Режим съемки HDR: зачем он нужен и когда его следует включать? Что такое HDR в камере телефона? High Dynamic Range - расширение динамического диапазона цифрового снимка
Изучая характеристики и обзоры новых мобильных телефонов вы могли встретить упоминание особого режима съемки с использованием HDR. Производители мобильных устройств обычно очень расхваливают данный режим, обещая значительное улучшение качества фотографий. При этом чаще всего не приводится никаких объяснений, о том, как данный режим работает и каких случаях его стоит использовать. Сейчас мы попробуем закрыть этот пробел в знаниях. Здесь вы узнаете, что такое HDR в камере телефона, для чего оно нужно и как работает.
Для того чтобы объяснить, что такое HDR в камере телефона и для чего оно используется, нужно сначала пояснить значение нескольких терминов. Например, HDR и динамический диапазон.
Динамический диапазон – это свойство характерное любой фотокамере и оно обозначает способность к распознаванию и передаче светлых и темных объектов на снимаемой сцене. Другими словами, динамический диапазон это способность фиксировать и передавать спектр яркости окружающего мира.
Фотокамеры имеют низкий динамический диапазон. Они не могут одновременно отобразить самые яркие и самые темные участки снимаемого изображения. Особенно эта проблема актуальна для камер телефонов и компактных камер известных как «мыльницы». У таких камер очень маленькая матрица с большим количеством пикселей. Это приводит к тому, что размер каждого отдельного пикселя очень небольшой и такой пиксель не может захватить достаточно света. В результате динамический диапазон снижается.
Вы наверняка сталкивались с этим эффектом, когда что-то фотографировали. Особенно хорошо это заметно на закате. Если вы попытаетесь сфотографировать яркое закатное солнце, то участки земли, которые попадут в кадр, наверняка будут слишком темными или вообще черными. Если же настроить камеру так, чтобы было хорошо видно землю, то небо и закат превратятся в одно яркое пятно белого цвета.
На примере внизу два кадра, один сделан на камеру телефона (слева), а второй на профессиональную фотокамеру. На снимках видно, что у камеры телефона динамический диапазон намного уже.
Решать проблему динамического диапазона можно по-разному. Например, можно использовать камеру с матрицей большего размера, это в некоторой степени расширит динамический диапазон и предоставит больше возможностей фотографу. Но, если говорить о камерах телефонов, то этот способ особо не поможет. Телефон должен оставаться компактным, производители телефонов не могут разместить в нем матрицу большого размера. Поэтому в телефонах внедряется способ известный как HDR.
HDR или High Dynamic Range – это технология, которая позволяет получить изображение с диапазоном яркости, который превышает возможности самой камеры. Это достигается благодаря объединению информации с нескольких отдельных снимков с разными настройками камеры.
Профессиональные фотографы вручную делают несколько спимков одной и той же сцены с разными настройками камерами. После чего эти снимки вручную объдиняются в программе Photophop. Как можно догадаться, это процесс технически сложный и далеко не быстрый. Поэтому он не подходит обычным любителям, которые фотографируют на камеру телефона.
Что такое HDR в телефоне
Режим HDR в телефоне – это тот же самый HDR, который используют профессиональные фотографы. Единственное отличие, в телефоне процесс создания HDR фотографий полностью автоматизирован. Пользователю не нужно самостоятельно настраивать параметры камеры, делать несколько снимков и потом вручную объединять их в одну фотографию. На телефоне нужно просто включить режим HDR и сделать снимок. На скриншоте внизу показано, как включается режим HDR в камере телефона.
Несмотря на значительную автоматизацию, при использовании HDR пользователю нужно учитывать некоторые особенности данного режима.
- HDR работает медленно . При использовании режима HDR на телефоне нужно быть готовым к тому, что сделать быстрый кадр не получится. После нажатия на кнопку спуска камера будет делать несколько фотографий и в это время телефон нужно держать неподвижно. Если в кадре будут быстродвижущиеся объекты, то они могут смазаться. Кроме этого, после снимка телефону может понадобится некоторое время на обработку фотографии.
- Использование HDR далеко не всегда дает хороший результат . HDR может очень значительно искажать цвета, освещение и создавать впечатление не реалистичности изображения. В общем получившаяся картинка может сильно отличаться от того, что вы видите своими глазами.
- Режим HDR в камере телефона лучше всего при фотографировании сцен с большим перепадом яркости . Например, яркое небо и темная земля.
Поэтому HDR – это далеко не панацея и не рецепт идеального снимка. Это просто еще один инструмент, наличие которого в телефоне дает некоторые преимущества.
Камеры смартфонов линейки Pixel и Nexus никогда не представляли собой ничего выдающегося, но за последние четыре года сделали мощный рывок вперед и теперь занимают первые строчки рейтингов. Почему так произошло? Потому что Google внедрила программный механизм постобработки фотографий под названием HDR+. В этой статье мы расскажем, как он работает и как активировать HDR+ на своем смартфоне, независимо от его марки.
Что такое HDR
Для полного понимания принципа работы HDR+ придется для начала разобраться с обычным HDR.
Основная проблема всех камер смартфонов - маленький размер матрицы (а точнее - фотоячеек) и, как следствие, недостаточный охват динамического диапазона. Чтобы исправить этот недостаток, был разработан алгоритм HDR (High-Dynamic Range), принцип работы которого следующий: камера делает кадр со стандартным для данной сцены уровнем экспозиции, затем делает недоэкспонированный кадр, на котором будут четко видны лишь пересвеченные области изначального снимка, далее выполняется переэкспонированный снимок, на котором видны только затемненные детали изначального снимка, а все остальное пересвечено. Далее снимки накладываются друг на друга и объединяются при помощи специальных алгоритмов, качество которых зависит от производителя софта камеры. В результате получается снимок с хорошей проработкой деталей как в тенях, так и в более светлых местах.
Недостатки HDR очевидны: долгое время съемки приводит к тому, что попавшие в кадр движущиеся объекты будут двоиться, а даже небольшая тряска смажет картинку.
Что такое HDR+
Умные головы придумали алгоритм, лишенный недостатков HDR. Впрочем, общее с HDR у него одно лишь название.
HDR+ расшифровывается как High-Dynamic Range + Low Noise. Свою известность он получил за ряд выдающихся возможностей: алгоритм способен устранять шумы практически без потери детализации, повышать качество цветопередачи, что крайне важно при плохом освещении и по краям кадра, вместе с этим он сильно расширяет динамический диапазон фотографии. HDR+, в отличие от стандартного HDR, почти не боится тряски смартфона и движения в кадре.
Первым смартфоном с поддержкой HDR+ стал Nexus 5. Из-за не самого лучшего баланса белого и маленького отверстия диафрагмы (f2.4) камера этого смартфона считалась не более чем крепким середнячком. Все изменилось с выходом обновления Android 4.4.2. Именно оно принесло с собой поддержку режима HDR+ и изумительное качество ночных снимков. Они хоть и не отличались большой яркостью по всему полю кадра, но благодаря HDR+ практически не содержали шума при сохранении мелких деталей и обладали превосходной (для смартфонов 2013 года) передачей цветов.
История создания HDR+
Как же компания, никогда не занимавшаяся камерами, создала алгоритм, который творит чудеса, используя обычные, по меркам флагманов, камеры Nexus и Pixel?
Все началось в 2011 году, когда Себастьян Трун (Sebastian Thrun), глава компании Google X (теперь уже просто X), подыскивал камеру для очков дополненной реальности Google Glass. Массогабаритные требования предъявлялись очень жесткие. Размер матрицы камеры должен был быть еще меньше, чем в смартфонах, что крайне плохо сказывалось бы на динамическом диапазоне и приводило бы к появлению множества шумов на фотографии.
Выход оставался один - попытаться улучшить фотографию программно, с помощью алгоритмов. Эту задачу должен был решить Марк Левой (Marc Levoy) , преподаватель факультета информатики Стэнфордского университета, эксперт в области вычислительной фотографии. Он занимался технологией захвата и обработки изображений на базе программного обеспечения.
Марк сформировал команду, известную как Gcam, которая занялась изучением метода Image Fusion (сплавление изображений), основанного на объединении серии снимков в один кадр. Фотографии, обработанные при помощи этого метода, получались более яркими и резкими, имели малое количество шумов. В 2013 году технология дебютировала в Google Glass , а затем, в этом же году, переименованная в HDR+, появилась в Nexus 5.
Как работает HDR+
А как же расширение динамического диапазона? Как мы уже знаем, использование короткой выдержки избавляет нас от пересвеченных мест. Осталось только удалить шумы на темном участке ранее описанным алгоритмом.
На завершающем этапе выполняется постобработка полученного изображения: алгоритм делает минимизацию виньетирования , обусловленного попаданием света на матрицу под наклонным углом, корректирует хроматическую аберрацию заменой пикселей у высококонтрастных краев на соседние, увеличивает насыщенность зелени, синие и пурпурные оттенки смещает в сторону голубого, усиливает резкость (шарпинг) и выполняет ряд других шагов, повышающих качество фотографии.
Слева фотография из стоковой камеры Samsung в HDR, а справа фотография, созданная в Gcam в HDR+. Видно, что алгоритм принес в жертву детализацию неба для прорисовки объектов на земле.
Если вы не так давно раскошелились на цифровую камеру или смартфон с качественной фотосистемой, то, наверняка, уже нашли пункт «HDR» в настройках. Режим съемки HDR (высокий динамический диапазон) изобретен далеко не вчера. Но в последнее время он все более широко внедряется в мире мобильных устройств. Для чего он нужен, и как правильно использовать эти три буквы я расскажу в данной заметке.
Как работает HDR
Если говорить коротко, то высокий динамический диапазон позволяет улучшить качество фотографий.
В приложении к изображениям HDR означает детальную проработку как затененных, так и сильно освещенных участков сцены. Технически он получается путем объединения трех фотографий, отличающихся экспозицией. Итоговое изображение очень близко к тому, что мы видим собственными глазами.
Следует понимать, что в режиме HDR время съемки каждого кадра увеличивается. Ведь, фактически, приходится делать три фотографии вместо одной, а затем объединять их с помощью “хитрого” алгоритма.
Когда следует включать режим съемки HDR
Далеко не всегда высокий динамический диапазон позволяет заметно улучшить фотографию. Его рекомендуют включать при съемке:
- Ландшафтов: Природные ландшафты обычно отличаются большим разнообразием освещенности. В один кадр попадают и светлое небо, и темная земля. Включив режим съемки HDR вы получите детально проработанные облака, хорошо различимые листочки и т.п. Картинка получается более живой и объемной.
- Портретов на ярком солнечном свету (например, на пляже): Хороший портрет без нормального освещения не получишь. Но если света слишком много, то на лице появляются резкие тени и светлые пятна. Включение режима съемки HDR сводит эти недостатки к минимуму.
- При недостаточной освещенности или в ситуации, когда источник света расположен за объектом: Если фотография получается слишком темной или объект съемки расположен между объективом и источником света, то включение режима HDR также имеет смысл.
Когда HDR не нужен
Может быть, вы уже подумали: “Если HDR, буквально, творит чудеса, то не использовать ли мне его постоянно”. Так делать не следует. В ряде случаев высокий динамический диапазон не оказывает особого влияния на итоговый результат. А иногда сильно портит его. Не включайте режим HDR, если снимаете:
- Динамичные сцены: Если на трех последовательных кадрах объекты будут находиться немного в разных местах, то вы получите размазанное изображение или другие артефакты.
- Контрастные сцены: HDR всегда размывает тени, делает изображение менее контрастным. Если вы хотите сохранить четкие тени, не включайте режим высокого динамического диапазона.
- Сцены с насыщенными цветами: HDR делает цвета менее яркими и живыми. При этом детали изображения вряд ли станут более четкими.
К счастью, некоторые камеры сохраняют сразу два кадра: обычный, и с включенным HDR. Вы можете сравнить их и выбрать лучший.
Кроме того, в цифровой фотографии ничто не мешает нам экспериментировать. Вы можете сделать несколько пробных кадров и выбрать оптимальные параметры съемки. Главное, не забывайте о таком замечательном режиме, как HDR и, по возможности, используйте его.
материал подготовил
Родион Данилов
Обладатели последних моделей смартфонов наверняка видели, что они имеют фотоприложение с поддержкой HDR (High Dynamic Range - высокий динамический диапазон). Более опытные пользователи знают, что такое HDR, но далеко не все понимают, как и в каких случаях эту функцию лучше использовать. В рубрике «Инструкция» мы постараемся прояснить некоторую путаницу и показать, как максимально эффективно использовать HDR при съёмке на мобильник.
Как известно, человеческий глаз может видеть гораздо более «высокий динамический диапазон» сцены, чем какой-либо фотоаппарат, не говоря уже о камере мобильника. Мы одинаково хорошо можем различать мелкие детали тёмного здания на фоне яркого неба и, к примеру, самолёт, пролетающий высоко над ним. Но все мы знаем, что бывает, если сфотографировать здание на телефон: оно окажется слишком тёмным с весьма плохо различимыми деталями.
Фото с экспозицией по небу
Разумеется, мы могли бы попытаться устранить эту проблему, установив экспозицию на самом здании, выделив участок с ним на экране. При этом подходе декор здания виден неплохо, однако небо на фото превратилось в засвеченное, размытое белое пятно.
Фото с экспозицией по зданию
Наша цель - объединить лучшие характеристики двух фотографий, создав одно изображение, в котором и здание, и облака смотрелись бы отлично. Именно это и предлагает технология HDR. Фотографии, сделанные с помощью HDR, по сути представляют собой несколько объединённых снимков, снятых с разной экспозицией.
Дефолтное приложение iPhone для съёмки фото имеет встроенный HDR-функционал. Вы можете включить HDR, нажав на кнопку опции в «камере». Когда HDR-режим включён, iPhone автоматически будет снимать HDR-фото. Обратите внимание, что это занимает больше времени, чем при обычной съёмке.
Однако встроенное приложение iPhone даёт довольно «слабый» результат, и вы сможете делать гораздо более качественные снимки при использовании специальных программ.
Фото, сделанное с помощью Pro HDR на iPhone 5
Фото, сделанное с помощью дефолтного приложения на iPhone 5
Одним из самых популярных и удобных фотоприложений с функцией HDR является Pro HDR (для iOS - 66 руб.; для Android - 61,75 руб.). Однако есть и его бесплатные версии с ограниченным функционалом.
Приложение Pro HDR предлагает два режима: автоматический и мануальный. Если вы выберете Auto, приложение проанализирует сцену, сделает кадр с тёмной экспозицией (с подробными светлыми участками, но с меньшей детализированностью в тени) и светлой экспозицией (с подробными участками в тени, но слабой детализированностью в ярких областях) и совместит два изображения.
Некоторые фотографии могут выглядеть недостаточно естественно. Чтобы придать снимку реализм, используйте пять слайдеров в простой и интуитивно понятной панели настроек. Они позволяют отрегулировать яркость, контрастность, насыщенность, теплоту и оттенки. Автоматический режим вполне подойдёт для большинства ситуаций; мануальный режим необходим только при съёмке самых контрастных сцен.
Интерфейс панели настроек в Pro HDR
Обратите внимание, что HDR-фотографии не всегда выглядят лучше, чем сделанные в стандартом режиме. Старайтесь сохранять как HDR, так и «нормальные» снимки, чтобы затем выбрать самые удачные из них.
Использовать HDR-режим неуместно при съёмках в движении. Из-за того, что при HDR сочетается несколько экспозиций одной и той же сцены; и если эти самые сцены меняются, в итоге вы получите самый непредсказуемый результат. Старайтесь снимать, оперевшись на что-то устойчивое или используя штатив.
HDR-фото, снятое в движении
В современных смартфонах настройки камеры поражают воображение своими возможностями. Хотя встроенные камеры телефонов вряд ли могут конкурировать с цифровыми фотоаппаратами, но, тем не менее, здесь есть возможность вести портретную съемку и съемку в макрорежиме, часто имеется возможность снимать покадрово, а также устанавливать параметры съемки в ручном режиме и многое другое. Среди всего разнообразия настроек можно увидеть скромную аббревиатуру HDR, и если остальные настройки камеры интуитивно понятны, то данная установка часто вызывает вопрос, «что такое HDR в камере телефона?» Ответ на данный вопрос мы и попробуем дать доступно, и не вдаваясь глубоко в технические сложности этого режима.
Данная аббревиатура происходит от английского High Dynamic Range, что дословно обозначает «широкий динамический диапазон» и определяет возможность наиболее полно фиксировать тона в снимках, от самых светлых до самых темных. Небольшой динамический диапазон – одно из самых узких мест в мобильных камерах, который аппаратными средствами практически невозможно улучшить из-за небольшой площади сенсора камеры. И если качественная цветопередача для мобильной съемки теперь уже не проблема, из-за возросшей разрешающей способности мобильных камер и мощностей процессоров в телефонах, то динамический диапазон ограничен именно размерами камер в телефонах.
Если в цифровых фотоаппаратах большая площадь этого элемента практически ничем не ограничена, то в телефонах это критический момент из-за размеров устройства. Таким образом, чем больше площадь сенсора, тем лучше камера фиксирует переходы от светлого тона к темному. Небольшой сенсор, соответственно, справляется с этой задачей хуже. Это выражается в том, что например, светлая текстура на белой ткани не будет зафиксирована на снимке или не будут четко проработаны детали объекта съемки в темном месте.
Чтобы решить данную проблему в мобильной фотографии, не увеличивая при этом размеры устройства, производители прибегают к программно-технической уловке, заставляющей делать камеру несколько снимков одного и того же объекта с разным временем экспозиции.
Проще говоря, режим HDR в камере телефона или HDR съемка – это быстрая серия снимка объекта, при которой в каждом снимке (минимум три) объект будет зафиксирован с усредненным временем экспозиции, с большим временем экспозиции для лучшей передачи темных тонов и с коротким временем экспозиции для более точной передачи светлых тонов.
Далее серия снимков обрабатывается программным обеспечением камеры, которое сводит их в одно фото, где все тона будут представлены в оптимальном виде. Надо сказать, что HDR в камере телефона никоим образом не может конкурировать с полноценными фотоаппаратами, это лишь постобработка фото, которая никак не может полностью исправить динамический диапазон, который, как говорилось выше, физически ограниченный небольшими размерами матрицы мобильной камеры.
Итак, мы разобрались, что же такое HDR телефоне, теперь давайте посмотрим, в каких случаях необходимо задействовать данную функцию. В некоторых смартфонах есть функция авто-HDR, когда камера сама переходит в этот режим, однако бывает, что она некорректно срабатывает или авторежим просто отсутствует и в этих случаях владельцу аппарата необходимо самому включать HDR съемку.
Наличие HDR в камере телефона поможет «вытянуть» снимок в условиях очень высокой контрастности или наоборот чересчур низкой. Например, фотографирование в яркий солнечный день объектов, часть которых находится в тени, а часть ярко освещена. Это могут быть высокие здания на улицах городов, где первые этажи находятся в тени, а верхние ярко освещены солнцем. Если взять в ракурс все здание, то на фотографии его верхняя часть будет выглядеть белесо или вообще сливаться с небом, а нижние этажи выйдут угрюмо темными. В этом случае переключение камеры в режим HDR съемки поможет выровнять тона на фотографии до более-менее приемлемых качеств.
Или другой пример – фотографирование человека в комнате напротив ярко освещенного окна, когда в обычном режиме съемки человек на фото часто получается в виде невыраженного силуэта.
Еще один пример – это фотографирование с телефона в темное время суток освещенных объектов. Здесь при преобладании темных тонов освещенные участки на фотографии будут выглядеть размытыми светлыми пятнами. Включение HDR режима в этом случае поможет сделать снимок в приемлемом качестве.
HDR камера поможет в условиях ночной съемки, когда в условиях длительной экспозиции с рук неизбежно страдает резкость фотографии. Без надежной фиксации телефона размытость на фото может спасти HDR съемка, которая снимая серией, конечный снимок делает резче, чем снимок без HDR.
В пасмурный день, когда снимок выходит унылым и блеклым, режим HDR съемки поможет вытянуть цветопередачу, сделав ее более насыщенной.
В любом случае, когда есть возможность и время сравнить фото на месте, фотографируйте как в обычном режиме, так и в HDR. После этого сравните фото и выберите лучший вариант.
Заключение
В заключении надо сказать, что HDR в камере телефона не является панацеей от некачественных снимков, особенно учитывая тот факт, что алгоритм работы этого режима у разных производителей и даже среди разных моделей телефона у одного производителя работает по-разному — где то лучше, где то хуже. Кроме того, учтите, что режим HDR не подходит для фотографирования движущихся объектов, т.к. они будут размыты из-за серийной съемки и большего времени обработки фото
Если вы любитель мобильной фотографии, то применяя данный режим в различных условиях на своем телефоне, вы рано или поздно начнете чувствовать, когда возникает необходимость в HDR съемке. Удачи!
