HDR suli 1 - Mi is az a HDR fényképezés?

Immár több mint egy éve foglalkozom hobbiszinten a HDR fényképezéssel, mely során rengeteg fényképet készítettem a legkülönbözőbb körülmények közt próbálgatva ezt a fényképezési technikát. Többen érdeklődtek is nálam, hogy kicsit részletezhetném a kellékeket, lépéseket ilyen fényképek készítéséhez. Mivel a HDR fényképezés egy meglehetősen tág témakör, ezért az elkövetkező hetekben több részben és különböző nézőpontok felől megvilágítva fogom megfogalmazni az eddig felhalmozott tapasztalataimat. Kezdjük is most a legalapvetőbb kérdéssel: Mi is az a HDR fényképezés?

Analóg és digitális fényképezőgépeknél gyakran szembesülünk azzal a ténnyel, hogy a szemünkkel mást látunk, mint ami végül a képre kerül, vagy amit a monitoron észlelünk. Ilyen problémák legtöbbször akkor merülnek fel, amikor az éjszakai világítás, vagy egy beeső ill. belső fénnyel rendelkező belső tér hangulatát próbáljuk megörökíteni, s persze olyan fényképeknél, melyen látható a Nap vagy a Hold is. A fényképezőgépünk egyszerűen képtelen egyszerre befogadni az erőteljes fényeket és a sötétebb felületek rajzolatait. Az eredménynél általában ún. kiégett vagy túl sötét foltokkal kell megbirkóznunk, melyeknél nem látszik semmiféle mintázat. Számítógéppel még valamelyest rekonstruálható az ilyen foltok mögött rejlő információ, de a kiégéstől függően több vagy kevesebb adat egyszerűen reprodukálhatatlan - azaz megmarad a fehér ill. sötét folt. De miért? Szemünkkel nézve minden rajzolatot, domborulatot teljesen jól látunk, sőt még a város felett ragyogó telihold arcát is ki tudtuk venni. Miért nem képes a fényképezőnk ezt ugyanígy megörökíteni?

3 expozíciós HDR felvétel tavasszal a würzburgi rezidencia kertjében. A felvételek kézből, Nappal szemben készültek mindenféle reflektor vagy egyéb segédeszköz nélkül. Az erős fény miatt a középső eredeti fényképen jól látható, hogy az ég túl világos, míg a virágok színei szürkék a fényképezőgép felé vetett árnyéktól. Az eget a túl sötét fényképből (bal felső sarok) lehetett rekonstruálni, míg a virágok élénk színét a túl világos expozícióból (bal alsó sarok). A tonemapping (ld. lentebb) utáni eredmény a jobb oldali képen látható.

Nos, ezért a természet felelős, ugyanis szemünkkel sokkal jobban tudunk alkalmazkodni az aktuális fény- és kontrasztviszonyokhoz, valamint jóval nagyobb kontrasztot vagyunk képesek befogadni és feldolgozni, mint fényképezőgépekkel vagy monitorokkal. Ez előny és hátrány is egyben. Előny annyiban, hogy nem vakulunk meg egy Napunkat is ábrázoló tájképtől, ha monitorunkon nézzük, hisz a képernyőnk képtelen a Napunk fényerejét reprodukálni. Annyiban viszont hátrány, hogy így nagy kontraszttal rendelkező jeleneteket nem tudunk egyetlen fényképpel valósághűen megörökíteni. Eleve maguk a képfájlok (jpg, bmp stb.) sem képesek felépítésük és szabványaik miatt elmenteni a valósághű fényspektrumot. A kontrasztot a fényerők arányaként szokták megadni, mely jól mutatja a formátumok korlátozottságait. Egy fényes nappal délidőben 1.000.000 : 1 vagy nagyobb kontraszt is lehetséges. Szemünk 10.000 : 1 arányú kontraszt befogadására képes alkalmazkodás nélkül. Bmp vagy jpg-fájloknál színenként ill. csatornánként (piros, zöld, kék ill. YUV) 256-féle értéket lehet elmenteni, amivel 255 : 1 arányú kontrasztot tudunk csak archiválni.

Ezt a korlátozást próbálja kikerülni a HDR fényképezési technika, melynek a neve is a nagy kontrasztokra utal (HDR(I) = High Dynamic Range (Image)). Maga az eljárás viszonylag egyszerű: mivel egy fényképpel nem tudja a fényképezőgép befogni a fényerősségek teljes spektrumát, ezért 3 vagy több képből (expozícióból) álló sorozatot készítünk. Ezek közül egy hagyományos felvétel, a többi pedig túl sötét és túl világos fénykép. A túl sötét kép(ek)en megkapjuk a fényes foltok mögött rejlő mintázatokat, míg a túl világos kép(ek)en a sötét foltok mögötti textúrákat tudjuk elmenteni. Később már csak annyi a dolgunk, hogy a képsorozat felvételeit egyetlen képpé rakjuk össze. Mivel hagyományos monitorokon nem lehet ezt a teljes kontrasztot megjeleníteni, ezért a HDR képünket különböző módszerekkel a megjeleníthető tartományba kell lekonvertálnunk - azaz a HDR képből egy LDR (= Low Dynamic Range) képet kell készítenünk az ún. tonemapping vagy exposure blending folyamattal. Ennél a lépésnél a hagyományos, a túl világos és a túl sötét felvételekből összerakosgatjuk az információt egy képpé, mellyel megközelíthetjük a valódi vizuális élményt és hangulatot, vagy akár szürrealista műveket is alkothatunk.

3 expozíciós HDR felvétel ősszel a pommersfeldeni kastély udvarában. A felvételek kézből, Nappal szemben készültek mindenféle reflektor vagy egyéb segédeszköz nélkül. A középső eredeti felvételen jól látható a menthetetlenül kiégett folt a rendkívül erős fényerejű Nap körül. Az ég kitűnően rekonstruálható a túl sötét felvételből, míg az épület színe és textúrája a túl világos képből - az eredmény a jobboldali képen látható.

Néha hallani azt is, hogy HDR fényképekhez elég egyetlen fénykép is, s azt számítógépen kivilágosíthatjuk ill. besötétíthetjük, majd tonemappinggel összerakhatjuk. Némelyik mai tükörreflexes fényképezőgépnél ez részben megoldható, ha a kamera belső formátumában elmentett fényképeket többszörösen, különbözően olvassuk ki. Jpg-ként elmentett képeknél ez lehetetlen, mivel ezek a képek már monitoron megjeleníthető tartományba le lettek konvertálva. Viszont ha kiégett vagy túl sötét foltokat találunk képünkön, azokat soha nem fogjuk tudni rekonstruálni egyetlen felvételből. Ezzel ellentétben HDR-nél valódi világos és sötét felvételek állnak rendelkezésünkre, melyek tartalmazzák a hagyományos felvételen látható kiégett és túl sötét foltok mögötti minta/textúra-információt, ami ezáltal rekonstruálható.

További HDR suli fejezetek:

• Kellékek és programok HDR fényképezéshez
• HDR beltéri felvételek
• HDR táj- és épületfelvételek
• HDR Nap és Hold
• HDR panorámák