Режим съемки hdr в камере

Видео максимального качества

Те, кто знает, что такое HDR, и хочет проявить себя в этой технологии, наверняка искали специальные устройства, которые способны «автоматически» снимать нужные кадры.

Однако стоит заметить, что камеры, которая делает снимки только в HDR, не существует. Обычно в устройствах или есть особый режим, или просто расширены возможности матрицы. Именно последней особенностью и обладают Sony HDR — видеокамеры, которые предназначены для создания видео максимального качества.

При помощи матрицы ClearVid CMOS, технологии x.v.Colour и оптимизатора динамического диапазона это устройство способно делать снимки и снимать видео с максимальной детализацией, без пересветов и тёмных участков. Однако стоит упомянуть тот факт, что для того, чтобы насладиться полноценной цветопередачей, необходимо просматривать фото и видео на экране High Definition. Поэтому, увы, это не HDR-видеокамера, но неплохой аппарат для скоростных видов спорта.

Линейка видеокамер Sony HDR создана как аналог знаменитых GO-Pro и отличается небольшими размерами и стабилизаторами изображения. Если ваша цель — устройство, способное работать «в движении», то прежде чем решиться на эту покупку, лучше почитать отзывы: Sony HDR имеет как приоритеты, так и слабые места.

Недорогие модели этой линейки — это действительно хорошие бюджетные варианты экшн-камер, однако (как отмечают покупатели), модели подороже уступают в качестве другим устройствам такой ценовой категории.

Важные аспекты человеческого зрения

Поскольку свои работы вы демонстрируете другим людям, вам будет небесполезным усвоить некоторые основные аспекты восприятия окружающего мира человеческим глазом.

Человеческое зрение работает не так, как наши фотокамеры. Все мы знаем, что наши глаза адаптируются к освещению: в темноте зрачки расширяются, а при ярком свете – сужаются. Обычно, этот процесс занимает достаточно продолжительное время (он вовсе не моментальный). Благодаря этому, без специальной подготовки, наши глаза могут охватить динамический диапазон в 10 стопов, а в целом нам доступен диапазон около 24 стопов.

Контраст

Все детали, доступные нашему зрению, базируются не на абсолютной насыщенности тона, а на основе контрастов контуров изображения. Человеческие глаза очень чувствительны даже к самым незначительным изменениям контрастности. Вот почему концепция контрастности столь важна.

Общий контраст

Общий контраст определяется перепадом яркости между самыми темными и самыми светлыми элементами изображения в целом. Такие инструменты, как Кривые (Curves) и Уровни (Levels) изменяют только общий контраст, поскольку все пиксели с одним уровнем яркости они обрабатывают одинаково.

В общем контрасте выделяют три основных области:

• Средние тона
• Света
• Тени

Совокупность контрастов этих трёх областей определяет общий контраст. Это означает, что если вы увеличите контрастность средних тонов (что бывает очень часто), вы потеряете общий контраст в области светов/теней при любом способе вывода изображения, зависящего от общего контраста (например, при печати на глянцевой бумаге).

Средние тона, как правило, отображают основной предмет съёмки. Если уменьшить контрастность области средних тонов, то ваше изображение будет блеклым. И, наоборот, при увеличении контрастности средних тонов, тени и света станут менее контрастными. Как вы увидите чуть ниже, изменение локального контраста может улучшить общее отображение вашей фотографии.

Локальный Контраст

Следующий пример поможет понять концепцию локального контраста.

Круги, расположенные друг напротив друга, в каждой  из строк имеют абсолютно идентичные уровни яркости. Но правый верхний круг выглядит намного ярче, чем тот, что слева. Почему? Наши глаза видят разницу между ним и окружающим его фоном. Правый выглядит ярче на тёмно-сером фоне, по сравнению с таким же кругом, размещённом на более светлом фоне. Для двух кругов же, расположенных ниже, верно обратное.

Для наших глаз абсолютная яркость представляет меньший интерес, чем её отношение к яркости близлежащих объектов.

Такие инструменты, как Заполняющий свет (FillLight) и Резкость (Sharpening) в Lightroom, и Тени/Света (Shadows/Highlights) в Photoshop действуют локально и не охватывают сразу все пиксели одинакового уровня яркости.

Dodge (Затемнить) и Burn (Осветлить) – классические инструменты для изменения локального контраста изображения. Dodge&Burn – это по-прежнему один из оптимальных методов улучшения изображения, потому, что наши собственные глаза, естественно, неплохо могут судить о том, как та или иная фотография будет выглядеть в глазах стороннего зрителя.

Отраслевые стандарты HDR

Существуют десятки или даже сотни наименований функций в сегодняшнем маркетинге телевизоров. В данной статье мы рассмотрим одну из них – HDR. Чтобы избежать неверных толкований, давайте пройдемся по терминам, которые используют маркетологи для продвижения телевизоров, поддерживающих данную функцию. Но, прежде, необходимо начать с отраслевых стандартных терминов, которые в некоторых случаях выглядят удивительно похожими.

HDR10

Это самый распространенный формат HDR на сегодня. Практически каждый телевизор с функцией HDR (а сегодня таковыми являются почти все телевизоры UHD) поддерживает его. Что касается контента, то в таком формате записаны диски Ultra HD Blu-ray и в нем вещают некоторые сервисы потокового видео.

HDR10 использует технологию «перцепционного квантизатора» SMPTE-ST.2084 (разработанную Dolby) со статичными данными стандарта ST.2086, не имеющих обязательного характера. Хотя имеется точное определение, как должны выглядеть такие метаданные, производители телевизоров и другие имеющие отношение к отрасли компании вольны делать с ними, что угодно. Некоторые вовсе игнорируют ST.2086 и используют собственные правила. 

PQ10

Это один из наименее известных форматов HDR. По сути, это HDR10 без метаданных. Другими словами, это стандарт «перцепционного квантизатора» (или PQ) SMPTE-ST.2084 с 10-битной цветностью. Сколько устройств поддерживают его, неизвестно, так как он практически не упоминается в технических характеристиках, но, в принципе, совместимость с HDR10 фактически означает и совместимость с PQ10, так как для обоих стандартов метаданные необязательны.

Dolby Vision

Разработанный компанией Dolby, это один из форматов HDR, использующих динамические метаданные, а именно ST-2094/10. Dolby Vision может быть 12-битной или 10-битной цветности в зависимости от способа передачи сигнала. Динамические метаданные означают, что параметры HDR могут меняться от сцены к сцене, а не оставаться все время статичными. Возможно, более важным является то, что, в отличие от HDR10, для Dolby Vision существует четкое предписание, как должны использоваться метаданные, что обеспечивает неизменно высокое качество изображения независимо от способа передачи материала.

HDR10+

Эта технология, разработанная Samsung с участием Panasonic, имеет целью добиться того же конечного результата, что и Dolby Vision, используя метаданные стандарта ST.2094/40. Она может быть не такой продвинутой, как технология Dolby Vision, зато использует намного меньше данных. Главным ее преимуществом является то, что альянс HDR10+ не взимает с лицензиатов платы за каждую копию продукта, использующего данный формат. Тем не менее, учитывая другие факторы, некоторые производители, как, например, LG и Sony, решили отказаться от него. 

HDR10+ считается улучшенным форматом, и несовместимые с ним устройства просто используют HDR10 для его декодирования. Аналогичные уровни есть и в Dolby Vision.

Компания Samsung хотела бы, чтобы мир воспринимал HDR10+ как открытый формат, но на самом деле это не так. И хотя лицензионные сборы за каждую копию продукта отсутствуют, лицензию на право использования HDR10+ все же необходимо приобрести, а далее платить членские взносы и придерживаться определенных ограничений, связанных с правами на интеллектуальную собственность. 

HLG

Hybrid Log Gamma – это технология, разработанная британской и японской вещательными компаниями BBC и NHK. Она не имеет ничего общего с «перцепционным квантизатором». Главным преимуществом HLG является то, что этот стандарт намного более совместим с существующими производственными процессами, чем PQ. Кроме того, один и тот же сигнал в таком формате может приниматься как телевизорами HDR, так и телевизорами SDR при условии, что в них используется широкая цветовая гамма, а точнее цветовое пространство Rec.2020. Этому требованию отвечают все телевизоры UHD, за исключением самых первых моделей 2014 года. 

HLG10 является более продвинутым вариантом HLG, использующим 10-битную глубину цвета и цветовое пространство Rec.2100.

Advanced HDR от Technicolor

Это семейство форматов HDR, разработанных Technicolor в сотрудничестве с Philips, которое первоначально называлось Prime Single, также основанное на PQ. Две главные версии называются SL-HDR1 и SL-HDR2 и используют SDR и HDR10 как основные слои, соответственно. Это редкие форматы, иногда использующиеся в студиях. Новая версия SL-HDR3, основанная на HLG, находится в разработке.

Отображение динамического диапазона. Сцена с низким ДД

Давайте, по традиции, сначала посмотрим на схему фотосъёмки сцены с низким ДД:

В рассматриваемом случае при помощи камеры мы можем охватить динамический диапазон сцены за 1 кадр. Незначительные потери деталей в области теней, как правило, не являются существенной проблемой.

Далее мы переносим этот захваченный тональный диапазон на устройство вывода изображения (которое, как правило, предлагает меньший динамический диапазон, чем ДД камеры)

Процесс отображение на этапе: фотокамера – устройство вывода, в основном, осуществляется с помощью тональных кривых (обычно, сжимающих света и тени). Вот основные инструменты, которые для этого используются:

• При конвертации RAW: отображение линейной тональности камеры через тональные кривые
• Инструменты Photoshop: Curvesи Levels
• Инструменты Dodge и Burn в Lightroom и Photoshop

Примечание: во времена плёночной фотографии. Негативы увеличивали и печатали на бумаге различных классов (или на универсальной). Различие классов фотобумаги заключалось в контрасте, который они могли воспроизвести. Это классический метод тонального отображения. Тональное отображение – может звучать, как что-то новое, но это далеко не так. Ведь только на заре фотографии схема отображения снимка выглядела: сцена – устройство вывода изображения. С тех пор последовательность остаётся неизменной:

Сцена > Захват изображения > Вывод изображения

Как включить HDR в камере смартфона

Для того, чтобы сделать снимок с помощью HDR, нет необходимости забираться глубоко в настройки камеры. Достаточно запустить системное приложение, выбрать выпадающее меню и нажать на иконку HDR.

В Google Play есть несколько приложений, которые расширяют функционал встроенного режима HDR. Самыми популярными и продуманными считаются Pro HDR Camera и Ultimate HDR Camera.

Pro HDR Camera

Данное приложение стоит 62 рубля, однако отсутствие бесплатной версии полностью оправдывается тонкими настройками режима HDR и высоким качеством готовых снимков. Утилита работает в ручном и автоматическом режиме. В первом случае пользователь сам настраивает участки, которые должны быть проэкспонированы, уточняет контраст, насыщенность, температуру и яркость.

Ключевые особенности приложения:

• Быстрая съемка в режиме HDR
• Встроенные подсказки для создания лучшего снимка
• Три скорости захвата изображения
• Продуманные алгоритм выравнивания изображения
• Многослойные наложения основных характеристик
• Встроенная галерея HDR снимков
• Возможность поделиться готовой фотографией в соцсетях и блогах.

Ultimate HDR Camera

Ultimate HDR Camera скачивается бесплатно, так что придется потерпеть встроенную рекламу. При этом утилита обладает весьма проработанным функционалом. При запуске Ultimate HDR Camera, оболочка приложения встраивается в управление камерой смартфона. Сделав снимок, пользователь может настроить основные параметры изображения:

• Уровень тени
• Уровень HDR
• Насыщенность
• Яркость

Приложение также содержит встроенную галерею, дает возможность установить таймер съемки, включить вспышку и переключиться на фронтальную камеру.

Ниже можно посмотреть пару примеров фотографий, сделанных с помощью Ultimate HDR Camera:

Selfie 1 FS520

4G LTEФронтальная камера:13 МПИКСЭкран: 5.2″ HD IPS 2.5DПроцессор: 1.25 ГГЦ QUAD COREОперационная система: Android 7.0RAM: 2 ГБFINGERPRINT

Cirrus 16 FS523

4G LTEЭкран: 5″ HD IPS 2.5D Операционная система: Android 7.0Процессор: 1.3 ГГц Quad coreRAM 1 ГБ Камера: 13 МпиксАккумулятор: 2400 мАчFINGERPRINT

Power Plus FHD FS554

Аккумулятор: 5000 мАч4G LTEЭкран: 5.5″ FHD IPS 2.5DПроцессор: 1.5 ГГц Quad coreОперационная система: Android 7.0RAM: 2 ГБКамера: 13 МпиксFINGERPRINT

История создания HDR+

Как же компания, никогда не занимавшаяся камерами, создала алгоритм, который творит чудеса, используя обычные, по меркам флагманов, камеры Nexus и Pixel?

Все началось в 2011 году, когда Себастьян Трун (Sebastian Thrun), глава компании Google X (теперь уже просто X), подыскивал камеру для очков дополненной реальности Google Glass. Массогабаритные требования предъявлялись очень жесткие. Размер матрицы камеры должен был быть еще меньше, чем в смартфонах, что крайне плохо сказывалось бы на динамическом диапазоне и приводило бы к появлению множества шумов на фотографии.

Выход оставался один — попытаться улучшить фотографию программно, с помощью алгоритмов. Эту задачу должен был решить Марк Левой (Marc Levoy), преподаватель факультета информатики Стэнфордского университета, эксперт в области вычислительной фотографии. Он занимался технологией захвата и обработки изображений на базе программного обеспечения.

Марк сформировал команду, известную как Gcam, которая занялась изучением метода Image Fusion (сплавление изображений), основанного на объединении серии снимков в один кадр. Фотографии, обработанные при помощи этого метода, получались более яркими и резкими, имели малое количество шумов. В 2013 году технология дебютировала в Google Glass, а затем, в этом же году, переименованная в HDR+, появилась в Nexus 5.

Еще один ночной снимок с Nexus 5

(Изображение в исходном качестве)

O настоящем HDR и не очень

HDR-видео — это не то, к чему привыкли любители приложения Google Camera. Нет здесь никакой склейки, никакого усреднения пикселей и попытки сжать широкий динамический диапазон (далее ДД) сцены в узкий ДД дисплея. Здесь сделаю акцент, что не формата файла, а именно дисплея. HDR-видео в первую очередь касается доставщика изображения, а, проще говоря, матрицы монитора, экрана смартфона или телевизора. Раньше параметром яркости и контрастности чаще интересовались профессионалы, работающие с изображением. Сегодня мимо параметра яркости, указываемого в описании современных дисплеев в нитах (единица измерения, также 1кд/м², кандела на квадратный метр), не проходит ни один уважающий себя пользователь. Каждое устройство с экраном имеет эту характеристику. А те, что поддерживают HDR, целых две: максимальную яркость и пиковую яркость.Максимальная яркость — яркость в нитах, какую способна выдать матрица по всей своей площади.Пиковая яркость — яркость в нитах, которую способна выдать матрица на ограниченном участке на короткий промежуток времени. Например, чтобы получить сертификацию VESA DisplayHDR1000, надо, чтобы пиковая яркость работала на минимум 10% от всей площади в течение 30 минут. Но это уже достаточно высокий стандарт.

Узнать подробней о VESA DisplayHDR. Сегодня не так много производителей стремятся владеть этой сертификацией. Поэтому требование 10% и 30 минут могут запросто не соблюдаться. Но мысль остается той же. Пиковая яркость должна работать хоть на какой-то площади и хоть какое-то время. В этом случае производитель сможет заявить о поддержке HDR.

Что можно сказать о HDR-видео точно и без прикрас — это самое настоящее HDR, которое существует сегодня. Потому что именно здесь речь идет о широком ДД, который будет передавать дисплей, который в будущем сможет даже ослепить (такой прием был применен в сериале «Очень странные дела»). В отличие от того HDR, к которому привыкли фотографы, где настоящий широкий ДД сцены сжимается до мизерного ДД, который предполагает формат JPG (создан он был для изображений в 6-7 стопов, адекватного контраста). Производители предлагали 10-битный HEIF, производители предлагали 10-битный HEIC, но что-то пошло не так, и в результате фотография отстает от видео на несколько шагов. Мне кажется уже пришло время, когда фотография должна стать 10-битной с по-настоящему широким ДД. Пора заканчивать с этими малоконтрастными плоскими фотографиями, создаваемыми приложениями типа Google Camera. И предлагаю прекратить сопровождать такие фотографии аббревиатурой HDR.

Так в чем же волшебство HDR-видео?

В чем был смысл придумывать такие сложности? В большинстве своем обычную яркость предметов может отобразить вполне реально любой более-менее современный экран яркостью 300 нит. Большая часть окружающих нас предметов, не освещенных каким-то особенно ярким светом, вмещаются в 200 нит. Но учитывая наше животное происхождение, природное любопытство и любовь ко всему яркому, создатели контента столкнулись с тем, что имеют проблемы с подачей более ярких поверхностей и бликов. Вы наверняка хоть раз в жизни наблюдали отражение солнечных бликов в журчащем ручейке, ярких солнечных зайчиков на стенах вашей комнаты. И они нас привлекают своей яркостью, они нам нравятся. 

Взглянем на HDR-видео, снятое Sony

Если ваше устройство поддерживает отображение HDR, то вы обязательно обратите внимание на то, насколько сильно преображается восприятие картинки от естественной передачи ярких бликов

Создатели контента хотели передавать нам все эти чувства через экран. Но одновременно с этой мыслью приходило понимание, что с актуальной максимальной яркостью бытовых мониторов и телевизоров ничего подобного не сделать. В результате было найдено компромиссное решение, чтобы матрицы не перегревались — дать возможность выдавать предельную яркость на небольших участках и на короткий срок. Этого стало достаточно, чтобы основную часть сцены уместить в 300 нит, а за пределами отображать красивые, яркие вспышки.

Еще одно интересное направление HDR — это попытка перенести яркость и контрастность реального мира в мир кино и телевидения (больше касается второго).

Яркость в нитах в реальной жизни

Вот пример изображения, на котором отмечены яркости в нитах в реальной жизни. Это то, к чему стремится HDR-видео. По указанным значениям понятно, что нам еще очень далеко до них. Тем не менее яркость дисплеев постоянно растет. А это значит, что HDR все ближе и ближе к свой цели. 

Крайне полезный ресурс для понимания яркостей и других аспектов мира HDR.

К уже сказанному, каждый отдельный стандарт преследует свои цели, о которых я напишу ниже. Современная поддержка HDR-видео включает в себя три самых популярных стандарта: HLG, DolbyVision и HDR10.

Что такое режим HDR

HDR расшифровывается как (High Dynamic Range), что означает изображения с высоким динамическим диапазоном. Прежде чем углубляться в режим HDR, мы должны понять, что это за динамический диапазон. Можно сказать, что это соотношение между максимальным и минимальным освещением на фотографии. Это означает, что фотография с динамическим диапазоном покажет достаточно деталей как в освещенных областях, так и в тех местах, где есть тень.

В режиме HDR камера делает несколько снимков подряд (от трех до пяти в зависимости от случая). Эти фотографии имеют различные экспозиции, и они будут объединены. Имея несколько изображений одной и той же сцены, мы получаем большее разнообразие в динамическом диапазоне. При объединении мы получаем изображение, которое позволяет нам оценить детали как теней, так и освещенных областей. То есть фотография будет иметь лучший динамический диапазон.

Режим HDR, включенный во многие телефоны Android, позаботится о том, чтобы получить лучшую экспозицию в каждой области сцены. Он подгонит идеальную фотографию для этих обстоятельств. Конечно, вы должны использовать режим HDR в нужное время. В противном случае могут быть получены результаты, которые не улучшат фотографию.

Но ведь мой iPhone снимает Dolby…

Теперь давайте вспомним, где мы слышали о стандарте Dolby Vision, касаемо смартфонов? Правильно! iPhone. Казалось бы, как круто, Dolby Vision в смартфоне! Но не тут-то было. Маркетинг снова нас увлек своей красивой болтовней. Каким образом получилось так, что в Dolby неожиданным образом смастерили новый стандарт, использующий гамма-кривую HLG, и подразумевающий 10 бит, для меня до сих пор остается загадкой. Но факт остается фактом: специально для Apple Dolby пошли на большие уступки. Что мы имеем в результате? Мы имеет стандарт HLG с возможностью вписывать динамические метаданные от Dolby. И чем дальше в лес, тем больше дров. Чтобы работать с динамическими метаданными от Dolby, колорист должен купить у Dolby не самую дешевую лицензию. У Apple такая лицензия есть, и их нативное приложение имеет возможность работать с этими метаданными. И всё. Все преимущества на этом кончаются, что в принципе вынуждает воспринимать Dolby Vision на смартфонах Apple как обычный HLG 10 бит у тех же Sony. Может быть Apple имеют какие-то далеко идущие планы на этот счет. Но пока что всё это выглядит как красивый маркетинг. Потому что мало того, что никто не имеет лицензий на редактирование метаданных, так еще и пользователей, способных это сделать корректно, надо поискать. Плюс приложений, способных работать с метаданными Dolby Vision, критически мало.Dolby Vision от Dolby — очень мощный стандарт видео, лучший, что есть сегодня.Dolby Vision от Apple — жалкое подобие, призванное популяризировать стандарт (все производители телевизоров кинулись его поддерживать), что тоже неплохо. Т.к. тру-колористы стандарт HLG не считают за HDR-стандарт, то и представленный Apple Dolby Vision не вызвал в них никакого восторга.

Версии формата HDR

В 2021 году международный рынок компьютерной техники предлагает большое количество телевизоров, поддерживающих формат HDR.  Чтобы расширить уже функциональные особенности, некоторые производители внесли нововведения.

HDR 10

HDR 10 один из самых распространенных вариантов. Главным достоинством считается впечатляющая 10-битная пропускная способность и открытый исходный код, позволяющий вносить собственные коррективы

Также стоит обратить внимание на расширенный цветовой охват. Данной технологией пользуется подавляющее количество компьютерной и мобильной техники

Dolby Vision

Данный формат отличается более детализированной и насыщенной картинкой. Подходит для видеоконтента с 12-битным кодированием. Главное достоинство – поддержка 70 миллиардов оттенков и использование динамических метаданных, что положительно влияет на изменение High Dynamic Range в каждом кадре видео. Стоит отметить, что данная технология используется в телевизорах высшего класса. Однако все модели южнокорейского производителя Samsung не поддерживают DV. Рассматриваемый контент можно найти на любой стриминговой платформе – Amazon, Apple, Netflix.

HDR 10+

Еще один впечатляющий формат, за производство которого отвечает компания Samsung. Главным достоинством считается поддержка 10-битного видеоконтента с использованием динамических метаданных. Отыскать фильмы с HDR 10+ можно на площадках HBO, Amazon и Netflix. Поддерживается в телевизорах Панасоник, Хайсенс и Самсунг.

HLG

Выступает в качестве единого сигнала для форматов High Dynamic Range и Standard Dynamic Range. Конечно, в плане качества HLG уступает предыдущим вариантам, однако данный формат подходит телевизорам со стандартной технологией отображения.

Когда стоит снимать с HDR?

Есть несколько случаев, когда фотосъемка получится особенно удачной:

• Портреты при солнечном свете. Если на лице будет слишком много света, то неизбежно появятся блики, тени и иные дефекты. При использовании этого режима все такие недостатки будут устранены, а лицо останется светлым и чистым.
• Пейзажи. Ландшафтная и портретная съемка смотрится особенно эффектно с HDR за счет максимальной детализации картинки.
• Сцены с задней подсветкой и недостаточной освещенностью. Воспользоваться режимом стоит, если на заднем фоне оказалось слишком много света либо фотография получилась чересчур темной.