Photomatix Pro (2.x + 3.x) + Basic + Photomatix Tone Mapping Plug-In [Windows + Mac OS] · 7.12.2008

Нечасто случается, что технология, призванная решить определенные проблемы, не только их не решает, но и усугубляет. Но именно это случилось с технологией изображений с расширенным динамическим диапазоном (HDRI). Изначально предназначенная для повышения реалистичности фотографий и 3D-изображений, HDRI неожиданно стала удобным инструментом для творческого самовыражения и интересной игрушкой для многих любителей фотографии. Фотографы с удовольствием экспериментируют с новой технологией, превращая банальные пейзажи в изображения, напоминающие скорее картины, чем фотоснимки.
А если переведённые в пространство RGB HDR-кадры меньше похожи на реальность, чем обычные карточки с заваленными тенями и пересвеченными лицами... Наверное, это проблемы реальности.
Дело о недостаточной точности
Прежде чем перейти к рассказу о HDRI, необходимо вкратце рассказать, как записываются, хранятся и отображаются цифровые изображения сегодня. А также о том, как фиксирует изображение человеческий глаз.
В модели RGB любой цвет кодируется тройкой целых чисел, описывающих соответственно интенсивность зеленого, синего или красного каналов. Например, чёрный цвет может быть представлен как (0, 0, 0), а белый - находящийся на противоположном конце шкалы - как (255, 255, 255). Таким образом, для отображения любой картинки у нас есть 16,7 млн. оттенков, а сама картинка называется восьмибитной (или 24-битной), потому что на каждый канал нам требуется 8 бит, а каждая точка изображения кодируется с помощью трех 8-битных чисел. Динамический диапазон (здесь: отношение максимальной интенсивности цвета к минимальной) такой цветовой модели составляет 28:1, или 256:1.
Для 16-битных RGB-изображений (когда на каждый канал отводится уже не один байт, а два) теоретический динамический диапазон заметно больше и составляет 216:1, или 65536:1. Это впечатляет, если не вспоминать, что человеческое зрение способно улавливать освещение от 10-6 кд/кв. м до 108 кд/кв. м, то есть имеет абсолютный диапазон 1014:1 (правда, человеческий глаз не может регистрировать свет во всем диапазоне одновременно; максимальный охват составляет от 10000 до 30000 к 1).
Принципиальная недостаточность цветового пространства RGB усугубляется скромными аппаратными возможностями современных сенсоров и отображающих устройств. Реальная чувствительность сенсоров в цифровых фотокамерах, как правило, не превышает 1000:1 (теоретически она может быть и выше, в зависимости от матрицы, но ограничена сверху шумовыми эффектами). На выходе камера может давать хоть 12-битный, хоть 112-битный RAW, однако на динамический диапазон записанного в файл изображения это не повлияет, поскольку в нем просто физически нет необходимой информации.
Мониторов, способных корректно отобразить 48-битную картинку с заявленным динамическим диапазоном, скажем, 10000:1, сегодня также не существует (за редкими и дорогими исключениями, но о них ниже).
Дополнительный минус модели RGB (и, например, CMYK) в том, что она виртуальна и не привязана к реальным значениям, то есть является физически некорректной - и не может быть приведена к корректной модели без потерь, раз уж все показатели в ней задаются целыми числами, и их набор ограничен. Исправляет эту ситуацию схема HDRI (High Dynamic Range Imaging), в которой на каждый цветовой канал отводится 16 или 32 бита, а характеристики задаются не целыми, а вещественными числами, что позволяет полностью описывать доступный человеческому зрению диапазон с нужным уровнем детализации. Все остальные модели (включая RGB) называют моделями с низким динамическим диапазоном (Low Dynamic Range).
(Так получилось, что словосочетание динамический диапазон в контексте HDR зачастую используется для обозначения разных, хотя и близких понятий - и для яркостного диапазона сцены, и для описания диапазона цветовой модели, и как синоним фотографической широты датчика. Это вносит некоторую путаницу.)
Изначально главными пропагандистами и пользователями HDRI были специалисты по трёхмерной графике (см., например, статью "Фотореализм" в "КТ" #628), поскольку использование HDR позволяет без потерь и ошибок рассчитать освещённость созданной сцены. И пусть большую часть этой информации отобразить не удастся - даже те крохи, которые дойдут до зрителя, всё равно создадут должный эффект и сделают искусственную картинку более реалистичной. И сегодня аббревиатура HDR в применении к компьютерной графике означает прежде всего повышенную фотореалистичность изображения, близость к тому, что можно получить с помощью фотоаппарата или кинокамеры.
Как ни странно, применение схожей технологии в фотографии дает обратный результат. У фотографов, экспериментирующих с HDR, получаются безумно красивые снимки, не страдающие излишней реалистичностью. Собственно, первое, что приходит в голову при знакомстве с HDRI-фотографиями, - как же здорово эти люди научились рисовать в 3D.
Дело о недостаточной освещённости
Любой, кто хотя бы раз держал в руках фотоаппарат, сталкивался с тем, что при неверно подобранной экспозиции одни снимки получаются слишком темными, а другие - слишком светлыми. Однако даже оптимально выставленные параметры экспозиции не помогут, если у сцены, которую мы хотим снять, слишком широкий яркостный диапазон: или хорошо получатся детали, лежащие в тени, но засветятся светлые участки, или будут достоверно переданы светлые участки, но потеряются те, которые освещены недостаточно.
До последнего времени фотографу оставалось либо подобрать другую композицию, с меньшей разницей между светом и тенью, либо сложить штатив и пойти домой.
Наглядный пример подобной "неудобной" композиции - снимок из затемнённой арки, сделанный в солнечный день. Человеческий глаз прекрасно различает и детали внутренней отделки, и то, что находится за её пределами. Однако на снимке хорошо получится либо интерьер (при засвеченном выходе из туннеля), либо пейзаж, обрамлённый в чёрную аркоподобную рамку (не исключены и промежуточные варианты, когда и в арке, и за её пределами что-то можно разглядеть, но они обычно не более приятны глазу, нежели описанные крайности).
Казалось бы, технология HDRI создана как раз для таких случаев, однако где взять недостающую информацию об общем яркостном диапазоне сцены? Ответ очевиден: нужно сделать несколько снимков с разными параметрами экспозиции и взять информацию из них, создав единое изображение с расширенным динамическим диапазоном.
Любую инструкцию о создании HDR-изображений в домашних условиях можно свести к следующим пунктам:
1. Установите фотоаппарат на штатив.
2. Сделайте несколько снимков с разной экспозицией так, чтобы максимально охватить диапазон сцены (например: –2EV, оптимальное значение экспозиции, +2EV).
3. Полученные файлы совместите в одном из программных продуктов для работы с HDR-изображениями (HDRShop, PhotoMatrix, Photoshop CS2 и т. п.).
4. Преобразуйте ваше HDR-изображение в RGB для просмотра на обычном мониторе.
Первый пункт достаточно очевиден. Так как нам придется совмещать несколько снимков, мы должны обеспечить их максимальную идентичность. По той же причине эта технология не подходит для создания HDR-изображений движущихся объектов. Хотя программное обеспечение предусматривает возможность автоматического выравнивания исходных снимков для последующего их совмещения, эта функция а) может сильно замедлить подготовку HDR-изображения, б) не рассчитана на случаи, когда объект на одном кадре находится в левой части изображения, а на другом - в правой.
Количество совмещаемых снимков во многом зависит от выбранного для подготовки и последующей конвертации HDR пакета и снимаемой сцены, но здравый смысл подсказывает, что независимо от программы, в которой будет производиться совмещение, нужно не менее трех снимков.
Самая большая проблема возникает на четвёртом шаге, когда полученное HDR-изображение нужно приводить к печальному, но общему знаменателю. Другими словами, избавляться от плавающей запятой и возвращаться в цветовое пространство RGB, поскольку на непосредственно RGB-мониторе просмотреть HDR-изображение невозможно. Алгоритмы обратной конвертации могут работать как с учётом контекста, в котором размещен пиксел (локальные), так и без оного (глобальные), когда весь динамический диапазон HDR без затей проецируется на RGB.
Дело о недостаточной информации
Возникает вопрос: если задача только в том, чтобы добавить на снимок недостающие детали, то зачем нужны все эти лишние преобразования, раз конечный результат всё равно выводится в RGB? Вопрос совершенно правомерен. Мы действительно можем взять всего два изображения (с экспозицией для "теней" и для "светлых областей") и сделать из них одно. Более того, такой подход скорее даст натурально выглядящий снимок, чем совмещение нескольких кадров в HDR и последующая конвертация в RGB. Но, во-первых, на сценах с широким диапазоном такой подход может и не сработать; во-вторых, это не так интересно; а в-третьих, HDR-изображения за последний год-два приобрели популярность, во многом благодаря некоторой искусственности. Во многих случаях ее наверняка можно было бы избежать или хотя бы уменьшить, однако авторы снимков порой специально выставляют настройки так, чтобы придать фотографиям некий налет "нездешности".
Ещё один способ обойтись без HDR при вытягивании фотографий - использование в качестве исходника одного файла RAW (который, конечно, содержит избыточную - по сравнению с JPEG или TIFF - информацию об изображении). В результате манипуляций с уровнями экспозиции при конвертации RAW действительно можно получить несколько отличающихся друг от друга изображений, а затем совместить их и создать некую общую картинку, взявшую всё самое лучшее от этих полуфабрикатов. Однако недостающая информация о яркостном диапазоне сцены сама по себе ниоткуда не появится. Не исключено, что изображение действительно станет лучше (контрастней), но того же эффекта можно добиться и более простыми средствами. Тем не менее, эта технология многим симпатична, потому что, в отличие от HDR, позволяет "улучшать" кадры, на которых есть движущиеся объекты, да и необходимость в штативе отпадает.
Можно ли автоматизировать процесс создания HDR-изображений? В общем-то, всё, что можно автоматизировать, уже автоматизировано. В камере для HDR должен быть настраиваемый автоматический брекетинг экспозиции. Во многих моделях эта функция есть. Всё остальное (совмещение RAW-файлов и обратная конвертация) теоретически тоже можно реализовать (и соблазн велик, потому что грамотная обработка HDR в камере выводит цифровые мыльницы на новый уровень качества снимков, а заодно на порядки уменьшает востребованность встроенной вспышки), но и алгоритмы автоматической обратной конвертации пока далеки от совершенства, и не факт, что относительно слабое железо цифровых камер потянет такие преобразования. Как минимум одна HDR-камера существует уже сегодня (SpheroCam HDR), но это дорогое профессиональное устройство, применяемое обычно для создания карт освещённости сцены с целью последующего использования этой информации при 3D-рендеринге.
Источник

LDR файл и HDR файл
Low Dynamic Range (маленький, низкий динамический диапазон)
Обыкновенные цифровые фотографии.
High Dynamic Range (большой, высокий динамический диапазон)
Файл изображения с высоким динамическим диапазоном.
Динамический диапазон HDR файла существенно выше динамического диапазона монитора, поэтому на мониторе он отображается ужасно, даже хуже, чем LDR файл (как чудовищно контрастный кадр).
Глубина цвета HDR файлов - 32 бита.
Глубина цвета (Bit Depth)
Глубина цвета - это количество бит (разрядов двоичного числа), используемых для описания тона для каждого из цветовых каналов (channel). Например, в системе RGB три цветовых канала (Red-красный, Green-зеленый, Blue-синий). Вместе все эти три канала образуют квадратную точку - один пиксель. В системе RGB работают все современные сканеры и цифровые фотоаппараты.
8 бит. 8 разрядов в двоичной системе (компьютер работает в двоичной системе счисления). В 8-ми разрядах при двоичной системе можно зашифровать максимум 256 целых чисел (включая ноль). Это еще в школе проходят, на информатике. Формат JPEG (jpg) работает только с 8-битными изображениями. поэтому не снимайте в JPEG, если есть возможность. Бывает, где-то упоминаются 24-битные изображения - это значит 8+8+8=24 бита на все каналы.
16 бит. В 16 разрядов уже можно запихнуть 65536 значений на каждый канал (256 в квадрате). Это означает, что при увеличении размера файла в два раза (8 bit -> 16 bit на канал) запас качества увеличивается не в 2, а в 256 раз. Именно поэтому предпочтительно сохранять и обрабатывать фотографии при глубине цвета 16 бит - и запас качества (информации) гораздо больше, и при каждой операции при обработке фотографии значения на каждом из каналов грубо не округляются. Преобразованием 8-битного изображения в 16-битное качество не увеличить, но это позволит имеющееся качество в дальнейшем не терять. Формат TIFF поддерживает 16-битные изображения и является стандартом для фотографий с этой глубиной цвета.
32 бит. Соответственно, 4294967296 значений яркости на каждый из каналов. Сравните с 8-битными изображениями. C 32-битными изображениями Photoshop умеет работать только начиная с версии CS2, и то сильно ограниченно. Поэтому стандарт для обработки фотографий на сегодняшний день - 16 бит на канал.
RAW
"raw" - сырой, необработанный (англ.)
Файл, который содержит информацию, полученную прямо с цифровой матрицы, без какой-либо обработки фотоаппаратом, плюс всю информацио о параметрах съемки - EXIF данные (диафрагма, выдержка и много еще чего). Файл RAW требует последующей обработки, "проявки" на компьютере с помощью специальных программ, RAW-конвертеров. Это нужно для того, чтобы иметь возможность выжать из фотоаппарата максимальное качество. Большинство современных цифровых зеркалок умеют снимать только в двух форматах - JPEG (8 bit) и RAW (чаще всего 12 бит, которые потом на компьютере преобразуются в 16 бит). В итоге RAW преобразуется в TIFF.
Светочувствительность (ISO)
ISO - это такая организация, занимающаяся стандартизацией.
Эквивалент светочувствительности пленки для цифровой матрицы. Чем больше значение ISO, тем сильнее "шумит" матрица (проявляется паразитный сигнал - аппаратура не идеальна, да и законы физики мешают).
Это я к тому, что кадры, снятые с высоким значением ISO, гораздо хуже поддаются HDR обработке.
Экспозиция (Exposure)
Относительное световое число. Например, увеличение экспозиции на одну ступень означает увеличение освещенности в два раза, на две ступени - в четыре раза. Применительно к фотографии динамический диапазон измеряется в ступенях экспозиции.
Брекетинг экспозиции (Exposure Bracketing)
Также это называют экспозиционной вилкой. Суть в том, что при съемке в режиме брекетинга экспозиции одновременно делается три кадра - "нормальный", недосвеченный и пересвеченный. Например, при эксповилке в одну ступень камера делает "нормальный", недосвеченный в два раза и пересвеченный в два раза кадры. Такой набор из трех кадров чаще всего используется при создании HDR файлов.

Exposure Blending
Метод использует кадры, снятые с брекетингом экспозиции - (LDR файлы). Из недосвеченного кадра берется информация о светлых тонах, из пересвеченного - о темных. HDR файл не создается.
Tone Mapping
Другой метод увеличения динамического диапазона, менее эффективный по сравнению с предыдущим. 16-битные файлы (например, полученные путем "проявки" RAW-файла) содержат достаточно много информации о полутонах. Эта информация используется для увеличения динамического диапазона с одновременной тональной компрессией. Применяется в случае, если кадр есть только один (при съемке не использовался брекетинг экспозиции).
Генерация HDR файла с последующей тональной компрессией
Самый гибкий метод. Получение HDR файла из двух или более LDR файлов. После получения HDR файла (при этом HDR файл можно сохранить отдельно) для дальнейшей работы требуется тональная компрессия, для этого также используется Tone Mapping, где возможны тонкие ручные настройки.

http://seycom.livejournal.com/235043.html
http://forum.ixbt.com/topic.cgi?id=20:15608
http://community.livejournal.com/ru_hdr/1253.html
http://www.fcenter.ru/online.shtml?articles/hardware/videos/8515#7

- Improved workflow and User Interface · "Workflow Shortcuts" panel and addition of Tone Mapping button on HDR viewer
· Dragging multiple image files to the Photomatix icon can automatically invoke the Generate HDR or Exposure Blending dialog.
· Tone Mapping preview opens in a separate window with improved size controls
· Presets menu allows quick access to user settings
· Loupe does not replace image preview anymore. Checkbox enables to control separate refresh of preview and loupe
- Second automatic alignment method · New alignment method is based on feature matching, and corrects for rotation in addition to translation.
· New alignment method uses a different algorithm and approach from the first method, allowing to choose the best algorithm depending on the image. The new alignment algorithm is slower but often more accurate.
- Improved Exposure Blending · New algorithm for method 'H&S - Adjust'. It produces natural looking results while preserving highlights and shadows details well.
· Preview and Loupe available for all Exposure Blending methods.
· Ability to select the images for method 'H&S - 2 images'
· Merge of the two 'H&S - Intensive' sub-methods into one with a Strength setting added (its default value is equivalent to the formerly Light method and its maximum to the formerly Enhanced method).
· RAW files are now supported for Exposure Blending
- Improved handling of large HDR image files · When the size of the opened HDR image file reaches a threshold, a dialog box offers the option to open the image in preview mode. Choosing this option works similarly as formerly "Large File Processing" which has therefore been removed.
· Size of threshold that triggers the dialog is 30 MegaPixels by default and adjustable in Preferences.
- New options in Batch Processing · Selection of source files can now be done by files in addition to folder.
· When the source image has a thumbnail embedded, selecting that image with the mouse shows the thumbnail.
· Option to process bracketed images having each exposure located under a separate folder

- Improved workflow and User Interface · "Workflow Shortcuts" panel and addition of Tone Mapping button on HDR viewer
· Dragging multiple image files to the Photomatix icon can automatically invoke the Generate HDR or Exposure Blending dialog.
· Tone Mapping preview opens in a separate window with improved size controls
· Presets menu allows quick access to user settings
· Loupe does not replace image preview anymore. Checkbox enables to control separate refresh of preview and loupe
- Second automatic alignment method · New alignment method is based on feature matching, and corrects for rotation in addition to translation.
· New alignment method uses a different algorithm and approach from the first method, allowing to choose the best algorithm depending on the image. The new alignment algorithm is slower but often more accurate.
- Improved Exposure Blending · New algorithm for method 'H&S - Adjust'. It produces natural looking results while preserving highlights and shadows details well.
· Preview and Loupe available for all Exposure Blending methods.
· Ability to select the images for method 'H&S - 2 images'
· Merge of the two 'H&S - Intensive' sub-methods into one with a Strength setting added (its default value is equivalent to the formerly Light method and its maximum to the formerly Enhanced method).
· RAW files are now supported for Exposure Blending
- Improved handling of large HDR image files · When the size of the opened HDR image file reaches a threshold, a dialog box offers the option to open the image in preview mode. Choosing this option works similarly as formerly "Large File Processing" which has therefore been removed.
· Size of threshold that triggers the dialog is 30 MegaPixels by default and adjustable in Preferences.
- New options in Batch Processing · Selection of source files can now be done by files in addition to folder.
· When the source image has a thumbnail embedded, selecting that image with the mouse shows the thumbnail.
· Option to process bracketed images having each exposure located under a separate folder
- Added support for Raw files of new camera models, such as the Nikon D300 and Sony A-700, for instance.

Updated in v3.0.1
- Bug fixed: 16-bit output for saving tone mapped image when HDR image file has been opened in preview mode should now be correctly taken into account.
- Bug fixed: Detection type for ghosting reduction option should now be correctly taken into account (in v3.0, value "Normal" and "High" were mixed up).
- Bug fixed: Default file format to save blended images when the source images are in 8 bits/channel mode should now be correctly remembered between sessions.
- Bug fixed: Error message after changing several times the settings of the Exposure Blending dialog should not happen anymore.
- Bug fixed: Exposure Blending with source images in the BMP format should not invert colors anymore.
- Bug fixed: incorrect date in metadata of saved images on the 30th and 31st of the month when source images are RAW files should not happen anymore.
- Bug fixed: "About Photomatix Pro" item on Help menu is now available.

Updated in v3.0.1
- Bug fixed: JPEG quality setting set in Preferences should now be transferred correctly from the Preferences of version 2.5.
- Bug fixed: When the Exposure Blending dialog is open, items under the View and Utilities menu should not be accessible anymore.
- Bug fixed: incorrect date in metadata of saved images on the 30th and 31st of the month when source images are RAW files should not happen anymore.

Updated in v3.0.3
- Bug fixed: changing Exposure Blending sliders intermittently returned exception error message on PCs with multi processors.
- Bug fixed: Opening uncompressed Radiance .hdr files in preview mode crashed the application
- Bug fixed: RAWs from the Sony A-200 were not correctly converted.
Updated in v3.0.2
- Added support for RAW files from Canon 450D and Nikon D60.

Updated in v3.0.3
- Made settings values in text boxes refresh live when sliders are moved.
- Bug fixed: Opening uncompressed Radiance .hdr files in preview mode crashed the application
- Bug fixed: RAWs from the Sony A-200 were not correctly converted.
Updated in v3.0.2
- Added support for RAW files from Canon 450D and Nikon D60.