Nagy dinamikatartományú kép

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából

A digitális képalkotás és képfeldolgozás, illetve a számítógépes grafika területén a nagy dinamikatartományú kép (angolul high dynamic range imaging (HDRI) vagy csak high dynamic range (HDR)) olyan képet jelöl, amely különféle technológiák és eljárások révén a jelenlegi digitális képalkotási vagy fényképezési technológiákhoz képest nagyobb dinamikatartomány megjelenítését teszi lehetővé – azaz egy képen belül világosabb és sötétebb területeket is meg lehet jeleníteni. A nagy dinamikatartományú képek lehetővé teszik, hogy a jelenleg rendelkezésre álló digitális szenzorokkal is megjelenítsék az elsősorban kültéri fotókat érintő, jelentősen eltérő fénysűrűségű témákat.[1] [2]

Az elterjedt angol rövidítés után legtöbbször HDR-ként említett, nagy dinamikatartományú fényképezés során 2, 3 vagy még több, eltérő expozíciójú fényképet készítenek (amelyeket „alacsony dinamikatartományú képnek” (Low Dynamic Range, LDR)[3] vagy sztenderd dinamikatartományú (standard-dynamic-range, SDR) képnek neveznek[4]). A fényképekből azután számítógépen, speciális szoftverek segítségével készítenek el egy képet, azaz ún. tonemapping vagy exposure blending eljárással. A nagy dinamikatartományú képeket emellett elő lehet állítani számítógépes képgenerálással (rendering) is.

Példák[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A probléma magyarázata[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az emberi szem képes igen nagy dinamikatartományú (igen világos és igen sötét elemeket tartalmazó) képek befogadására és feldolgozására. Analóg és leginkább digitális fényképezés során merül fel a probléma, hogy amikor eltérő megvilágítottságú helyszíneket, objektumokat, tárgyakat akarunk fényképezni – pl. egy félhomályos szobát, amelynek az ablakán azért besüt a nap –, a fényképezőgép filmje vagy szenzora nem képes egyszerre megörökíteni a nagyon sötét és a nagyon világos részleteket. Az eredmény vagy kiégett, túl világos foltok, vagy túl sötét részek. Az igen elterjedt digitális fényképezőgépek szenzorai maximum 8 blendényi különbséget tudnak befogadni.[5] Míg az emberi szem jól tolerálja ezeket a különbségeket, a fényképezőgépek analóg érzékelője (CCD vagy CMOS szenzora) és a mögötte található digitális jelfeldolgozó egység nem tud ezzel megbirkózni. Még a modern szenzorok is csak kb. 3-4 blende különbséget tudnak jól megjeleníteni – ha a kép egyes részei ennél sötétebbek vagy világosabbak, akkor az eredményül kapott kép részletei túl sötétek vagy túl világosak lesznek („bebuknak” vagy „beégnek”).[5]

A probléma a digitális fényképezés előtti időkben is ismert volt. Kiküszöbölésére a legalaposabban kidolgozott módszer Ansel Adams amerikai fényképész nevéhez fűződik. Az általa kidolgozott Zone System matematikai részletességgel határozta meg a tizenegy blendényire osztott látható fénytartomány visszaadásához szükséges eljárást. A Zone System így a HDR fényképezés előfutárának is tekinthető.

Fényképezés[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A dinamikatartományt általában az expozíciós érték vagy blende jelöli (angolul exposure value, EV vagy stop) a kép legvilágosabb és legsötétebb része közötti különbséget. 1 EV különbség azt jelenti, hogy kétszeres a szenzorra vagy filmre beeső fény mennyisége a kép adott részén.

Az elterjedt digitális képalkotó eszközök dinamikatartománya
Eszköz EV-tartomány Kontraszt
Átlagos LCD képernyő 9,5 700:1
DSLR[6] (Canon EOS-1D Mark II) 11[7] 2048:1
Diapozitív film 7[7] 128:1
Emberi szem 10–14[8] 1024:1 – 16384:1

A probléma kiküszöbölésére expozíciós sorozatot kell készíteni, ami a hagyományos (analóg vagy filmes) fényképezésben sem ismeretlen. Az expozíciós sorozat lényege, hogy különböző blendeállás mellett készítenek fényképeket ugyanarról a tárgyról vagy helyszínről, amiket aztán felhasználnak a HDR kép elkészítéséhez. A blendeállástól függően a képek normálisak, alulexponáltak (túl sötétek, −4 vagy −2 EV mellett) vagy túlexponáltak (+2 vagy +4 EV mellett) lesznek. A digitális fényképezésben igen gyakran használják a RAW formátumot az ilyen képek rögzítésére, mivel a 8 bites JPEG kódolás, a képtömörítési eljárások miatt, nem teszi lehetővé a finom átmenetek rögzítését a fényesebb és kevésbé fényes részek között.

A HDR eljárásban minden olyan kamera alkalmazható, amely lehetővé teszi alul- vagy túlexponált képek készítését. Egyes korszerű digitális kamerák rendelkeznek az automatikus expozíciós sorozat elkészítésének képességével („auto exposure bracketing” vagy „AEB”), bár igen eltérő mértékben: a Canon EOS 40D csak 3 EV különbséggel tud készíteni, míg a Canon EOS-1D Mark II már 18 EV különbséggel tudja elkészíteni a sorozatot.[9] A HDR képalkotás elterjedésével egyre több gyártó építi be ezt az újabb modellekbe. Például a Pentax K-7 digitális tükörreflexes fényképezőgép a kamerán belül rögzíti és készíti el a HDR képet, amelyből azután tone-mapping segítségével állítja elő a végső JPEG képet.[10] A Canon PowerShot G12 és a Canon PowerShot S95 fényképezőgépek ugyanezt tudják, de kompakt formátumban.[11]

A Canon EOS-1D Mark II digitális tükörreflexes fényképezőgép dinamikatartománya különböző fényérzékenységi (ISO) beállítások mellett[12]
ISO érték Dinamikatartomány (EV)
50 11,3
100 11,6
200 11,5
400 11,2
800 10,7
1600 9,7
3200 8,7

Források[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Jegyzetek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  1. Reinhard, Erik; Ward, Greg; Pattanaik, Sumanta; Debevec, Paul. High dynamic range imaging: acquisition, display, and image-based lighting. Amsterdam: Elsevier/Morgan Kaufmann (2006). ISBN 978-0-12-585263-0 „Images that store a depiction of the scene in a range of intensities commensurate with the scene are what we call HDR, or "radiance maps". On the other hand, we call images suitable for display with current display technology LDR.” 
  2. HDR suli 1: Mi is az a HDR fényképezés?. (Hozzáférés: 2011. május 3.)
  3. Cohen, Jonathan and Tchou, Chris and Hawkins, Tim and Debevec, Paul E. (2001.). „Real-Time High Dynammic Range Texture Mapping”. Proceedings of the 12th Eurographics Workshop on Rendering Techniques, 313–320. o, Kiadó: Springer.  
  4. Vassilios Vonikakis and Ioannis Andreadis.szerk.: Domingo Mery and Luis Rueda: Fast automatic compensation of under/over-exposured image regions, Advances in image and video technology: Second Pacific Rim Symposium (PSIVT) 2007, Santiago, Chile, December 17–19, 2007 (2008). ISBN 9783540771289 
  5. ^ a b HDR, avagy ha kevés egy expozíció, toldd meg. (Hozzáférés: 2011. május 3.)
  6. A "Digital Single Lens Reflex" vagyis digitális tükörreflexes kamera rövidítése
  7. ^ a b R. N. Clark: Film versus Digital Summary. (Hozzáférés: 2010. február 28.)
  8. Dynamic Range in Digital Photography. (Hozzáférés: 2010. december 30.)
  9. Auto Exposure Bracketing by camera model. (Hozzáférés: 2009. augusztus 18.)
  10. The Pentax K-7: The era of in-camera High Dynamic Range Imaging has arrived!. (Hozzáférés: 2009. augusztus 18.)
  11. Canon PowerShot G12 picks up HD video recording, built-in HDR
  12. R. N. Clark: Procedures for Evaluating Digital Camera Sensor Noise, Dynamic Range, and Full Well Capacities; Canon 1D Mark II Analysis. (Hozzáférés: 2009. augusztus 21.)