High Dynamic Range Imaging , HDRI , eller helt enkelt HDR , är bildbehandlings- och videotekniker vars ljusstyrka överstiger kapaciteten hos standardtekniker.
Oftast används begreppet HDR i relation till anskaffning, lagring och bearbetning av bitmappsbilder . Den digitala teknik som används i stor utsträckning idag är historiskt baserad på 8-bitars heltalsformat för datarepresentation och bearbetning, vilket ger ett mycket smalt dynamiskt omfång , ofta kallat SDR ( Standard Dynamic Range ) eller LDR ( Low Dynamic Range ) . Som jämförelse är förhållandet mellan de ljusaste och de minst ljusa (men ännu inte svarta) färgerna för sRGB cirka 3 000:1, medan verkliga scener ofta har ljusstyrkeförhållanden på 1 000 000:1 eller mer, både i skuggorna och i I ljus, ögat kan (på grund av ljusets anpassning till ljusstyrkan) urskilja detaljer. Användningen av HDR-teknik gör att du kan arbeta med hela området av scenens ljusstyrka, vilket eliminerar historiska begränsningar.
HDR-tekniker har många praktiska tillämpningar, som att ta bilder och videor av naturliga scener med hög kontrast , lagra och bearbeta HDR-innehåll, skapa LDR-bilder från HDR-bilder och uppnå olika konstnärliga effekter med HDR-bilder.
Inom fotografering mäts det dynamiska omfånget ofta i antalet exponeringssteg , även kallat "steg" eller "stopp" (ofta förkortat nyligen EV, från engelska Exposure value - expopara ), det vill säga bas 2- logaritmen , mer sällan decimallogaritmen (betecknad bokstav D). 1 EV är lika med 0,3 D. En linjär notation används också, såsom 1000:1, vilket är lika med 3 D eller cirka 10 EV.
Det karakteristiska "dynamiska omfånget" är också inneboende i filformaten som används för att spela in fotografier . I det här fallet bestäms det av den datatyp som valts av författarna till formatet, baserat på de syften som formatet är avsett för. Till exempel definieras baslägets dynamiska intervall för JPEG-formatet av den 8-bitars gammakorrigerade sRGB - färgrepresentationsstandarden och är exakt 11,7 EV, men endast 8-9 EV av detta intervall är faktiskt tillämpligt. För Radiance HDR -formatet är det dynamiska omfånget 256 EV.
Termen "dynamiskt omfång" används ibland för att hänvisa till alla ljusstyrkaförhållande vid fotografering:
Ett antal författare använder andra, mer exotiska alternativ.
När man utvärderar egenskaperna hos det dynamiska området bör man med reservationer titta på antalet bitar som används för att registrera information i valfritt format eller kameramatris . Så en kamera ADC (10-, 12- eller 14-bitars) läser vanligtvis värden på en linjär skala. Filerna innehåller gammakorrigerade värden.
Till exempel är det dynamiska omfånget för en bild, representerat av 16-bitars halvprecisionstal , mycket större än det som representeras av 16-bitars heltal. Radiance HDR (32bpp RGBE-representation) har mycket mer dynamiskt omfång än 16-bitars TIFF (48bpp heltals-RGB).
En definition av dynamiskt omfång som används allmänt av CCD -tillverkare är förhållandet mellan den maximala signalen som tas emot från en sensor i starkt ljus och läsbruset från en bildsensor i frånvaro av ljus.
Nyare Nikon - kameror har ett HDR-fotograferingsläge för JPEG - filer. I det här läget tar kameran bilder av 2 bilder med olika exponeringar och limmar dem till en [1] .
Den fotografiska breddgraden hos moderna kameror och filmer räcker inte för att förmedla någon scen i omvärlden. Detta är särskilt märkbart när du fotograferar med färgreversibel film eller en kompakt digitalkamera , som ofta inte kan fånga ens ett ljust daglandskap om det finns föremål i skuggan (och ljusstyrkan för en nattscen med artificiell belysning och djupa skuggor kan nå upp till 20 EV).
Det vanliga sättet att komma runt problemet med dynamiskt omfång, som har använts framgångsrikt sedan fotograferingen som sådan, är korrigering av scenbelysning, vilket uppnås genom korrekt val av ögonblick och fotograferingsvinkel och artificiell belysning, samt att använda speciella kameradriftlägen. Till exempel, när scenen är ljus, kan utfyllnadsblixt användas för att markera skuggor, minska bildkontrasten och fotografering med blixt vid hög exponering kan jämna ut kontrasten i vissa scener som tagits i mörker. Men alla dessa metoder är inte alltid bekväma och tillämpliga, deras korrekta användning kräver en högre kvalifikation av fotografen.
Lösningen på problemet med otillräckligt dynamiskt omfång utan att ändra scen, belysning och vinkel uppnås på två sätt:
Båda vägarna kräver att man löser två problem:
Ett exempel på en bild skapad med HDR-teknik från fyra källor och källfoton för den visas nedan.
Tonmappning kan också användas för att bearbeta bilder med ett litet ljusstyrkeintervall för att förbättra den lokala kontrasten.
Ovanstående exempel visar användningen av HDR-metoder för att producera en bild som av betraktaren uppfattas som realistisk.
HDR-infångningstekniken kan också användas för video genom att ta flera bilder för varje bildruta i videon och kombinera dem. Qualcomm kallar detta "Computationnal HDR video capture". 2020 tillkännagav Qualcomm Snapdragon 888-processorn, som är kapabel till 4K-dator HDR-videoinspelning och HDR-video [2] . Xiaomi Mi 11 Ultra är också kapabel till datoriserad HDR-videoinspelning [3] .
-4 fot
-2 fot
+2 stopp
+4 hållplatser
Minskar kontrast
Lokal tonmappning
naturligt resultat
| exponeringsmätning | |
|---|---|
| Exponeringsmätningsvillkor | |
| Manuell exponeringskontroll |
|
| Automatisk exponeringskontroll | |
| Blixtmätningsstandarder | |