Pages

Sunday, November 30, 2008

Πειραματισμοί με HDR φωτογραφίες

Πρώτη φορά άκουσα για HDR (High Dynamic Range) φωτογραφίες πριν από 2.5 χρόνια περίπου από τον Κωστή στο Σπιτάκι (ασχολείται αρκετά με τη φωτογραφία και το ψάχνει λίγο παραπάνω). Είναι βασικά μία τεχνική που λύνει το πρόβλημα που έχουν σχεδόν όλες οι ψηφιακές φωτογραφικές σήμερα, το ότι δεν μπορούν να καταγράψουν ταυτόχρονα όλες τις διακυμάνσεις φωτεινότητας σε μια σκηνή.

Μπορεί το ανθρώπινο μάτι όταν είμαστε μέσα σε ένα σκοτεινό δωμάτιο να βλέπει και το εσωτερικό του δωματίου αλλά και το φωτεινό εξωτερικό (που έχει μέχρι και 100,000 φορές περισσότερο φως), αλλά μια απλή φωτογραφική δεν μπορεί να το κάνει. Αν έχετε δοκιμάσει να τραβήξετε ποτέ τέτοια φωτογραφία (που σίγουρα θα το έχετε κάνει), τότε ή θα βγει το δωμάτιο σωστό και ο εξωτερικός χώρος θα είναι λευκός, ή θα φαίνονται οι λεπτομέρειες έξω αλλά το δωμάτιο θα βγει σκοτεινό. Ή για παράδειγμα ή παρακάτω φώτο, όπου λόγω των σχετικά σκοτεινών θάμνων μπροστά, ο ουρανός έχει βγει λευκός αντί για γαλάζιος!



Το εύρος φωτεινότητας που μπορούν να καλύψουν οι φωτογραφικές είναι το dynamic range, και είναι αρκετά μικρό για τις μοντέρνες μηχανές. Υπάρχουν διάφοροι λόγοι γιατί συμβαίνει αυτό, όπως για παράδειγμα ότι οι jpeg φωτογραφίες αποθηκεύουν 8 bit φωτεινότητας ανά χρώμα, ή 256 διαφορετικές τιμές μόνο, όταν το ανθρώπινο μάτι μπορεί να δει χιλιάδες.

Αυτό το πρόβλημα λύνεται με το να τραβήξουμε την ίδια ακριβώς φωτογραφία περισσότερες από μία φορές, με διαφορετικά exposures. Δηλαδή τραβάμε μια φωτογραφία όπου να φαίνονται τα σκοτεινά σημεία της εικόνας, μετά μια ακόμα που να φαίνονται τα φωτεινά σημεία της εικόνας, όσες φορές μας αρέσει.

Στη συνέχεια υπάρχουν ειδικά προγράμματα (Photoshop CS2 και μετά, ή το αγαπημένο μου Photomatix), τα οποία παίρνουν όλες τις φωτογραφίες με διαφορετικά exposures και φτιάχνουν μία HDR φώτο. Οι συγκεκριμένες φώτο έχουν βάθος 32bit και χωράνε όλη τη δυνατή πληροφορία για τη φωτεινότητα.

(Δυστυχώς τις αυθεντικές HDR φώτο δεν μπορούμε να τις δούμε σε οθόνες υπολογιστών σωστά μια και αυτές επίσης έχουν πολύ μικρό dynamic range! Για αυτό και γίνεται μια έξτρα επεξεργασία ονόματι tonal mapping που φιλτράρει κατάλληλα την πληροφορία ώστε μα χωρέσει στα 8bit μιας απλής jpeg).

Για παράδειγμα, ιδού μερικές φωτογραφίες τραβηγμένες με διαφορετικά exposures από μια απλή κάμερα:



Και ιδού το τελικό αποτέλεσμα που συνδιάζει όλες τις πληροφορίες και δημιουργεί μια τέλεια φωτογραφία όπου τόσο τα σκοτεινά σημεία όσο και τα φωτεινά φαίνονται άψογα:



Η τεχνική αυτή κοντεύει να αποκτήσει διαστάσεις τέχνης καθώς αναλόγως πως θα ρυθμίσει κανείς τα φίλτρα επεξεργασίας μπορεί να πάρει πολύ περίεργα αποτελέσματα όπως το παρακάτω (και άλλες εδώ), που αγγίζουν τα όρια του ψεύτικου (αλλά και πανέμορφου):



Μέχρι τώρα δεν είχα μπει στο χορό (δείτε απλώς τα εκατοντάδες group στο Flickr), κυρίως επειδή νόμιζα ότι δεν είχα την γνώση να τα καταφέρω με τη μηχανή μου (Canon S2). Τελικά τα χέρια μου λύθηκαν αφού εγκατέστησα το CHDK.

To CHDK είναι ένα software που έχει γραφτεί για Canon μηχανές και κάθεται πάνω από αυτό της Canon, αυξάνοντας τις δυνατότητες της μηχανής (πχ εμφανίζει % της μπαταρίας που απομένει, ζωντανό ιστόγραμμα, παιχνίδια, τρελλά settings και πάρα πολλά άλλα). Είναι MUST για όσους έχουν Canon, δωρεάν και εντελώς reversable. Ενώ λοιπόν έπαιζα μαζί του σαν μικρό παιδί για να δω τις νέες δυνατότητες (εμφανίζει μέχρι και τη θερμοκρασία στην οθόνη - να μη σχολιάσω για το φακό...), είδα ότι έχει ένα mode που σου επιτρέπει με ένα πάτημα του κουμπιού να τραβήξει αυτόματα πολλές φωτογραφίες με διαφορετικά exposures - ιδανικό για HDR φυσικά, και πανεύκολο στη χρήση.

Για να μην τα πολυλογώ, σας παραθέτω τις πρώτες δοκιμές που έκανα από το μπαλκόνι μου όπου φαίνονται πρώτα μια σκοτεινή φωτογραφία, στη συνέχεια μια φωτεινή, και τέλος η HDR εκδοχή τους.







Τώρα που το έμαθα λίγο θα ασχοληθώ παραπάνω τις επόμενες μέρες. Κλείνοντας, να σημειώσω απλώς πως ο κυρίως αλγόριθμος για το HDR παρουσιάστηκε το 1997 από τον Paul Debevec. Είναι ο ίδιος τύπος του οποίου η δουλειά στο διδακτορικό του ήταν το περίφημο κλιπάκι Campanile, πάνω στο οποίο βασίστηκαν οι σκηνές "bullet-time" του Matrix (το mov βίντεο απευθείας εδώ).

Categories