High dynamic range imaging
High Dynamic Range Imaging (skratka HDRI) je technológia používaná v počítačovej grafike, ktorá umožňuje v reprezentácii obrázka ukladať nielen jeho farebné spektrum, ale aj luminiscenciu, čiže jas. HDRI využíva vysoké dynamické rozlíšenie (High dynamic range - HDR) na rozdiel od nízkeho alebo štandardného rozlíšenia. Dva hlavné typy HDRI sú počítačovo vykresľované obrázky, ktoré sú výsledkom zlúčenia viacerých fotografií s nízkym alebo štandardným dynamickým rozsahom. Druhou možnosťou ako získať získať HDR je pomocou špeciálnych snímačov obrazu, ako je napríklad oversampled binary image sensor.
Dynamický rozsah
Dynamický rozsah scény (záberu), z angl. dynamic range, je pomer medzi jej najjasnejším a najtmavším miestom. Dynamický rozsah obrázka je pomer jeho najvyššej a najnižšej tónovej hodnoty. Pre zobrazovacie zariadenie (monitor) je to pomer najnižšej a najvyššej intenzity emitovanej zariadením. V prípade fotoaparátu je to pomer nasýtenia k šumu.
Bežný monitor používa na zobrazenie veľmi nepraktický RGB model, v ktorom je každý pixel reprezentovaný 24 bitmi, ôsmimi na každý kanál (červený, zelený a modrý). Dynamický rozsah takéhoto klasického RGB obrázka je teda pomer medzi najtmavším zobraziteľným pixelom a najsvetlejším, čiže 28 = 256:1. V prírode je bežné pozorovať scénu, ktorá ma dynamický rozsah 100 000:1.
Problém nastáva už pri zachytení takejto scény fotoaparátom. Fotograf sa musí rozhodnúť, či zachytí svetlejšiu časť (v tom prípade budú tmavšie časti scény na fotografii čierne, podexponované), alebo tmavšiu časť (v tom prípade budú svetlejšie časti scény na fotografii biele, preexponované) Dynamický rozsah čiernobieleho filmu je približne 600:1, farebný film má dynamický rozsah oveľa menší.
Použitie
- Všetky komplexné iluminačné techniky
- Film (Kino ma dynamický rozsah 1:1 000 až 1:10 000)
- Digitálne fotoaparáty
- Skenovanie z družíc
- Simulácia ľudského videnia
- Virtuálna realita
- Počítačové hry
História
História začína pokusmi zachytiť scénu na papier, či už maliarom, alebo fotografom. Ako bolo spomenuté, ten sa musí rozhodnúť, čomu zo scény dá prednosť. Je viacero techník ako toho docieliť. Napríklad použitím rôznych filtrov alebo vyhotovením viacerých snímok s rôznou expozíciou a ich spojením do jedného (to je tiež jedna z techník získania HDRI).
Za zakladateľa HDRImagingu sa považuje Gregory Ward Larson. Dnes pracuje ako nezávislý konzultant v Kalifornii v Spojených Štátoch. Študoval na univerzitách v Berkeley a San Franciscu. Bol výskumníkom v Lawrence Berkeley National Laboratory, pracoval v Silicon Graphics, Inc., a inde. Publikoval množstvo kníh o HDRI, jedna z posledných bola: Reinhard, Erik, G. Ward, S. Pattanaik, P. Debevec, High Dynamic Range Imaging: Acquisition, Display, and Image-Based Lighting, Morgan Kaufmann Publishers, San Francisco, 2005.
Použitie HDRI v počítačovej grafike bolo spopularizované prácou Paul-a Debevec-a, toho času pracujúcom na University of Southern California. Rovnako ako Ward Larson, aj Debevec študoval na Berkeley. Zaujímal sa aj o fotogrametriu, čo je vlastne získanie 3D-obrazu (modelu) z 2D fotografií zachycujúcich objekt z rôznych uhlov. Debevec vyrobil zariadenia umožňujúce komplexné zachytenie jasu scény. Publikoval množstvo materiálov o HDRI, väčšinou spolu s Ward Larsonom.
Externé odkazy
- Ukážky HDR fotografií http://abphoto.pansophia.sk
Softvérová podpora
- HDRShop - interaktívne prostredie z grafickým užívateľským rozhraním na zobrazovanie, vytváranie a manipuláciu z HDRI (High-Dynamic Range images).
- HDRView - jednoduchý HDRI prehliadač pre windows. Umožňuje zobraziť zmenu expozície, zväčšenia, posunu, rotácie, zrkadlenia, a export do BMP súboru z nízkym rozsahom dynamiky.