W efekcie śledzenia forów internetowych związanych z fotografią i jej obróbką, natknąłem się na wiele pytań i niejasności w kwestii techniki HDR. Postanowiłem zatem napisać artykuł naświetlający problem nieporozumienia, jakim jest dzisiejsze postrzeganie tej techniki, a także kilka ciekawostek i aspektów związanych z tworzeniem HDR’ów.

HDR to obecnie jedna z najpopularniejszych technik obróbki cyfrowego obrazu, stosowana i aplikowana przez rzesze amatorów fotografii cyfrowej. Popularyzacja tej techniki okazała się dla niej mieczem obosiecznym. Z jednej strony HDRI umożliwił nowe rozwiązania w zakresie edycji obrazów w fotografii i przemyśle filmowym. Natomiast z drugiej strony za pośrednictwem internetu został okrojony z idei i dobrych rozwiązań (jak wszystko co popularne i globalne), oraz w efekcie sprowadzony do roli względnie prostego efektu graficznego, dodatkowo stosowanego często do pierwszych z brzegu, słabych zdjęć. HDR stał się celem samym w sobie. Co gorsza, obrabia się te słabe zdjęcia w sposób jednakowy, szablonowy, niemal według uniwersalnej receptury, tak jakby HDR był tylko nadmierną obróbką zdjęć wątpliwej wartości.

Taki stan rzeczy sprawił, że HDR stał się synonimem bezguścia i twórczej łatwizny. Pomiędzy tą techniką a agresywną obróbką zdjęć postawiono znak równości – HDR zyskał złą famę, całkowicie zresztą niesłusznie. Technika ta powstała w zupełnie innym celu, a 90 procent amatorów fotografii wykorzystuje jej możliwości w niewielkim stopniu. Prześledźmy zatem skąd HDR się wziął i jakie rzeczy można osiągnąć przy jego pomocy.

HDR (high dynamic range) można krótko zdefiniować jako łączenie kilku zdjęć tej samej sceny, ale o różnym naświetleniu, w celu otrzymania jednego obrazu o powiększonym zakresie tonalnym (najciemniejszy punkt odpowiada takiemu punktowi na zdjęciu najciemniejszym, najjaśniejszy punkt odpowiada takiemu punktowi na zdjęciu najjaśniejszym). Wbrew powszechnej opinii ta idea nie jest nowa, jest niemal tak stara jak sama fotografia. Już w połowie XIX wieku niejaki Gustave Le Gray wykonywał dwie fotografie jednej sceny, by potem łączyć nieprześwietlone niebo z jednego zdjęcia z prawidłowo naświetlonym krajobrazem z drugiej fotografii.

Cała ta skomplikowana praca wynikała z pewnej własności naświetlania materiału światłoczułego w aparacie fotograficznym. Weźmy przykład – mamy pokój z oknem i jeśli wykonamy fotografię takiego wnętrza, to albo widok za oknem będzie prześwietlony, albo wnętrze będzie zbyt ciemne (niedoświetlone). Taka postać rzeczy stoi w sprzeczności z tym, jak działa nasze oko. My widzimy wyraźnie zarówno wnętrze pokoju, jak i krajobraz za oknem. Początkujący fotografowie (ja kiedyś też) czasami irytują się z tego powodu – przecież ja widzę wszystko, więc dlaczego mój aparat nie? Otóż dlatego, że nasze oko widzi w HDR, czyli szerokim zakresie tonów, tymczasem aparaty fotograficzne (cyfrowe oczywiście też) „widzą” w mocno zawężonym zakresie LDR (low dynamic range). Stąd narodziła się idea, by symulować widzenie oka ludzkiego na fotografiach. To – a nie stworzenie „efektu” – było przyczyną opracowania w 1997 roku przez Paula Debevec’a współcześnie stosowanej cyfrowej techniki HDR.

Technika ta znajduje zastosowanie w architekturze, gdzie ważne jest dokładne i bogate przedstawienie form przestrzennych i faktur powierzchni, a także w fotografii technicznej, która musi być bardzo dokładna i precyzyjna. HDR wcale nie musi przypominać masakrycznie przerobionej i artystycznie płytkiej „fotki” rodem z internetowych portali. Dzięki tej technice można tworzyć pięknie stonowane zdjęcia krajobrazu, architektury tradycyjnej i wnętrz. HDR znajduje też zastosowanie i jest polecany do dziedzin takich jak realistyczne renderingi 3D, symulacja widzenia człowieka, oraz montaż i edycja cyfrowych filmów.

HDR będąc obrazem o bardzo szerokim zakresie tonalnym, stwarza pewne problemy przy samym tworzeniu i obróbce tego obrazu.Standardowa głębia bitowa urządzeń, które obecnie używamy to osiem bitów na kanał, czyli 256 gradacji tonów. Tymczasem HDR to 32 bity na kanał (ta wartość jest różna dla poszczególnych algorytmów i formatów zapisu) – nie mamy nawet nazwy na liczbę możliwych kombinacji kolorów! Jest to ciekawy paradoks, ponieważ mamy technologię pozwalającą generować tak bogate obrazy, ale nie mamy urządzeń zdolnych wyświetlić całe to bogactwo. Prowadzi to do kolejnego problemu. Wiele niedoświadczonych osób, tworząc HDR, jest rozczarowanych widząc rozległe prześwietlone obszary na zdjęciu. Zapominają, że to ich monitor wyświetla te partie jako białe, ponieważ nie jest w stanie wyświetlić milionów gradacji tonów, które w rzeczywistości tam istnieją i są możliwe do odzyskania na monitorze. Musimy zatem pamiętać, że to co widzimy na monitorze jest tylko przybliżeniem tego co mamy realnie na obrazie. Jeżeli dodamy do tego fakt, że większość amatorów nie kalibruje swojego monitora, mamy sytuację przypominającą nocne szukanie drogi w parku z założonymi okularami przeciwsłonecznymi.

Po tym krótkim wstępie możemy przejść do praktycznego wykorzystania tej techniki w programie Photoshop CS4. Obróbka HDR’ów to jeden z najbardziej rozwijanych obecnie działów tego programu i z wersji na wersję otrzymujemy coraz więcej narzędzi i swobody w pracy z obrazami wykorzystującymi 32 bity danych na kanał.

Składowe pliki źródłowe o różnym naświetleniu.

Aby mieć materiał na obraz HDR, musimy wykonać zdjęcia jednej sceny, najlepiej trzy i więcej klatek. Przy fotografowaniu sceny korzystamy z opcji bracketingu w aparacie. Standardowe podejście to -2EV, 0 (domyślna ekspozycja zmierzona przez aparat), +2EV. Zatem mamy zdjęcie niedoświetlone, naświetlone prawidłowo i prześwietlone. Połączenie ich razem da nam zakres tonalny od najciemniejszych wartości zdjęcia niedoświetlonego, aż do najjaśniejszych obszarów zdjęcia prześwietlonego. Proponuję także fotografować w formacie RAW, ponieważ dodatkowo zachowujemy potężny zakres tonów (16 bitowy) w porównaniu do 8 bitów w pliku JPEG, nie wspominając o braku kompresji stratnej i innych obróbek dokonywanych przez aparat.

Obraz HDR możemy złożyć z poziomu Photoshopa, jak i programu Bridge, ponieważ moduł tworzenia HDR’a to zewnętrzny skrypt dostępny z obu aplikacji (podobnie jak np moduł Camera Raw). W Photoshopie wchodzimy w menu File (Plik) – Automate (Automatyzuj) – Merge to HDR (Połącz w HDR). W Bridge’u wchodzimy w menu Tools (Narzędzia) – Photoshop – Merge to HDR.

Okno dialogowe Merge to HDR

Po chwili pojawia nam się skromne okno dialogowe. Z listy możemy wybrać Files (Pliki), co oznacza, że do tworzenia HDR mamy konkretne pliki, lub Folder (Katalog), jeżeli posiadamy osobny katalog z plikami. W takim katalogu muszą być JEDYNIE klatki składowe naszego HDR’a. Po kliknięciu na Browse (Przeglądaj) możemy wybrać konkretne pliki lub folder. Po lewej stronie od przycisków wyświetli nam się lista dodanych plików. Jeżeli dodaliśmy coś opacznie, możemy usunąć pojedynczy plik zaznaczając go i klikając Remove (Usuń). Jeżeli mamy już otwarte pliki składowe w Photoshopie, możemy po prostu kliknąć Add Open Files (Dodaj otwarte pliki). Na dole okna mamy jedną opcję – Attempt to Automatically Align Source Images (Spróbuj automatycznie dopasować pliki źródłowe). Ta opcja powinna być zawsze włączona, gdyż pomaga pozbyć się nieznacznych różnic w kadrze na poszczególnych klatkach źródłowych (ruchy ręki, potrącenie statywu).

Okno podglądu HDR

Po dłuższej chwili wyświetla nam się potężne okno dialogowe, które bardzo wielu fotografów doprowadza do zdziwienia lub nawet rozczarowania. Widzimy bowiem podgląd gotowego HDR’a, ale zwykle efekt nas zupełnie nie satysfakcjonuje, ponieważ całosć jest blada i bardzo jasna, nieraz prześwietlona. I tutaj wracam do paradoksu sprzętowego – pamiętajcie, że Wasz monitor wyświetla 8 bitów na kanał, a nasz HDR ma ich 32. Dlatego to okno dialogowe to tylko podgląd na finalny obraz. Nie ma też co dostosowywać suwaka pod histogramem, służy on jedynie do podglądu kolejnych zakresów tonalnych, które nie są teraz widoczne na monitorze. Pozycja tego suwaka nie wpływa na wygląd finalnego obrazu w Photoshopie. Głębię bitową (Bit Depth) zostawiamy oczywiście na 32 bit. Po lewej mamy składowe klatki naszego HDR’a. W przypadku jakiś błędów, możemy niektóre klatki wyłączyć z edycji, co może pomóc w ogólnym wyglądzie finalnego obrazu (szczególnie jeżeli klatek źródłowych jest dużo).

Nieobrobiony plik wynikowy konwersji do HDR

Otrzymujemy teraz finalny plik w oknie Photoshopa. Możecie zauważyć, że bardzo wiele narzędzi i poleceń jest wyszarzonych, ponieważ nie zostały zaprojektowane do pracy na 32 bitach na kanał. Na przykład nie działają wszystkie polecenia z panelu Adjustment (Dopasuj). Jeżeli wejdziemy w menu Image (Obraz) – Adjustments (Dopasowania) zobaczymy, że większość opcji jest niedostępna. Możemy się pobawić poziomami, ekspozycją, czy barwą/nasyceniem, ale ja proponuję przejść do podmenu Mode (Tryb) i wybrać 16 bits/channel, co pozwoli nam przekonwertować HDR’a na głębię 16 bitową, korzystając z którejś z dostępnych metod, a także przywrócić użyteczność wszystkich narzędzi i opcji Photoshopa.

Po wybraniu tejże opcji pokazuje nam się okno dialogowe HDR Conversion, w którym mamy do wyboru cztery metody konwersji:

• Exposure & Gamma (Ekspozycja i Kontrast Tonów Średnich) – pozwala na wybranie konkretnej ekspozycji (czyli po prostu jasności sceny) oraz jej kontrastu. Jest to metoda domyślna i produkuje najlepsze efekty, jeżeli naszym celem jest tylko poszerzony zakres tonalny, bez agresywnych efektów wizualnych, które możemy spotkać w internecie.

• Highlight Compression (Kompresja Świateł) – jest metodą automatyczną, gdzie zakres tonalny zostaje skompresowany do 16 bitów od strony tonów jasnych. Pozwala to uniknąć prześwietleń w najjaśniejszych partiach sceny.

• Equalize Histogram (Wyrównanie Histogramu) – metoda automatyczna, powoduje skompresowanie histogramu od strony cieni i świateł, zachowując przy tym średni, domyślny kontrast sceny.

• Local Adaptation (Lokalne Dopasowanie) – jest to metoda produkująca tzw. „efekt” HDR, czyli charakterystyczne rozjaśnienia wokół konturów przedmiotów. Mamy tutaj dwa suwaki – Radius (Promień), w którym ustalamy wielkość lokalnego rozświetlenia, oraz Threshold (Próg) – w którym ustalamy jak bardzo mają się tonalnie różnić sąsiadujące piksele, by zakwalifikować je do jednego obszaru rozświetlenia. W tej metodzie mamy też do dyspozycji krzywą tonalną i histogram, dzięki którym możemy dopasować jasność i kontrast ogólny sceny. Ta metoda produkuje dobre „efekty” HDR, szczególnie w połączeniu z poleceniem Image – Adjustments – Shadow/Highlights (Obraz – Dopasowania – Cień/Światła).

HDR przekonwertowany do 16 bitów/k metodą exposure & gamma.

HDR przekonwertowany metodą equalize histogram.

HDR przekonwertowany metodą highlight compression.

HDR przekonwertowany metodą local adaptation.

Powinniśmy teraz otrzymać bogaty, 48 bitowy obraz o małym kontraście i braku clippingu czerni i bieli. To pozwoli nam wykorzystać w stu procentach każdą partię fotografii i dopasować jej wygląd przy pomocy tradycyjnych procedur (warstwy dopasowania i ich maski).

To, jak będzie wyglądał Wasz HDR, zależy tylko od Waszej inwencji i pomysłowości. Pamiętajcie jednak, że HDR to coś więcej niż efekt graficzny, to technika zwiększenia zakresu i bogactwa tonalnego na fotografiach – co w rezultacie pozwala na praktycznie bezstratną obróbkę tonalną i barwną, a także wyciąganie wielu detali z wydawałoby się czarnych i prześwietlonych fragmentów. Zatem korzystajcie z HDR wtedy, gdy jest to pomocne i potrzebne, a nie wtedy, kiedy trzeba pomóc słabej fotografii być lepszą. Nie to decyduje o udanym zdjęciu.

W kolejnym artykule zajmę się tworzeniem sferycznych panoram, czyli takich, które mają kąty widzenia w poziomie 360 stopni, a w pionie 180 stopni.