквозь цветные витражи в монастыре на Half-Life 2: Lost Coast, на пол отбрасываются цветные блики). HDR Light Maps Карты света (данный эффект может не использоваться в зависимости от методов, используемых движком конкретной игры), сгенерированные при помощи эффекта radiosity (свет не только отражается от объектов и попадает в глаз наблюдателя, но и попадает на другие объекты, отражаясь от них), с принятием во внимание скачки света/глобальное освещение. Можно заметить, например, внутри монастыря в Half-Life 2: Lost Coast, по солнечным пятнам на стенах, противоположных окнам. HDR Light Sources Несжатые величины света, предоставляющие широкий диапазон яркости/насыщенности света, для дизайнеров для отображения в любой из сцен. Exposure Control Реализует эффект «приспособления зрения», позволяющий увидеть различную степень детализации в тёмных сценах по сравнению с засвеченными областями.

Исполнение[править | править код]

В большинстве случаев изображения хранятся и рассчитываются в представлении имеющем ограниченную точность, что делает доступным небольшое количество градаций яркости (256 градаций для 24-битного цвета). Технология HDR предполагает использование для хранения цвета и расчётов освещённости более точного представления (96-битного с плавающей точкой), и подгонкой финального результата к 24-битному представлению, используемому мониторами. Способ подгонки конечного изображения зависит от требуемого результата, например для реализации «приспособления зрения» сначала результат работы HDR выводится на экран напрямую (что из-за обрезания максимальной яркости выглядит как полная или частичная засветка экрана), а потом постепенно приглушается до нужной величины (что приводит к появлению на изображении чёрных пятен, вызванных обрезанием минимальной яркости).

Вместо HDR могут применяться другие приёмы (Bloom), дающие похожий эффект, что является поводом для «недобросовестной рекламы» (когда вместо полноценного HDR используется только bloom).

Ссылки[править | править код]

  • http://www.ixbt.com/video2/terms2k5.shtml#hdr

ru.wikipedia.nom.si

HDR: удивительная технология, о которой многие не знают

Прогресс не стоит на месте, и со временем появляется всё больше и больше технологий, облегчающих жизнь владельца различных девайсов и увеличивающих уровень его удовлетворённости ими. Одной из них является относительно новая технология HDR, стремительно набирающая популярность.

HDR (High Dynamic Range, в переводе с английского «высокий динамический диапазон») – это технология запечатления изображений и видео в более высоком диапазоне яркости. Она позволяет как можно сильнее приблизить получившуюся картинку к тому, что человек видит собственными глазами в реальной жизни, то есть помогает сохранить её достоверность. По сути, технология соединяет несколько снимков, для качественного запечатления которых потребовалась бы разная экспозиция, в один, выделяя каждый объект.

К примеру, предположим, вам требуется сфотографировать фонтан в солнечный день. Яркое небо на фоне может мешать, потому что фонтан будет выглядеть либо слишком темным, либо слишком светлым. Для этого и существует HDR, которая в данном случае поможет сделать фотографию, на которой и фонтан, и небо сохранят присущую им в жизни яркость. Так технология работает в камерах, но применяется она не только в них. Найти её можно в телевизорах и некоторых других устройствах.

В искусстве фотографии технология нужна для того, чтобы подчеркнуть и выделить все детали. То есть, она должна делать тени более светлыми, а засветленные участки – более темными. Функция HDR съемки присутствует во многих смартфонах и в профессиональных камерах. Она действует таким образом, что несколько вариантов одного и того же фото, но с отличными уровнями выдержки и разной экспозицией, сливаются в одно. До появления автоматизированной HDR технологии некоторые фотографы «сливали» фото по тому же принципу вручную, делая несколько снимков с разной яркостью и объединяя их.

HDR функция сейчас встроена во многие телефоны. При съёмке нужно только активировать её, а остальное камера сделает сама. Нужно заметить, что запечатление снимков в этом режиме занимает больше времени, чем в обычном. Если технология отсутствует на самом смартфоне, есть множество приложений, которые позволяют привнесут ее на устройство.

Режим HDR хорошо подходит для съёмки при слабом освещении. Его не стоит использовать для запечатления движущихся объектов. Камеру во время съёмки нужно держать крепко и ровно, чтобы она также не двигалась. Так как, когда технология активна, камера одновременно снимает тёмную и светлую экспозицию одного и того же объекта или пейзажа, сам объект изменять нельзя. Необходимо отметить, что не всегда фотографии, сделанные в режиме HDR, являются лучше обычных. Иногда они могут выглядеть неестественно, поэтому не лишним будет сохранять и фото, сделанное с использованием режима, и обычное. Также HDR съёмка иногда может ухудшать качество готовой фотографии.

Технология сегодня поддерживается и дисплеями. Если в наше время есть довольно много телевизоров с HDR, то в смартфонах она встречаются все еще относительно редко. Те немногие модели, которые обзавелись поддержкой, обладают лучшей контрастностью и цветопередачей, более высокой яркостью. Соответствующий контент выглядит на них лучше всего, но и материалы, снятые не в HDR режиме, отражаются в улучшенном виде. Такие экраны делают изображения более яркими и насыщенными. Однако из-за того, что при использовании смартфона мы часто передвигаемся, меняя освещение и угол обзора, иногда сложно бывает оценить все возможности и преимущества дисплея с поддержкой этой технологии.

Экран смартфона, чтобы обладать технологией, должен иметь пиковую яркость как минимум в 540 нит, но это отрицательно сказывается на времени автономной работы устройства – разряжается оно значительно быстрее, нежели модели с обычными дисплеями. Поэтому логично, что при внедрении технологии желательно, чтобы смартфон имел внушительную емкость аккумулятора, а также поддерживал технологию быстрой зарядки. Более высокий диапазон яркости, в свою очередь, гарантирует более высокое качество HDR. Технология даёт много преимуществ при просмотре изображений и видео, поэтому вполне возможно, что в будущем такие экраны станут стандартными для смартфонов.

Задача перед HDR технологией стоит одна и та же и в телефонах, и в телевизорах. Она нужна, чтобы сделать изображение более гармоничным, а его цветовое наполнение – более разнообразным и приближенным к реальности. Однако, принцип работы технологии в разных девайсах несколько отличается. Если работа HDR в камерах во многом направлена на детализацию изображения, то в телевизорах она преимущественно нацелена на улучшение цветов.

В 2016 году различные компании в огромном количестве стали выпускать телевизоры, поддерживающие формат HDR. Такие телевизоры ориентированы, в первую очередь, на оптимизацию яркости изображения. Они отличаются более совершенной, по сравнению с другими моделями, цветопередачей и более высоким диапазоном контрастности. Они способны передавать огромное количество разных оттенков всевозможных цветов и полутонов. Это делает картинку на экране более объёмной и приятной для глаза, ведь она начинает выглядеть реалистичнее. Сама технология в телевизорах имеет несколько отдельных форматов, самым популярным из которых является HDR10.

Конечно же, не всегда бывает достаточно того, чтобы телевизор поддерживал HDR. Для полного наслаждения преимуществами этого формата просматриваемый контент должен ему соответствовать. Хоть HDR телевизоры и показывают в качественном виде любое изображение благодаря более высокой яркости и улучшенной подсветке, в идеале само видео должно также поддерживать HDR. Подобного контента на данный момент можно найти не так много, но его количество быстро увеличивается.

Сейчас практически каждый 4К-телевизор поддерживает HDR. Их нельзя назвать бюджетными вариантами, но они хорошо подойдут для людей, которым очень важны качество изображения и красивая, насыщенная картинка. Самые недорогие модели могут не совсем исчерпывающе выполнять свои функции, так как часто они не обладают достаточной пиковой яркостью.

Технология HDR имеет огромный потенциал для развития в будущем. Не будет переоценкой её возможностей сказать, что эта технология более перспективна, чем продвижение высокого разрешения экранов. Качественные цвета и красивое отображение фотографий и видео привлекают всех. Пройдёт время и девайсы, поддерживающие HDR, перестанут быть на рынке относительной редкостью.

68bit.ru

Технология HDR — High Dynamic Range

В описании монитора (или телевизора) можно встретить фразу: «4К-монитор (телевизор) соответствует требованиям стандарта HDR10».Поддержка HDR — High Dynamic Range (Широкий Динамический Диапазон) на сегодня, пожалуй, самым главный искомый параметр в спецификациях 4K.

Динамический диапазон — это диапазон между темными тонами, которые, начиная с какого-то тона, на видео уже превращаются в черное, и светлыми тонами, которые превращаются в белое.Мы способны увидеть намного больше оттенков и деталей.

Динамический диапазон глаза шире, чем подавляющее большинство видеоматериалов.

Основная суть технологии HDR состоит в возможности обеспечить более высокий уровень контрастности между светлыми и тёмными участками изображения на экране, что позволяет получить более реалистичную картинку.

По сравнению с содержанием SDR (Стандартный Динамический Диапазон), технология HDR позволяет воспроизвести гораздо больше цвета и контраста в сравнении с исходным изображением — потеря информации в процессе обработки картинки минимальная.

HDR — это более реалистичные изображения, максимально приближенные к тому, что наблюдается в действительности с широким диапазоном цвета и яркости.Вы увидите все нюансы, которые должны быть в изображении, все тонкие градации и оттенки яркости.

Технология HDR в настоящее время разделились на два стандарта: HDR10 — стандарт (UHD Alliance) и Dolby Vision, разработанный Dolby Labs.Стандарт HDR10 — проект с открытым исходным кодом, в то же время Dolby Vision является собственностью Dolby Labs и Dolby взимает плату за использование своего стандарта.

Открытость стандарта HDR10 позволяет производителям вносить изменения в исходный код.Так компании Samsung и Amazon Video совместно разработали новый стандарт HDR10+, добавив в HDR10 расширение Dynamic Tone Mapping (поддержка Динамического Отображения Тонов).

Компания Samsung объявила, что выпустит прошивку с HDR10+ и для серии 2016 года.

Расширение позволяет с помощью добавления в видеопоток динамических метаданных улучшить контраст изображения и расширить динамический диапазон.В текущей версии стандарта HDR10 применяются статические метаданные, остающиеся неизменными вне зависимости от яркости отдельных сцен.

Из-за этого темные сцены могут оказаться значительно более «мрачными», чем было задумано создателями контента.

HDR10+ исправляет данную оплошность посредством динамических метаданных, с помощью которых монитор или телевизор сможет автоматически менять яркость при смене сцен и кадров, так что картинка будет значительно ближе к оригинальной задумке авторов.Таким образом стандарт HDR10 стал ближе к Dolby Vision, разработчики которого ранее позиционировали динамические метаданные как одно из основных отличий от HDR10.

И все же Dolby Vision по-прежнему лидирует, когда дело касается самых высоких требований к цвету и яркости: он поддерживает 12-битный цветовой диапазон и максимальную яркость 10 тысяч нит.Но не исключено, что стандарты HDR претерпят ещё несколько изменений.

Компьютерныетехнологии Компьютерные стандарты Процессорыи чипсеты Microsoft начала дорабатывать Windows 10 HomeЕжемесячные накопительные обновления и крупные апдейты дважды в год загружаются автоматически, требуют перезагрузки и так далее.

Ожидается в Ubuntu 19.04 (Disco Dingo)Компания Canonical усердно работает над следующим крупным выпуском популярной операционной системы Ubuntu 19.04 (Disco Dingo).

Раскрыты подробности о новой памяти DDR5-6400Компания SK Hynix раскрыла свежие подробности о новых чипах памяти DDR5-6400.

Стандарты USB 3.0 и USB 3.1 станут частью USB 3.2Организация USB Implementers Forum (USB-IF) объявила на выставке Mobile World Congress 2019, что интерфейсы USB 3.0 и USB 3.1, в дальнейшем станут частью стандарта USB 3.2

Вышел драйвер Radeon Software Adrenalin 19.2.3Третий февральский драйвер для своих видеоускорителей AMD — Radeon Software Adrenalin 2019 Edition 19.2.3.

5 правил безопасного онлайн-шопингаРоссийская система мониторинга качества «Роскачество» составила список из пяти правил безопасного онлайн-шопинга.

faqhard.ru


Смотрите также