Τι είναι οι HDR εικόνες;

Published by Petrakeas in Multimedia

tonemapped-explained1 

Σε αυτό το post θα εξηγήσω τι είναι οι HDR εικόνες, τη διαφορά τους με τις κανονικές εικόνες, θα πω πώς να φτιάξετε HDR εικόνες και πού αυτές χρησιμεύουν. Δείτε αυτό το video. Εξηγεί πολλά με οπτικό τρόπο.

Οι κανονικές εικόνες (LDR= Low dynamic range) οι οποίες μπορούν να απεικονιστούν στις οθόνες μας έχουν 256 διαφορετικές τιμές έντασης φωτός σε λογαριθμική κλίμακα ανά κανάλι χρώματος. Όπως καταλαβαίνετε 256 τιμές είναι λίγες για να αποθηκεύσουν τις τιμές φωτός που υπάρχουν στο περιβάλλον μας, αλλά είναι αρκετές για να απεικονίσουν ένα τμήμα από αυτές, το τμήμα με την περισσότερη πληροφορία. πχ αν βγάλετε μία φωτό σε εξωτερικό φωτεινό χώρο, θα αποθηκευτεί το τμήμα με μεγάλη ένταση, ενώ αν βγάλετε φωτό σε εσωτερικό σκοτεινό χώρο θα αποθηκευτεί το τμήμα με χαμηλή ένταση φωτός. Όμως, οι 2 τελικές φωτό θα απεικονίζουν 2 διαφορετικά τμηματα έντασης φωτός στο ίδιο: στα διάστημα από “0″ ως “255″. Όπως καταλαβαίνετε οι LDR εικόνες δε μας δίνουν πληροφορίες για τις πραγματικές εντάσεις του φωτός, αλλά για το πώς πρέπει να φαίνεται σε μία οθόνη.

Οι HDR (high dynamic range) εικόνες απεικονίζουν τουλάχιστον 65536 τιμές έντασης σε γραμμική κλίμακα και όχι λογαριθμική όπως οι LDR. Η τιμή “0″ αντιστοιχεί στην ελάχιστη ένταση που μπορεί να δει το ανθρώπινο μάτι και η μεγαλύτερη τιμή (65536) στη μέγιστη ένταση που μπορούμε να δούμε. Δηλαδή μία HDR εικόνα αποθηκεύει τις πραγματικές συνθήκες όπου τραβήχτηκε. Ωστόσο, τις HDR δε μπορούμε να τις δούμε στις οθόνες μας (εκτός από καποιες επαγγελματικές) , αλλά ένα τμήμα τους κάθε φορά αλλάζοντας το exposure του viwer. Θα μου πείτε ποια η χρήση τους τότε.. Θα το δούμε σε λίγο αυτό.

Πρώτα, να δούμε πώς παίρνετε μία HDR foto. Πρέπει να πάρετε με ψηφιακή μηχανή(ακίνητη σε τρίποδα και ακίνητο στόχο) πολλές λήψεις με διαφορετικό exposure η κάθε μία και μετά να τις ενώσετε με ειδικό πρόγραμμα (HDRshop, photoshop) σε μία HDR εικόνα!

LDR - HDR texture

Οι χρήσεις μιας HDR εικόνας:

  • Από μια HDR μπορείτε να φτιάξετε μία LDR επιλλέγοντας για κάθε σημείο της εικόνας το τμήμα έντασης με την περισσότερη πληροφορία. Η μέθοδος αυτή λέγεται Tone mapping. πχ στη foto αυτή όταν το παράθυρο στο βάθος τραβήχτηκε καλά, η υπόλοιπη εικόνα βγήκε σκούρη. Ενώ, όταν η υπόλοιπη εικόνα βγήκε καλά το παράθυρο ήταν πολύ φωτεινό και είχαμε over exposure. Αντίθετα, η tonemapped LDR που προήλθε από την HDR δείχνει καλά το παράθυρο (φωτεινό) και τις σκοτεινές περιοχές ταυτόχρονα. Δηλαδή το τελικό αποτέλεσμα είναι ανώτερο από μία απλή λήψη της ψηφιακής φωτογραφικής μηχανής. H διαδικασία του tone mapping γίνεται από κατάλληλο software (photoshop, photomatix). Αναλυτικό tutorial εδώ και εδώ.
  • HDRR (high dynamic range rendering), δηλαδή computer generated γραφικά που έχουν γίνει σε HDR επίπεδο και έχουν χρησιμοποιηθεί HDR textures. Ένα από τα logo του wiggler (εκείνο με τον κύβο) έχει γίνει με αυτή την τεχνική. Επειδή, το HDR απεικονίζει τις αληθινές συνθήκες φωτισμού μπορεί να παράγει πειστικά reflections , blurring κλπ σε αντίθεση με τα κοινά textures. Για να δείτε τη διαφορά έκανα render την ίδια σκηνή με HDR background και LDR backgroung (η τελική εικόνα είναι LDR φυσικά). Προσέξτε την αντανάκλαση στην ασπρόμαυρη καρό επιφάνεια της σφαίρας. Στο HDR, στο μαύρο κομμάτι φαίνονται με μεγάλη λεπτομέρεια τα φωτεινά σημεία και χάνονται τα σκοτεινά, ενώ στο άσπρο κομάτι φαίνονται τα σκοντεινά σημεία και θαμπώνουν (over exposure) τα φωτεινά. Αντίθετα στο LDR δεν παρατηρούμε διαφορά στην αντανάκλαση στο άσπρο και μαύρο τμήμα της σφαίρας.
  • HDRIΒL (HDR image based lighting).Από τη στιγμή που η HDR-Ι είναι ανάλογη της έντασης φωτός μπορεί να χρησιμοποηθεί για να φωτίσει μία σκηνή. Έτσι ο φωτισμός της computer generated σκηνής είναι ίδιος με τον πραγματικό και δε χρειάζεται να χρησιμοποιηθούν πολλές πηγές φωτός για να τον πετύχουμε ,παρά μόνο μία σφαιρική πηγή που να χρησιμοποιεί την HDR εικόνα. Για να το κατανοήσετε τρέξτε real-time αυτό.

Τέλος, ας κλείσουμε με μία πρόβλεψη! Πιστεύω ότι η επόμενη γενιά οθονών δε θα έχει μεγαλύτερη ανάλυση (1080p είναι καλά), αλλά θα έχει πολύ μεγάλο contrast ratio, ώστε να απεικονίζει HDR content. Όσοι έχουν δει HDR display λένε ότι οι τωρινές HD οθόνες μοιάζουν ψεύτικες μπροστά τους!

PS. οι φωτό που χρησιμοποιήθηκαν είναι δικές μου και μπορείτε να κατεβάσετε την HDR εδώ (είναι 6 MB).

Comments (5)

diafanos

Το πέρασα λίγο γρήγορα – αλλά μπρβ – κι άλλα τέτοια.

October 13th, 2006 at 7:49 pm

Petrakeas

Γρήγορα το πέρασες?? Για ποιον το έγραψα εγώ??? Ε? Να το περάσεις προσεχτικά!
πλάκα κάνω.. Δες όμως τις συνοδευόμενες εικόνες γιατί μία εικόνα είναι χίλιες λέξεις και εξηγούν πολλά!

October 14th, 2006 at 2:39 am

Σ.Κ.

Πολύ καλό το post. Φοβερές οι φωτογραφίες που κυκλοφορούν στο διαδίκτυο. Νομίζω έχουμε πολλά να δούμε στο μέλλον από αυτή την τεχνολογία…

March 28th, 2008 at 11:44 pm

HDR images, ένα απλό how-to screencast at Wiggler

[...] Για περισσότερα για τις HDR καθώς και τους τρόπους χρήσης, μπορείτε να δείτε το παλαιότερο post του Petrakea. [...]

April 14th, 2008 at 1:42 pm

iPhone 4S HDR vs normal photo at Wiggler

[...] είχαμε ασχοληθεί από παλιά στο wiggler. Είχα γράψει ένα post σχετικά με αυτό και ο Στέλιος είχε κάνει ένα screencast για το πώς μπορεί να [...]

December 17th, 2011 at 12:12 am

Leave a reply