Что такое hdr в фотографии и как его использовать

Его сиятельство HDR

В настоящее время большинство статей и рекламных материалов полны восторженных отзывов об изображении HDR, которое, согласно многочисленным тестам, зрители однозначно предпочитают обычной картинке. Еще бы, ведь даже яркость вспышки электросварки в популярной демонстрационной видеопрограмме HDR слепит совсем как в жизни. Так, что невольно хочется закрыть глаза. Что может быть лучшим доказательством эффективности новой технологии?

Здесь самое время вспомнить, что у любой медали всегда есть две стороны. Применительно к HDR второй стороной является побочный эффект повышенной нагрузки на зрение, который может сопровождать просмотр программ с широким диапазоном яркости. Вспомните, что даже телепрограммы с обычным яркостным диапазоном, верхняя граница которого редко превышает 150—180 кд/м², не рекомендуется смотреть более двух-трех часов в день. А теперь представьте, насколько возрастает нагрузка на глаза, когда темная сцена почти мгновенно сменяется ярким планом, на котором пиковая яркость в хорошем HDR-телевизоре может достигать 350—450 кд/м². По образному выражению, которое встретилось мне в Интернете, это почти то же самое, что посветить в глаз лазерной указкой. При этом если в реальной жизни такие перепады яркости случаются довольно редко (та же электросварка) и глаз вполне успевает адаптироваться к изменению освещения, то в кино сплошь и рядом после ночной сцены в следующем кадре мы видим уже сцену с ярким солнечным светом. А так как фильмы в системах домашнего кинотеатра смотрят, как правило, в затемненном помещении, сверхвысокая яркость HDR-телевизоров может создать зрителям определенные проблемы. Недаром же говорят, что недостатки зачастую являются продолжением достоинств.

Для того чтобы оценить размер бедствия, приведем классификацию HDR-дисплеев в зависимости от их пиковой яркости, которая изложена в принятой международной ассоциацией VESA в декабре 2017 года спецификации DisplayHDR CTS v1.0.

Спецификация предусматривает три вида HDR-дисплеев: DisplayHDR 400, DisplayHDR 600 и DisplayHDR 1000. В общем случае все три значения подразумевают максимально достижимую яркость экрана в кд/м². Таким образом, даже самый простой и бюджетный HDR-дисплей или телевизор может выдавать на экране яркость до 400 кд/м².

Эти замечания многим могут показаться надуманными, а сама проблема утомления глаз при длительном просмотре программ с расширенным яркостным диапазоном — несущественной и не заслуживающей внимания. Возможно, это и так, но не стоит забывать, что одной из причин безвременной и бесславной кончины 3D-телевизоров стало именно утомление зрителей от просмотра стереовидеопрограмм.

Впрочем, в Интернете эта тема уже активно обсуждается, и авторы ряда публикаций и статей дают простые и, на первый взгляд, весьма убедительные советы, как уберечь глаза от утомления. Наиболее очевидный совет — так настроить HDR-телевизор, чтобы он даже на пиках яркости не слепил глаза. Совет хороший, но он практически сводит на нет все преимущества новой технологии. Мне лично куда больше нравится предложение организовать достаточно интенсивную фоновую подсветку позади экрана телевизора. Она, с одной стороны, не отвлекает от просмотра программ и не засвечивает экран телевизора на темных сценах изображения. В то же время яркость подсветки должна быть достаточной, чтобы вывести глаз на «рабочий участок» его чувствительности, исключающей «засветку» при резкой смене яркости.

Таким образом, несмотря на то, что тема HDR сегодня очень популярна среди журналистов, пишущих о телевидении, и казалось бы, здесь трудно сказать что-то новое, на наш взгляд, имеется еще немало аспектов этой технологии, требующих дополнительного изучения.

Съемки HDR и настройки камеры

Для начала нужно отснять каждую сцену по несколько раз, изменяя настройки камеры. Снимать следуем в ручном режиме настроек в формате RAW. Если первое время сложно контролировать все параметры, выбирайте приоритет диафрагмы, пусть камера сама за вас выбирает насколько открыть створки. В ручном режиме выбирать следует наиболее подходящее значение диафрагмы и не изменять его на протяжении съемки всех кадров для одного HDR-фото. Путь это будет значение в диапазоне f/8 – f/11.

Вторым неизменным параметром будет светочувствительность, или ISO, которые выставляется на минимальное возможное значение под существующее освещение. Так как HDR-снимки делаются в ясную погоду, то ISO не должно быть больше 400, для начала лучше выбрать 100. Чем меньше этот показатель, тем ниже будет уровень шумов и помех на готовом изображении.

Далее следует выбрать среднее значение выдержки и сделать первый снимок для определения экспозиции. После оценки общего вида снимка, увеличиваем выдержку, делаем кадр, уменьшаем выдержку, снова щелкаем затвором. На выходе должно получиться от 3 до 9 снимков с разной экспозицией. На выходе должна получиться серия фотографий одной сцены, где первый кадр переэкспонирован, а заключительный недоэкспонирован. Тогда на итоговом изображении будет виден каждый участок.

Для создания hdr фото нужно использовать штатив, в идеале и пульт ДУ. Они способствуют получению максимально четких кадров и одинакового ракурса. Фокус может быть как ручной, так и автоматический, но после выполнения всех настроек автофокус лучше выключить, он может помешать созданию нужных снимков.

В некоторых камерах существует режим «HDR», его работа складывается таким образом: при нажатии на кнопку выполняется сразу несколько снимков с вилкой экспозиции ±3 EV или ±2 EV.

Затем программное обеспечение складывает все полученные кадры в один и объединяет в одну картинку с высоким динамическим диапазоном и без пересветов и сильных затемнений. Естественно, по качеству и художественности такой вариант сборки фотографии сильно уступает снимкам, собранным в графическом редакторе.

Съёмка для HDR

Для создания HDR-изображения нужно сделать несколько снимков с различной экспозицией, запечатлев детали как в тёмных, так и в светлых частях мотива. Изменять экспозицию, как известно, можно разными способами, но в случае HDR делать это следует изменением выдержки. Напомню на всякий случай, что увеличение выдержки в два раза увеличивает экспозицию на одну ступень. Для изменения экспозиции на две ступени, время выдержки нужно изменить в четыре раза, и так далее.

Фотографии для HDR можно делать двумя способами: трудоёмким и быстрым. При первом способе можно всегда быть уверенным в оптимальных результатах, но и вторым способом можно с минимальными усилиями в большинстве ситуаций достичь хороших результатов.

Трудоёмкий способ выглядит выглядит следующим образом:

• 1. Ставим камеру в режим приоритета диафрагмы (AV) и выбираем нужное диафрагменное число;
• 2. Ставим режим экспозамера по минимальному участку, который позволяет камера. Оптимальным будет точечный или частичный замер, но в крайнем случае и центральновзвешенный годится для большинства мотивов;
• 3. Измеряем экспозицию на самом тёмном и на самом светлом участке. Запоминаем эти значения;
• 4. Устанавливаем камеру на штатив, переходим в ручной режим (M), ставим то же диафрагменное число, при котором проводили измерения, и поднимаем выдержку от наименьшего значения к наибольшему (или наоборот) с разницей в одну-две ступени при съёмке в JPG-формате или две-три ступени про съёмке в RAW.

Пример: в режиме AV выбираем f9 и следим, чтобы в центре видоискателя был самый тёмный участок. Камера показывает, что для нормальной экспозиции ей требуется 1/16 секунды. Делаем то же самое со светлым участком — получаем 1/1000 секунды. Устанавливаем камеру на штатив, выбираем режим M, выставляем диафрагму на f9 и выдержку на 1/16. Для следующего кадра уменьшаем выдержку на две ступени, то есть в четыре раза: ставим 1/64, следующие кадры — 1/250 и 1/1000. При съёмке в RAW, в принципе, было бы достаточно сделать кадры с выдержкой 1/16, 1/128 и 1/1000 секунды.

При быстром способе пере- и недоэкспонированные кадры делаются с помощью эксповилки (AEB). Установка эксповилки на +/- два шага обычно достаточна для создания качественных HDR для большинства мотивов. Этот способ хорош также тем, что позволяет часто снимать без штатива. Для этого камера при установленной эксповилке ставится в режим непрерывной съёмки (continuous mode) и делается три кадра с различной экспозицией. При этом методе нужно учитывать, что правило предотвращения шевелёнки 1/(фокусное расстояние) относится к максимальной выдержке, то есть к последнему кадру. Таким образом, при съёмке с объективом 50 мм и эксповилкой в два шага, камера должна показывать выдержку 1/200 секунды на полноформатной камере или 1/320 на камерах с кропом 1,6, поскольку последний кадр будет как раз 1/50 или 1/80 секунды соответственно.

Ещё одна проблема, которая может возникнуть при этом методе — экспозиция может быть определена для слишком светлой части мотива, тогда в результате три получившихся кадра будут слишком тёмными и восстановить информацию в тенях будет невозможно. При определениии экспозиции по слишком тёмному участку кадра светлые участки будут пересвечены. Чтобы такое не произошло, лучше сперва установить выдержку по участку средней освещённости с помощью блокировки экспозиции (AE lock), потом выбрать композицию и сделать три кадра. Альтернативой может быть съёмка с матричным замером экспозиции.

• Съёмка по этому методу выглядит так:
• 1. На камере устанавливается эксповилка и режим непрерывной съёмки;
• 2. Композиция выбирается так, чтобы в центре был участок средней освещённости и фиксируется экспозиция;
• 3. Кадр компонуется и делается три кадра. При этом желательно сильно не прыгать, иначе потом будет сложно выровнять кадры.

Телевизоры с поддержкой HDR

Технологию HDR сегодня поддерживают не только фотокамеры, но и некоторые телевизоры с разрешением 4K, например, Vizio P50-C1, Sony XD8005 или Samsung KU7000. Картинка в таких телевизорах имеет более насыщенные цвета, тёмные участки выглядят ещё более тёмными, а светлые – ещё более светлыми, благодаря чему достигается большая детализация.

Однако, поддержка HDR в телевизоре это вовсе не то, что поддержка HDR в фотокамерах. Если в камерах эффект применяется в момент создания фото, то в ТВ – в момент показа картинки. Фактически это означает, что для получения эффекта HDR изначально должен поддерживать сам контент, которого сейчас пока что очень мало.

Технический материал: как создаются изображения HDR

Обходя проблемы типичной фотографии стандартного диапазона, мы можем рассматривать HDR-изображения как метод, который объединяет информацию об изображении из нескольких экспозиций в одно изображение с деталями, выходящими за пределы одиночных экспозиций.

Цифровая фотография
простые правила
Читать в Литрес

Находчивые фотографы знают, как использовать брекетинг изображений при фотографировании сцены, чтобы увеличить шансы найти правильный уровень изображения. Даже если ваш экспонометр или автоматическая настройка могут показывать, что выбрана правильная экспозиция, многократное использование одной и той же композиции с несколькими настройками диафрагмы или скорости затвора значительно повысит ваши шансы получить «лучшее» изображение из вашего снимка.

HDR также использует брекетинг, то есть, съемку одну экспозиции с разными значениями ISO, выдержки или диафргамы. Но делают это несколько по другому. Вместо того, чтобы снимать несколько экспозиций для создания наилучшего изображения, HDR сразу захватывает максимально возможную детализацию во всем диапазоне света. Фотографы, которые обычно сталкиваются с выбором потери деталей на светлых участках и в тенях, могут выбрать брекетинг для нескольких экспозиций, сначала снимая детали для теней, затем для деталей на светлых участках, и экспозицию где-то посередине. Таким образом, профессионалы создают строительные блоки для своего идеального образа.

Когда нужно использовать HDR-режим?

К популярным предположениям относится ненадобность высокого динамического диапазона в качественном фотоаппарате. Подобные мнения имеют существенную аргументацию, поскольку актуальные технологии матриц японской компании Sony демонстрируют отличные результаты без использования опции. Однако большинство современных смартфонов не располагают возможностями полноценных камер, причём в некоторых сценариях кадры с применением технологии HDR более привлекательны в сравнении со стандартными.

К наиболее занимательным примерам принадлежит съёмка пейзажа. При наличии встречного направления света и приближённых объектов задняя область часто отображается хорошо, однако первый план чрезмерно затемнён. Задействование режима позволяет выделить элементы из тусклой области и повысить чёткость. Также функция желательна при съёмке огромной местности, которая предусматривает широкий лес или населённый пункт, над которым присутствует светлое небо. В схожих обстоятельствах чрезмерная контрастность может сопровождаться ухудшением детализации облаков, слишком высокой яркостью и нарушением естественного вида за счёт некорректных оттенков.

Также xiaomium.ru рекомендует расширенный динамический диапазон для создания фотографий во время путешествий или посещения музеев. При подобных обстоятельствах часто требуется сделать кадр с относительно большой высоты или заснять презентабельное многоэтажное здание из тёмной локации. При этом камера не способна запечатлеть огромное количество элементов, поэтому использование HDR считается обязательным для качественной детализации и отображения натурального объекта

Дополнительно режим способствует чёткости изображения с максимальным количеством всех составляющих, уделяя внимание проработке внутреннего интерьера машин или комнат, которые присутствуют в снимке

С применением функции размытия фона полезность HDR не исчезает. Несмотря на волне простое выполнение задачи с обработкой окружения, существуют сценарии со значительными сложностями для камеры. В особенности выделяется постановочный формат, который предполагает необходимость запечатлеть как объект, так и окружающие элементы на заднем плане. При этом наличие чрезмерного света сзади, к примеру, от света или неба способно существенно нарушить фотографию, изъяв большинство деталей с изображения человека на первоочередном фоне. Также допускаются противоположные обстоятельства, при которых задние части затемнены и почти полностью совмещаются с окружением, становясь незаметными. Несмотря на малую эффективность HDR, качество иллюстрации повышается.

Не всегда можно догадаться, что функция очень эффективна в условиях низкой освещённости, поскольку подобная съёмка часто предполагает выставление соответствующих параметров с продолжительной выдержкой для предотвращения появления шумов. Поэтому запись без применения штатива не допускает любой тряски, поскольку фотография моментально смазывается. После применения высокого динамического диапазона можно получить серию кадров с коротким интервалом попадания света на матрицу. При наличии быстрой автоматической фокусировки и последующего соединения снимков устройство демонстрирует более детализированное изображение в сравнении со стандартными условиями.

Для ситуаций, когда нет уверенности в целесообразности применения опции желательно задействовать «авто-HDR», который реализован в подавляющем большинстве современных смартфонов. Посредством функции телефон самостоятельно определяет, в каких сценариях задействовать редактирование.

Что такое HDR в телевизоре

Контрастность и соотношение ярких и темных зон – критерии, определяющие качество изображения. Не менее важна цветопередача, во многом она определяет реалистичность транслируемой на экран ТВ картинки. От перечисленных параметров будет зависеть уровень комфорта во время просмотра фильмов, сериалов, передач.

Представьте, что у одного телевизора богатая цветовая палитра и отличная контрастность, а у второго высокое разрешение. Как вы думаете, какое изображение вам покажется более привлекательным? Конечно, первое. Контрастная модель способна обеспечить естественность картинки

При этом неважно, техника каких производителей сравнивается: Самсунг, LG, Phillips или Sony

Разрешение экрана – важный показатель, но контрастность полностью нивелирует его. Поскольку именно от контраста зависит, насколько транслируемое изображение будет реалистичным. Поэтому эксперты подчеркивают, что натуральная контрастность в совокупности с грамотной передачей цветов намного важнее, нежели наличие поддержки разрешения 4К.

Идея технологии HDR заключается в расширении контрастности и цветовой палитры. Яркие зоны будут более естественными на ТВ с поддержкой HDR, нежели на обычном устройстве. Изображение выглядит более глубоким и естественным. Глубокие оттенки красного, зеленого и синего позволяют значительно расширить цветность.

Внедрение технологии динамического диапазона HDR поспособствовало созданию нового стандарта палитры цветов – Rec. 2020. Его особенность проявляется в оттенках, которые обычные телевизоры банально не способны воспроизвести. Наиболее ярким примером считается фирменный красный цвет известного автомобильного бренда Ferrari. Не исключено, что раньше вы попросту не обращали внимания на такие незначительные нюансы. Однако старые ТВ не способны передавать настолько интенсивные оттенки. В реальности эти цвета выглядят совершенно иначе.

Каждый пользователь сможет увидеть миллионы новых, сложных цветов, которые стали основой формата HDR. Отметим, что рассматриваемая технология построена на использовании 10-битной демонстрации цветов.

Чтобы полноценно оценить преимущества стандарта HDR, вам необходимо иметь в своем распоряжении телевизор с поддержкой этой технологии, и соответствующий контент. С целью обеспечения высокого динамического диапазона в HDR-технике используется усовершенствованная подсветка. Регулирование яркости осуществляется в разных зонах экрана. такой подход позволяет достигать максимальных пиков в тех участках, где это реально необходимо. Наиболее яркий пример – часть кадра, в которой светит солнце. Запас яркости существенно превосходит этот параметр у обычных ТВ. HDR-телевизоры – до 1500 нит, а у обычных устройств – 400 нит.

Улучшенная палитра цветов предполагает, что на аппаратном уровне будут использоваться инновационные технологии. Например, подсветка на квантовых точках. До недавнего времени телевизоры с такой подсветкой буквально «додумывали» оттенки, что не шло на пользу просмотру. Сейчас режиссеры имеют возможность подобрать оптимальный цвет, чтобы сделать сцену максимально глубокой.

Технология HDR имеет несколько версий. Рассмотрим каждую из них. Чаще всего встречается HDR10. Ее особенность заключается в том, что канал пропускает до 10 бит контента. Цветовая палитра – 1 миллиард оттенков. В потоке содержатся данные, касающиеся изменений яркости и контрастности в определенной сцене. Именно эта особенность делает изображение естественным.

Стандарт HLG был создан британо-японским тандемом. Компании BBC и NHK сумели создать отличный стандарт. 10-битное кодирование было сохранено. Изменения коснулись предназначения потока. Главная идея – передача. Для рассматриваемого стандарта нет критичной ширины канала. 20 МБ предостаточно для обеспечения качественной трансляции без каких-либо помех.

Стандарт Dolby Vision – это расширенный диапазон яркости, который существенно превосходит возможности всех существующих технологий. Стандарт внедрен фирмой Dolby. Базовые принципы технологии HDR были сохранены. Изменения проявляются в расширении цветового канала – 12 бит. Цветовая палитра насчитывает 8 миллиардов оттенков. Поток данных колоссален. Поэтому преимущества этой технологии вы сможете оценить в кинотеатре.

Разница между HDR10, HDR10+ и Dolby Vision

Существует несколько стандартов HDR. И отличия между ними следующие.

• Глубина цвета и возможное количество оттенков.
• Dolby Vision поддерживает 12 бит цвета.
• Есть разница в яркости.
• Dolby Vision требует лицензирования.

А еще существует несколько форматов Dolby Vision для кинотеатров, Blu-ray дисков, стриминговых платформ и для iPhone.

В итоге мы наблюдаем очень большие сложности в создании HDR видеоконтента; в платформах, которые не позволяют одновременно загружать HDR и SDR; и в устройствах, которые имеют совершенно разные характеристики и по-разному воспроизводят контент.

Я считаю, что в ближайшем будущем HDR контент не будет пользоваться массовым спросом.

Версии формата HDR

В 2021 году международный рынок компьютерной техники предлагает большое количество телевизоров, поддерживающих формат HDR.  Чтобы расширить уже функциональные особенности, некоторые производители внесли нововведения.

HDR 10

HDR 10 один из самых распространенных вариантов. Главным достоинством считается впечатляющая 10-битная пропускная способность и открытый исходный код, позволяющий вносить собственные коррективы

Также стоит обратить внимание на расширенный цветовой охват. Данной технологией пользуется подавляющее количество компьютерной и мобильной техники

Dolby Vision

Данный формат отличается более детализированной и насыщенной картинкой. Подходит для видеоконтента с 12-битным кодированием. Главное достоинство – поддержка 70 миллиардов оттенков и использование динамических метаданных, что положительно влияет на изменение High Dynamic Range в каждом кадре видео. Стоит отметить, что данная технология используется в телевизорах высшего класса. Однако все модели южнокорейского производителя Samsung не поддерживают DV. Рассматриваемый контент можно найти на любой стриминговой платформе – Amazon, Apple, Netflix.

HDR 10+

Еще один впечатляющий формат, за производство которого отвечает компания Samsung. Главным достоинством считается поддержка 10-битного видеоконтента с использованием динамических метаданных. Отыскать фильмы с HDR 10+ можно на площадках HBO, Amazon и Netflix. Поддерживается в телевизорах Панасоник, Хайсенс и Самсунг.

HLG

Выступает в качестве единого сигнала для форматов High Dynamic Range и Standard Dynamic Range. Конечно, в плане качества HLG уступает предыдущим вариантам, однако данный формат подходит телевизорам со стандартной технологией отображения.

Вопросы и ответы

Вот наиболее распространенные вопросы, касающиеся технологии, и ответы на них.

Максим

Мастер по ремонту техники

Задать вопрос

Вопрос эксперту

Любой ли телевизор поддерживает технологию?

Нет, только тот, который может передавать картинку по десятибитному каналу.

Можно ли смотреть телевизионные каналы в HDR?

В большинстве случаев – нет. Российские каналы почти не используют формат для трансляций. На сегодняшний день в улучшенном качестве доступно всего 4 канала. Их транслируют спутниковые и кабельные телеоператоры.

Любое ли видео можно посмотреть в улучшенном качестве?

Нет, только записанное с использованием передачи данных 10 бит и выше.

Есть ли разница между HDMI первой и второй версии?

Производители оборудования заявляют, что есть. На практике приемлемую картинку обеспечивает и то, и другое. Поэтому если дома уже есть кабель первой версии, приобретать HDMI 2.0 не имеет смысла

Поддерживают ли технологию видеоигры?

В большинстве случаев не поддерживают. Однако в последнее время стали выходить проекты, использующие этот формат (или патчи, которые его добавляют). Скорее всего, в дальнейшем их станет гораздо больше.

В чем разница HDR и 4K?

По сути, это совершенно разные технологии, которые пересекаются лишь в характеристиках телевизора и часто стоят рядом. Обычно пишут ТВ 4k HDR. Чтобы понять разницу между ними, сначала рассмотрим обе характеристики.

4k-разрешение означает, что матрица содержит большое количество пикселей. Если точнее, 3840 точек в ширину и 2160 в высоту, что вчетверо больше FHD. При взгляде на картинку с 4k глазу не будет за что зацепиться. Не удастся заметить, как изображение мылит, имеет шероховатую структуру, видны отдельные точки. С UltraHD разрешением точки, из которых состоит картинка, не будут видны, а само изображение приобретет целостность.

HDR формат – система улучшения контрастности и точности цветопередачи. Она не зависит от количества точек, а лишь помогает им правильнее подбирать оттенок. Картинка с HDR в любом случае смотрится лучше. Причем, даже телевизор с FHD, в котором есть HDR, сможет передавать более сочное и интересное изображение, в сравнении с 4k без такой системы.