версия 1 от 15/05/2012

Преамбула

Что есть HDR и зачем HDR. Камера — не глаз, она сильно проще. Если снимаешь сцену в которой есть яркие источники света и очень глубокие тени, камера или попытается «спасти» что-то одно, или сделает сербурмалиновое «среднее». Выход нашёлся ещё сто с лишним лет назад: снимать отдельно яркие участки, отдельно — тёмные, потом совмещать. Или, как вариант, хитро манипулировать с плёнкой, чтобы вытянуть из неё дополнительные детали в светах и тенях. С тех пор появились компьютеры, но основная идея осталась та же: совмещать кадры с разной экспозицией и/или колдовать над «негативом». 

Этот самый результат совмещения или «расколдованный» негатив в быту обычно и называют HDR, «High Dynamic Range Image» — «Картинка с широким динамическим диапазоном». Картинка, которая включает в себя информацию как об очень-очень тёмных участках, так и об очень-очень светлых. В фотографии принято мерять разницу в яркостях в «ступенях экспозиции», «ev» — «exposure values». Одна ступень — двукратная разница в яркости. Типичный диапазон, доступный приличной цифровой камере — 10-11 ступеней. На цветно негативной плёнке можно запечатлеть 8 ступеней яркости (самая яркая точка в 256 раз ярче самой тёмной), на цветной позитивной — 5 ступеней (яркая в 32 раза ярче тёмной), бумага даёт те же 5 ступеней, монитор — как повезёт, но обычно не больше 8 ступеней. А в реальном мире и в файле HDR может прятаться и 15, и 25 ступеней.

Это подводит нас к двум мыслям. Первая: технически, файл c HDR нам для непосредственного единомоментного наблюдения недоступен, прямо как божественная сущность. Ну кроме избранных с супердорогущими мониторами, которые такое позволяют. Следовательно те из нас, кто ужасался вырвиглазным картинкам с гордым названием «HDR», на самом деле видели не hdr, а что-то другое. Вторая мысль: чтобы увидеть части HDR, их нужно творчески смешать между собой и «утрамбовать» в диапазон монитора или фотобумаги: LDR, «Low Dynamic Range Image» — «Картинку с маленьким динамическим диапазоном». То есть ужать скажем 20 ступеней в скажем 7 — сжать диапазон яркостей аж в 8192 раза. Как вы понимаете, потери тут неизбежны, чем-то придётся жертвовать.

• Можно взять все качественно экспонированные (в маленьком диапазоне) участки со всех фотографий и соединить их в одну. Это метод под названием enfuse (по названию инструмента, от термина «exposure fusion» — «слияние экспозиций»). Результат как правило достаточно фотореалистичный. Побочный эффект алгоритма — файлы с HDR не создаются, enfuse из разных экспозиций LDR сразу делает итоговый LDR, без посредников.


• Второй вариант — хитровывернуто смешивать цвета и света из исходных кадров, стараясь сохранить не только яркости, но и некое «восприятие» картинки. Это tone mapping. Алгоритмы там разные и сложные, настроек много, документированы они отвратительно, и если подойти к ним, раззудив плечо и зажмурив глаза, то и получатся те самые жуткие «пикчи ХэДэЭр». При правильном же использовании, результат вполне может быть весьма приличным.


• Третий вариант — вручную на HDR указать, какие участки с какой яркостью мы хотим оставить в итоговом LDR кадре. Такое возможно в Photoshop или Lightroom с помощью кисти экспозиции.

Резюмируя,

1. Камеры не всегда могут передать весь набор яркостей окружающего мира. Для решения этой проблемы, снимается несколько кадров с разной экспозицией, охватывающих весь нужный диапазон яркостей. Или же снимается один кадр, но из него «вытягивается» больше светов и теней.


2. Эти кадры совмещаются в один файл с расширенным по сравнению с исходными кадрами диапазоном яркостей — динамическим диапазоном. Это HDR и мы его на мониторе увидеть не можем. Совместить исходные кадры в HDR можно разными методами.


3. Чтобы увидеть результат на мониторе, мы «утрамбовываем» этот HDR в привычную нам картинку с маленьким динамическим диапазоном, LDR. Утрамбовать HDR или сразу исходные кадры в LDR можно разными методами. 

Зачем панорама. Во-первых, в объектив не всегда сразу влезает всё нужное. Во-вторых, панорама за счёт множества кадров может дать дополнительные мегапиксели. В-третьих, можно снимать каждый кусочек сцены по частям, ловя момент, когда там меньше посторонних субъектов. С современными средствами панораму делать проще простого, хотя чтобы сделать хорошую панораму, как обычно придётся потрудиться.

Зачем HDR-панорама. Помимо очевидного сочетания вышеперечисленных отдельных преимуществ HDR и панорам, у HDR-панорам есть свои специфические области применения. Одна из них связана с тем, что когда снимаешь круговую панораму в яркий солнечный день, разница в освещённости на солнечной и противосолнечной сторонах панорамы очень часто выходит за пределы возможности камеры. 

Что за image stacking? Есть масса способов соединить несколько изображений в одно, включая вышеперечисленные, но ими не ограничиваясь. Общее название для них — image stacking или image blending. Не все из них HDR. Кое-кто просто совмещает картинки по хитрому алгоритму, включая в итог например все светлые участки. Таким образом делаются фотографии с чёрточками от звёзд на небе. Другие возможные результаты image stacking — уменьшение шумов, увеличение резкости, лучшая проработка теней и светов, убирание движущихся объектов. Как правило для качественного image stacking требуется относительно неизменная сцена, снятая со штатива. Иначе приготовьтесь к нудной дополнительной работе по выравниванию и к непредсказуемому результату. Программы, которые делают разные виды image stacking (кроме HDR и Enfuse): Photoacute, TuFuse, Photoshop. К HDR-панорамам всё это имеет опосредованное отношение, но иногда используется.

Создание HDR-панорамы

Получение исходных кадров, охватывающих весь диапазон яркостей сцены. Хочу подчеркнуть: задача не в том, чтобы снять HDR ради HDR. Задача в том, чтобы запечатлеть в кадре всё нужное с вашей точки зрения (а потом это творчески представить аудитории). Поэтому если сцена невероятно контрастная, но вы и хотите показать этот контраст, HDR тут ни при чём. 

Итак. Предполагается, что снимаем на цифру. Первый очевидный ход: выбирать сцену «по зубам» камере (тенёк, солнце за тучками, «режимное время» и т. п.). Второй очевидный ход: снимать разные части панорамы с разной экспозицией. Методы и подводные камни описаны подробно здесь. Третий очевидный способ: градиентные фильтры, затеняющие какие-то части кадра. Минусы всем известны: любой фильтр добавляет «мыла», и порой требуется закрывать участки сложной формы, а не просто полоску сверху/снизу. Если мы что-то из всего этого успешно сделали, то дальше можно не мучиться, задача решена. 

Если фильтрами и тенями обойтись не удалось, идём дальше. Варианты такие:

1. Снимаем один RAW и вытягиваем что можно из него. Такой способ использует например Zsolt Zsigmond. Плюсы: • нет проблем с совмещением; • меньше кадров; • быстрее съёмка. Минусы: • шумы-шумы-шумы; • постеризация; • из одного RAW много не вытянешь.


2. Снимаем несколько JPEG с брекетингом. Так делают очень многие, и этот способ например рекомендован MediaChance — они утверждают, что по их исследованиям результат не хуже, чем для брекетинга с RAW. Плюсы: • меньше размер каждого файла; • шумообработка уже выполнена камерой; • не надо возиться с проявкой RAW. Минусы: • JPEG при сжатии даёт артефакты и картинка почти всегда будет с меньшим количеством деталей, чем при съёмке в RAW; • баланс белого править тяжелее, чем в RAW. Другие плюсы и минусы в статье «JPG vs RAW».


3. Снимаем несколько RAW с брекетингом. Так тоже делают многие. Плюсы: • так как нет сжатия с потерями, то в RAW сохранены все детали; • можно легко править баланс белого; • при необходимости из кадров можно вытянуть ещё немножко диапазона. Минусы: • большой размер файлов; • требуются дополнительные шаги по обработке и шумоподавлению. На практике, могу отметить, эти шаги занимают очень мало времени и сил. Особенно если снимаешь не в первый раз и уже сделал шаблоны обработки.

Примечание: «несколько» здесь начинается от двух кадров, не от трёх. Вот обоснование, почему двух может быть достаточно.

Проблемы на этапе съёмки. Многие из них касаются съёмки вообще, так что коснусь их только вкратце.

• «Мыло». Семь основных причин мутного кадра: 1) грязная оптика и/или матрица — почистить; 2) лишние фильтры — использовать как можно меньше слоёв стекла и пластика между объектом и матрицей; 3) засветка объектива — надеть бленду, прикрыть источник света рукой; 4) слишком длинная экспозиция + слишком длинный объектив + слишком слабые руки, от чего камера трясётся — уменьшить экспозицию (например, за счёт увеличения ISO) + снимать на меньшем фокусном расстоянии + использовать штатив и/или гиростабилизатор; 5) объекты в камере движутся слишком быстро и смазываются — уменьшить экспозицию; 6) диафрагма зажата слишком сильно — не зажимать диафрагму больше f/13, а если диапазона резкостей не хватает — использовать программный или аппаратный focus blending; 7) объекты не в фокусе — сфокусироваться правильно или зажать диафрагму сильнее, чтобы нужное было в зоне резкости.


• Смещения кадров относительно друг дружки при съёмке с рук. Конечно лучше всего использовать для съёмки штатив (и панорамную головку). Но на практике вполне себе солидные фотографы частенько снимают hdr-панорамы с рук и получается хорошо. Причины бесштативной съёмки понятны: штатив и голову не всегда с собой потаскаешь, что — из-за этого упускать хороший кадр? Проблема со смещением решается соответственно двухэтапно. Во-первых, стараемся минимизировать смещение в процессе съёмки. Во-вторых, совмещаем потом кадры программно, о чём позже. Во время съёмки: • фиксируем/упираем во что-нибудь/утяжеляем камеру; • привинчиваем к камере гиростабилизатор; • снимаем брекетированные кадры в режиме скоростной съёмки, чем скорее — тем лучше.


• Недостаточность динамического диапазона. Понятно, что вся статья посвящена проблеме недостаточности динамического диапазона, но здесь специальный случай: внезапно посреди съёмки обнаруживается, что даже заданного брекетинга недостаточно. Вариантов тут немного: переснимать с большим брекетингом или всю панораму, или только проблемный участок. Лучше постараться обнаружить эту недостаточность в процессе съёмки, чем позже при обработке.


• Движущиеся объекты. Они не всегда портят кадр. Методы борьбы — пункт 5 в «Мыле». При съёмке панорам однако может быть ещё один неприятный момент — с облаками. Какую выдержку ни ставь, пока снимаешь пару десятков кадров, что-нибудь да уплывёт. Одно из решений здесь, снять сперва общий план с облаками, с минимумом фрагментов или вовсе одним кадром. А потом наложить его на итоговую панораму. Как правило от облаков не требуется попиксельной резкости, только общая структура.


• Неправильная фокусировка. См. пункты 6 и 7 в «Мыле». При съёмке сложных панорам фокусировка на самом деле превращается в головную боль. Разной степени морочности решения: • менять фокусировку камеры посегментно, для разных кусков панорамы; • снимать несколько панорам с разной фокусировкой, а потом блендить их; • зажимать диафрагму с риском получить мыло. У всех этих способов есть свои неприятные недостатки.

Проблемы при обработке. Часть этих проблем — продолжение неприятностей с этапа съёмки, так что разделение условно.

• «Призраки». Люди/звери/машины/облака — все те, кто не хочет стоять на месте, пока мы крутимся, снимая панораму. В результате один и тот же объект может кусками появиться в разных кадрах. В процессе съёмки и при обработке с этим можно бороться разными способами — вот краткий обзор.


• Нехватка кадров для закрытия всей панорамы. Если вы тщательно всё спланировали, то этой проблемы не будет. В остальном большинстве случаев уже дома у компьютера внезапно может обнаружиться, что часть панорамы просто не снята. Решение простое: всегда снимать с запасом. А потом с ещё большим запасом. Он карман не тянет.


• Шумы. Борьбе с шумами посвящены тонны статей. Основные причины: • плохая матрица у камеры — заменить камеру; • слишком большое ISO — уменьшить при съёмке; попытка вытянуть слишком глубокие тени из RAW — не тянуть такие тени, снимать сразу с брекетингом; • не включены шумодавы в камере — включить; • слишком длинная выдержка — уменьшить; • плохо устранены шумы при обработке — изучить методы устранения шумов программными средствами. Также можно снимать много-много кадров одного объекта, и позже с помощью программ вроде TuFuse или Photoacute склеить их в один, с меньшими шумами. Последнее активно применяется при съёмке ночного неба: вместо одной часовой экспозиции, гарантированно угадящей весь кадр шумами, делается 120 30-секундных экспозиций, которые позже сводятся воедино.

Обзор шагов и инструментов. Я упомянул только некоторые, из тех, с которыми имел дело. RPP по этой причине в списке нет, но очевидно, что его основное место — в «проявке» RAW. Не упомянуты также, но существуют Autopano (по сравнению с PTGui ограничены возможности настройки панорамы), HDR Expose (сложно, и мне не нравится результат), MediaChance Dynamic Photo HDR (шумы и глюки, хотя интересная идея ручного совмещения кадров), Nik HDR Efex, DxO Optics Pro, Capture One.

Сценарии

При таком богатстве возможностей каждый может выбирать себе самую удобную комбинацию инструментов. Мои личные сценарии описаны ниже.

Сценарий 1. «Один RAW». Снимается без брекетинга и штатива, один RAW на позицию.

1. LR. Каталогизация.


2. LR. Первичная обработка RAW — баланс белого, шумы, резкость, геометрические коррекции.


3. LR. Создание промежуточных 8-битных TIFF из исходников — три штуки из каждого RAW (+ev, -ev, 0).


4. Photomatix или ещё что-нибудь. Промежуточные кадры соединяются в один HDR. Там же из него делается LDR.


5. PTGui. Кадры LDR склеиваются в LRD-панораму.


6. PS. «Зачистка» панорамы в Photoshop — латание дыр, патчи, дорисовки.


7. LR. Постобработка LDR-панорамы (резкость etc).

Сценарий 2. «По-быстренькому». Снимается без штатива, брекетинг из трёх кадров на позицию. Можно RAW, можно JPEG.

1. LR. Каталогизация.


2. LR. Опционально, если RAW. Первичная обработка RAW — баланс белого, шумы, резкость, геометрические коррекции. 


3. LR. Опциоанльно, если RAW. Создание промежуточных 8-битных JPG из исходников.


4. PTGui. Брекетированные исходники засовываются в PTGui, он их как может, совмещает, и делат LDR панораму.


5. PS. «Зачистка» панорамы в Photoshop — латание дыр, патчи, дорисовки.


6. LR. Постобработка LDR-панорамы (резкость etc).

Сценарий 3. «Хочу tone mapping!». Со штативом или без штатива, трёхкадровый брекетинг в RAW.

1. LR. Каталогизация.


2. LR. Первичная обработка RAW — баланс белого, шумы, резкость, геометрические коррекции. Примечание: этот и следующий этап можно делать в любом любимом RAW-процессоре, например в RPP или CaptureOne.


3. LR. Создание промежуточных 8-битных TIFF из исходников. 


4. PS. Экспорт их в слои Photoshop для автоматического выравнивания.


5. PS. Кроп выровненных кадров, чтобы не осталось пустот по бокам.


6. PS. Сохранение каждого слоя в отдельный 8-битный TIFF.


7. Photomatix или ещё что-нибудь. Создание из исходных выровненных кадров HDR. 


8. Photomatix или ещё что-нибудь. Tone Mapping и экспорт в tone mapped LDR (8-битные TIFF).


9. PTGui. Склейка панорамы из 8-битных TIFF.


10. PS. «Зачистка» панорамы в Photoshop — латание дыр, патчи, дорисовки.


11. LR.  Постобработка (резкость etc).

Сценарий 4. «Сначала панорамы, потом HDR». Со штативом, или без штатива. Брекетинг может быть любой глубины, ручной или автоматический. RAW. Примерно по такому сценарию (в сочетании с сценарием 1) клеит свои панорамы Zsolt Zsinger.

1. LR. Каталогизация.


2. LR. Первичная обработка RAW — баланс белого, шумы, резкость, геометрические коррекции. Примечание: этот и следующий этап можно делать в любом любимом RAW-процессоре, например в RPP или CaptureOne.


3. LR. Создание промежуточных 8-битных TIFF из исходников. 


4. PS. Экспорт их в слои Photoshop для автоматического выравнивания.


5. PS. Кроп выровненных кадров, чтобы не осталось пустот по бокам.


6. PS. Сохранение каждого слоя в отдельный 8-битный TIFF.


7. Каждый из этих TIFF идёт в свою папку. Например, «Недодержка в 2 ступени», «Нормальная экспозиция», «Передержка в 2 ступени». Названия папок только для примера, я лично использую более простые «ev0/«ev-2»/«ev+2».


8. PTGui. Склейка первой панорамы из 8-битных TIFF. Можно выбрать любой набор, но очевидно лучше начать с того, где больше деталей. Обычно это нормально экспонированные кадры.


9. PTGui. Склейка остальных панорам из других наборов экспозиций. В качестве шаблона используется первая склеенная панорама, таким образом можно гарантировать, что совмещение будет идеальным.


10. PS/Photomatix/something. Сведение этих панорам в один HDR. Имейте в виду: у ряда программ серьёзные ограничения по размеру склеиваемого файла.


11. PS. «Зачистка» панорамы в Photoshop — латание дыр, патчи, дорисовки.


12. LR. Обработка яркостей, чтобы привести 32-битный кадр в соответствие с реалиями монитора и бумаги.


13. LR. Создание LDR-панорамы и её постобработка (резкость etc).

Сценарий 5. «Heavy Duty». Со штативом, или без штатива. Брекетинг может быть любой глубины, ручной или автоматический. RAW. 

1. LR. Каталогизация.


2. LR. Первичная обработка RAW — баланс белого, шумы, резкость, геометрические коррекции. Примечание: этот и следующий этап можно делать в любом любимом RAW-процессоре, например в RPP или CaptureOne.


3. LR. Создание промежуточных 16-битных TIFF из исходников. 


4. PS. Экспорт их в Photoshop для склейки 32-битного HDR, с автоматическим выравниванием. Примечание: если не заморачиваться с PTGui, то несколько последующих шагов можно пропустить, заменив их на склейку панорамы сразу в PS.


5. PS. Сохранение каждого HDR в 32-битный TIFF.


6. PTGui. Склейка панорамы из 32-битных TIFF (я предпочитаю режим enfuse, а не true hdr). 


7. PS. «Зачистка» панорамы в Photoshop — латание дыр, патчи, дорисовки.


8. Опционально: обработка 32-битного файла в какой-нибудь специализированной HDR-программе, если вдруг душа попросит спецэффектов.


9. LR. Обработка яркостей, чтобы привести 32-битный кадр в соответствие с реалиями монитора и бумаги.


10. LR. Создание LDR-панорамы и её постобработка (резкость etc).

Из моего олыта, пятый сценарий даёт наименее шумные кадры при наименьших трудозатратах.

В эти шаги можно добавить много забавных вещей вроде коррекции геометрии и проявки RAW сторонними инструментами, специализированные шумодавы. 

Focus blending вписывается в схему где-то после первичной обработки RAW и создании промежуточных TIFF. Очевидно, что в той программе, где делается focus blending, удобнее и склепать HDR.

Каталогизация. Подробно тема раскрыта здесь, здесь и здесь. Так что буквально пара слов, применительно к hdr-pano. Файлы, относящиеся к одной панораме, по многим причинам выгоднее помещать в отдельную папку. Это можно сделать вручную, или с помощью плюгинов. Каким образом организовывать файлы внутри этой папки, вопрос личных предпочтений. Условно можно выделить два типа файлов: наборы экспозиций и наборы с разной фокусировкой. В Лайтруме можно отдельно обработать разные экспозиции (например, сильный шумодав на недодержанных), для чего полезно мочь их быстро выделять. Для этого каждый вариант экспозиции можно пометить соответствующим тегом и/или цветом. Скажем, все зелёные кадры — недодержанные, всё жёлтые — нормальные, все синие — передержанные. Играя размером превьюх, можно добиться укладки кадров по 3-6-9-12 в ряд, и выделенные цветом экспозиции будут отображаться наглядными красивыми столбиками. Наборы с разной фокусировкой (но одной экспозицией) можно объединять в стеки.

Два других варианта:

1. Для каждого набора экспозиций и/или фокусировок заводить отдельную папку. Для отдельных HDR так делать удобно, для каждого HDR внутри панорамы — зело морочно.


2. Сделать три (пять, семь) подпапок — каждую на свою экспозицию. Имеет смысл, если вы клеите панорамы по сценарию 4. 

Промежуточные файлы, если они сделаны автоматически и без особых творческих изысков, после создания панорамы можно удалить для экономии места.

Склейка HDR-панорам — интересная и не самая простая задача. Я постарался раскрыть свою точку зрения на процесс, но что-то точно осталось за кадром. И у практикующих профессионалов наверняка есть свои наработки. Так что приглашаю к обсуждению.

___________

содержание

Господи, заполни это одиночество своей любовью.

Пожалуйста.