Multimedija Milo Stojmenovi High Dynamic Range HDR Slike

Multimedija Miloš Stojmenović High Dynamic Range - HDR Slike

Pregled • • • Dinamičan Opseg svetlosti Preduslovi za HDR Softverski Alati Sastavljanje HDR Algoritmi

Dinamičan Opseg svetlosti • Dinamični opseg se meri u broju EV-a (Exposure Values) – Drugim rečima F-stopovi • Svaki dodatni nivo EV-a duplira količinu svetlosti na slici • Što je manji broj, to je veći otvor blende, i veća količina svetlosti ulazi u objektiv Aparat Stopovi kontrast LCD 9. 5 700: 1 (250: 1 – 1750: 1) Negative film (Kodak Vision 3) 13 8000: 01: 00 Oko (statična slika) 10 -14 1000: 1 – 15000: 1 Kvalitetan DSLR aparat 14. 8 28500: 1 Oko (dinamična slika) 20 1000000: 1

Postizanje Različitih Ekspozicija • Shutter speed (brzina zatvarača) – Opseg: 1/4000 sekundi do 30 sec – Za: pouzdan, linearan – Protiv: povremeno rezultira granulacijom ili šumom za dugačke ekspozicije • Duže ekspozicije dozvoljavaju većoj količini svetlosti da dođe do senzora

Aperature – Otvor Blende • Otvori blende u foto aparatu

Postizanje Različitih Ekspozicija • Aperture (Otvor Blende) – Opseg: ~f/1. 2 to f/22 – Za: Korisni kada nema drugih opcija – Protiv: Promeni dubinu vidnog polja (Depth of Field: DOF)

Postizanje Različitih Ekspozicija • ISO: osetljivost senzora foto aparata na svetlost – Opseg: ~100 do 25600 – Za: Korisni kada nema drugih opcija – Protiv: Kada nam baš treba, postaje neupotrebljiv zbog šuma

Trougao Ekspozicije

Postizanje Različitih Ekspozicija • Neutral density (ND) filter – Opseg: do 4 gustina (svaki put se duplo manje svetlosti propusti kroz filter) & filteri mogu da se kombinuju – Za: Radi sa/bez blica – Protiv: Nije kompletno neutralan, jer pomera boje

Dinamičan Opseg svetlosti • Podesi se aparat na Av Mode (Canon Aperature Value) gde se određuje otvor blende • Podesi se broj ekspozicija • Tipično se podešava i vreme čekanja pre početka slikanja jer fotograf ne treba da dodiruje aparat tokom slikanja

Preduslovi za HDR • Aparat ne sme da mrda između ekspozicija – Koristiti stativ • Bolji aparati mogu da se podese da automatski okinu sve željene ekspozicije redom (auto bracketing) • Što manje pokreta u kadru jer spajanje sa pokretom stvara duhove (sledeći slajd) • Morate izabrati softver za spajanje ekspozicija

Preduslovi za HDR

Softverski Alati • Mobilni telefon I neki foto aparati – Ima ugrađeni softver za automatsko sastavljanje HDR slika • Postoje I drugi softverski paketi za HDR spajanje: Adobe Photoshop Luminance HDR Aurora HDR Magic. Raw Dynamic Photo HDR Oloneo Photo. Engine HDR Efex Pro Photomatix Pro HDR Photo. Studio PTGui

Sastavljanje HDR • Spajanje raznih ekspozicija – Tipično 3 – 5 – Obična eskpozicija, duplo više i duplo manje svetlosti

Sastavljanje HDR

Sastavljanje HDR • Ideja spajanja vise ekspozicija prvi put pokušana 1850: Gustave Le Gray • 1996 uvedeni foto senzori u komercijalnim aparatima

Sastavljanje HDR • 1997 Paul Debevec doprineo polju HDRa video renderingu – FIAT LUX (Let there be light) • 2005 Photoshop CS 2 ubacuje HDR spajanje slika kao standardnu opciju sofvera

Sastavljanje HDR • 2007: Prva HDR fotografija okačena u muzeju Smithsonian, Trey Ratcliff

Stuck. In. Customs. com • Nudi foto galeriju od preko 1200 HDR slika

Stuck. In. Customs. com

Algoritmi • Ne postoji jedinstven način da se napravi HDR fotografija • Tipičan algoritam pokušava da uzme prosečnu vrednost svakog piksela od svih ekspozicija – Da pogodi ‘realnu’ boju • Ne radi uvek savršeno jer vrednosti mogu da variraju puno zbog šuma na slici – Vrši se korekcija, pa peglanje šuma

HDR Problem • Primer slike na platnu • Tipična slika (ulje na platnu) može da postigne kontrast 1: 20 do 1: 50 – Crna boja je 20 do 50 puta svetlija od bele

HDR Problem • Opseg iluminacije oko nas ima broj različitih nivoa svetlosti jednak 10 do 12 redova veličine – 1012 ≈ 1, 000, 000 nivoa svetlosti • Negativi/senzori mogu da snime 2 -4 redova veličine nivoa svetlosti

HDR Problem • Kako da se upari ograničen kontrast na slici sa relativno neograničenim u realnoj sceni? • Kako da se sačuvaju detalji na slici u toku ove operacije?

Slike sa I bez visokog opsega svetlosti

Cilj HDR • Za dati ulaz (5 ekspozicija): • Spojimo ih da dobijemo sliku sa najrealnijom reprezentacijom svetlosti na sceni

Spajanje fotografija sa više ekspozicija

Debevec & Malik 1997 • Za datih N fotografija u različitim ekspozicijama, nađite realnu (HDR) boju za svaki piksel • Svedite svetlo iz realnog okruženja (dnevna svetlost) u mnogo manji opseg (film, negativ ili senzor aparata) • Ovde opisujemo originalni Debevecov algoritam – http: //www. pauldebevec. com/Research/HDR/

Response Curve (Veza boja I svetlosti) • ‘Kriva preslikavanja’ ili ‘response curve’ pokazuje vezu između količine snimljene svetlosti i boje piksela za dati digitalni foto aparat

Response Curve (Veza boja I svetlosti) • Za svaki frame (kadar) – Ako nije totalno crna boja I nije totalno bela, pretvori u apsolutnu vrednost na sceni (luminance) • – Uzima se prosečna vrednost piksela u više ekspozicija

Kalibrisanje ‘Response’ Krive • Vrednost piksela = f(Ekspozicije) – Ekspozicija = broj svetlosnih čestica (fotona) na slici • Ekspozicija = količina date frekvenicje boje po datoj površini × Δt

Kalibrisanje ‘Response’ Krive • Aproksimira se nelinearna kriva koja najbolje paše podacima • Služi da se pogodi prava boja

Response Kriva • Ulazna boja piksela se lako pretvori u pravu vrednost

Primer • 5 -7 uzornih slika iste scene, postepeno povećavajući ekspoziciju

Primer