Что такое hdr в камере телефона

История создания HDR+

История создания алгоритма творящего чудеса использующего обычные камеры Nexus и Pixel началась в 2011 году, когда глава компании Google X Себастьян Трун (Sebastian Thrun) решил подыскать камеру для очков дополненной реальности Google Glass. Он предъявлял очень жесткие требования к массе и габаритам. Размер матрицы камеры необходимо было сделать еще меньше, чем в смартфоне, что привело бы к появлению большого количества шумов на снимке. Поэтому было решено попробовать улучшить качество фотографии с помощью алгоритмов. Этим и занялся преподаватель факультета информатики Стэнфордского университета, эксперт в области вычислительной фотографии Марк Левой (Marc Levoy), который занимался технологией захвата и обработки изображений на базе программного обеспечения.

Команда Gcam, под управлением М. Левой, занялась изучением метода объединения нескольких снимков в один кадр (Image Fusion). Качество фотографий обработанных при помощи этого метода заметно улучшилось. Они становились более яркими и четкими, а количество шумов заметно уменьшалось.

Эта технология дебютировала в 2013 году в Google Glass. Затем, переименованная в HDR+, в этом же году появилась и в Nexus 5.

Еще один ночной снимок с Nexus 5

HDR в мобильных устройствах

В мобильных устройствах технология HDR тоже нацелена на то, чтобы визуальный контент был более детализированным и ярким, но в полной мере ощущения, как при просмотре видео на 65-дюймовом экране телевизора, пользователь не получит. Однако и на небольших дисплеях хорошо заметны улучшенная цветопередача, высокая детализация в солнечных и плохо освещённых сценах, отсутствие засветов.

Современные смартфоны (правда, их пока немного) поддерживают форматы HDR10 и Dolby Vision, но появился и новый стандарт именно для мобильных устройств Mobile HDR Premium — его разработала в начале этого года компания Ultra HD Alliance. Стандарт подразумевает, что аппарат должен иметь разрешение экрана от 60 пикселей на градус, поддерживать 10-битное видео, обладать динамическим диапазоном от 0,005 до 540 кд/м2 и охватывать до 90% цветовой гаммы DCI/P3. Контент, работающий по этому стандарту, будет отмечаться соответствующим значком.

Некоторые со скептицизмом относятся к HDR на маленьких экранах: считается, что не всегда можно оценить все преимущества дисплея смартфона с широким динамическим диапазоном, особенно если речь идёт об OLED матрице. Ведь со смартфоном мы не сидим на одном месте, как это происходит обычно при просмотре телевизора, а передвигаемся — изменяется освещение, углы обзора. Также на дисплее может автоматически меняться яркость в зависимости от условий освещения. Однако производители уверяют: эти особенности учитываются ПО и аппаратной начинкой — пользователю гарантируется наилучшее визуальное восприятие. Ну и в нормальных условиях мы обычно смотрим видео-контент на смартфоне под прямым углом, поэтому и недостаток, связанный со сменой углов обзора, можно назвать несущественным.

Ещё одна претензия заключается в том, что высокая пиковая яркость требует повышенного расхода аккумулятора. Но на деле среднестатистический аппарат надо ставить на зарядку каждый вечер, и снижение автономности заметно, если вы смотрите HDR контент в режиме нон-стоп. К тому же топовые модели обычно оснащают технологией быстрой зарядки.

Скорее всего, HDR в смартфонах станет стандартом для флагманов в ближайшее время. Во всяком случае, перспективы у технологии хорошие: в отличие от мало кому нужного сейчас 3D, HDR даёт реальные преимущества в плане качества картинки. Да и тенденция к увеличению стриминговых сервисов, которые поддерживают HDR, явно наметилась.

Когда стоит HDR?

Нет однозначного решения по поводу того, когда лучше использовать ХДР, а когда нет. Нужно исходить из того, чего вы хотите добиться с помощью фотографии. Тем не менее можно дать несколько общих советов относительно тех случаев, когда можно полагаться на HDR, чтобы получить более качественные изображения.

Пейзажи

Освещение является наиболее важным условием получения хорошей фотографии, но на улице из-за солнечного света контрастность может получиться слишком большой. Вот здесь и нужен HDR. Он поможет уравновесить эти несоответствия. Зон ярко-белого или черного цвета на фото будет меньше.

Слабоосвещенные сцены с подсветкой

Если ваша фотография слишком темная или на ней есть очень темные участки, можно использовать HDR для повышения общего уровня яркости. Однако особых чудес тоже ждать не стоит. Если в определенной ситуации света нет, то ХДР его создать не сможет, но поскольку этот режим работает на основе алгоритма съемки самых светлых и самых темных зон изображения и их последующего объединения. Вот этот способ может помочь значительно улучшить снимок.

HDR: The basics

What do you need for HDR TV?

Before we go any further, let’s set the stage. To experience HDR on a TV, you need at least two things: A TV that supports one or more HDR formats and the actual content that is produced using one (or more) of those HDR formats. A third, optional part, is a playback device like an Ultra HD Blu-ray player or media streamer that is HDR-compatible.

We say optional because most HDR TVs are also smart TVs, which means they already have apps for services like Netflix and Amazon Prime Video. If you’ve got an HDR TV and that TV can stream HDR content from your favorite streaming service, then that’s all you really need.

Are all HDR TVs equal?

No, not by a long shot. You’ll find HDR TVs at tons of different prices and sizes, and picture quality can vary dramatically. A gorgeous 4K HDR stream of Star Wars: The Empire Strikes Back from Disney+ simply won’t look as good on a $500 55-inch 4K HDR LED TV as it will on a 55-inch 4K HDR OLED TV or QLED TV. Think of it like high-octane gasoline: You can put that same fuel in a Hyundai or a Ferrari, but what the Hyundai does with that fuel is nothing like what the Ferrari can do with it. A high-quality HDR TV will make HDR content look its best.

So what’s so special about HDR anyway?

Dan Baker/Digital Trends

HDR content (when viewed on a high-quality HDR TV) looks better than standard dynamic range (SDR) content because it is brighter and more colorful. You don’t realize it until you see it next to HDR, but SDR content — the kind we’ve been watching for decades on TV, DVD, Blu-ray or via streaming services — isn’t all that vibrant. HDR ramps up all of the elements we can see so that they’re more lifelike, or at least more like the kind of images you’d seen in a movie theater.

After you’ve watched HDR content, going back to SDR can feel dull and lifeless.

Better brightness, better contrast

HDR increases the contrast of any given on-screen image by increasing brightness. Contrast is the difference between the brightest whites and darkest blacks a TV can display. It’s typically measured as a ratio, e.g. 1:2,000,000, which in this case would mean that that TV is capable of displaying a bright area that is 2,000,000 times brighter than its correspondingly darkest area.

By increasing the maximum amount of nits for a given image, HDR TVs are capable of a higher contrast ratio. LED TVs in particular benefit from this increased brightness, as they can’t show blacks as deep and dark as OLED TVs, so they need to get brighter to achieve the same or better contrast ratios. For more on the differences between OLED and LED TVs, check out our full explainer.

As an aside, if you ever see a TV (usually an OLED TV) market itself with words “infinite contrast,” that’s a clever way of saying that if the darkest part of the image is perfect black, then technically speaking, the brightest part of the image is infinitely brighter, even if it’s not really very bright at all. Whether you buy into this reasoning or not, an OLED TV’s ability to kill all light coming from an individual pixel does give it the best black level currently possible.

Standard dynamic range TVs generally produce 300 to 500 nits at most, but in general, HDR TVs aim much higher. Some top-tier models can display upward of 2,000 nits of peak brightness for HDR highlights. Sony has shown off a prototype TV capable of a whopping 10,000 nits of peak brightness.

Brightness, more than any other attribute, is what HDR TVs need to make HDR images come alive, which is why you should always check the peak brightness specs of a new HDR TV. Look for a TV that can deliver at least 1,000 nits to get the most out of today’s HDR content.

More colors, too

4K TVs equipped with HDR technology almost always possess the ability to display Wide Color Gamut (WCG). WCG provides a larger color palette than what HDTVs have been able to show in the past. 8-bit color, with its millions of shades, used to be the norm, but WCG offers 10-bit color for billions of shades.

HDR content takes advantage of WCG by encoding videos using more of those available colors. When you watch HDR material on an HDR TV, these additional colors add to realism — because they better match what the human eye is capable of seeing in nature — but they also improve things like gradients, where you have a single area on screen that shifts from one end of a color shade to another, like bright red to dark red. More color shades mean these shifts will appear smoother.

Режим HDR в камере телефона и фотоаппарата

При работе с камерой существует два способа создания фото с расширенным динамическим диапазоном. Первый является более сложным, длительным и используется в основном при съёмке профессиональными цифровыми фотокамерами. Суть его заключается в следующем. Фотограф делает от трёх до пяти снимков в режиме Bracketing, а затем склеивает полученные кадры на компьютере, используя Photomatix или другую аналогичную программу. Затем полученное изображение оптимизируется для корректного отображения на дисплеях.

Но есть и более простой способ получить HDR-фото. Многие современные фотокамеры, в том числе встроенные в телефоны, позволяют снимать HDR в автоматическом режиме. При этом камера делает всё за вас. Она сама выставляет нужную экспозицию, сама производит серийную съёмку, сама склеивает и обрабатывает полученные кадры. В фотокамерах Nikon, к примеру, включить опцию HDR можно в настройках Photo Shooting Menu – HDR – HDR mode – On.

По тому же принципу работает автоматический режим HDR в смартфоне. Встроенная камера телефона делает два или три кадра и тут же сохраняет их в единое JPEG-изображение. Как правило, HDR в камере телефона включается в её же настройках. В одних моделях девайсов опция располагается в подразделе эффектов, в других для её активации предусмотрена отдельная иконка рядом со вспышкой. Нередко в параметрах доступна возможность ручной настройки экспозиции.

Что нужно нужно знать о HDR экранах

Фото с сайта pixabay.com

Вводная информация

Высокий динамический диапазон (HDR) — это тот термин, с которым технологический мир столкнул нас совсем недавно. А до этого мы просто видели эту технологию в камерах, что позволяло увеличить глубину черного и делать изображения более живыми.

Теперь на рынке можно найти последнее поколение смартфонов с дисплеями HDR.Эта технология не имеет ничего общего с 1080p или 4K, но с высоким качеством цвета и особенно с высоким спектром цветов динамического диапазона.

Что такое технология HDR и как это работает

Фото с сайта pixabay.com
На самом базовом уровне динамический диапазон изображений и видео относится к цветовой гамме, которую мы можем видеть (или показывать) между самыми темными (черные) и самыми яркими (светлые) тонами.

Изображение с хорошим динамическим диапазоном может отображать более широкий диапазон тонов, таких как легкие серые тона, которые не совсем черные или цветовые акценты. Плохие или динамичные картинки и видео выглядят «вымытыми», показывают яркие полосы между похожими цветами, или темные области сливаются в гигантское черное пятно.

Канделы, контрастность и цветовая гамма

Фото с сайта pixabay.com
Фотографии HDR создаются в результате съемки нескольких снимков одного и того же объекта (обычно три) с разной экспозицией, а затем объединяя их в одну картинку. Таким образом, мы получаем изображение с очень большим динамическим диапазоном. Однако, чтобы наслаждаться этими невероятными изображениями, дисплей, на который мы смотрим, должен поддерживать HDR. То есть для отображения HDR картинки важны: яркость, контрастность и цветовая гамма.

Яркость дисплеев измеряется в канделах (единица силы света). Традиционные телевизоры предлагают яркость порядка 100-500 кд (он же нит) и контрастность около 4000: 1. HDR-дисплеи увеличивают эти значения примерно до 1000 кд и даже больше, а уровень черного составляет 0,05 децима и имеет очень высокий коэффициент контрастности 20 000: 1. Другими словами, для воспроизведения HDR-контента нам требуется значительно более высокий контраст и более высокая яркость, соответственно.

Дисплеи HDR предназначены для отправки старого формата Rec. 709 в прошлое и переход в Rec. 2020, который охватывает 76% видимого спектра. Сегодня в голливудских постановках используются недавно разработанные алгоритмы управления цветом, позволяющие исправлять мелкие цветовые ошибки в любой точке картинки, с любыми цветовыми координатами. Эта профессиональная технология позволяет воспроизводить точные цвета на каждом уровне яркости и создавать изображения, достойные мониторов самого профессионального уровня.

Глубина цвета: 8 бит или 10 бит

Фото с сайта pixabay.com
Чтобы облегчить использование технологий, уже существует несколько стандартов для контента HDR. Самым популярным из них является HDR10, он увеличивает глубину цвета мультимедийных форматов до 10-битного RGB для контента HDR (по сравнению с 8-битным, используемым в обычных телевизорах).

Глубина цвета относится к количеству информации, которая может быть сохранена и воссоздана для каждого из основных цветов: красный, зеленый и синий. В настоящее время 8-бит для RBG дает нам от 0 до 255 различных опций для каждого цвета RBG или в общей сложности 16,78 миллиона различных оттенков цвета при объединении. А 10-бит обеспечивает 1024 варианта для каждого основного цвета или всего 1,07 миллиарда оттенков.

Это значительно улучшает диапазон цветов, отображаемых дисплеями Dolby Vision — это конкурентный стандарт HDR10. Мы переходим к 12-битовому цвету и 10000 яркости.

Фото с сайта pixabay.com
Важно, чтобы устройство воспроизведения поддерживало HDR10 или любой другой цветной формат высокой четкости. Чтобы наслаждаться HDR-контентом, видео илифотографии должны быть созданы с использованием технологии HDR на камерах с низким уровнем шума

Затем файл должен быть закодирован в 10- или 12-битном формате с использованием видеокодека, который поддерживает дополнительные разрешения, включая H.264 или H.265. И, конечно, дисплей с необходимой яркостью и цветовой гаммой.

Тем не менее, само по себе наличие HDR не является гарантией качества отображения, поэтому перед покупкой стоит провести сравнение между различными моделями. Более того, нет окончательного стандарта HDR, и различные приложения и дисплеи могут показывать разные результаты.

Техника

Установка экспозиции

Вам потребуется как минимум два снимка, но лучше, чтобы их было три: первый с нормальной экспозицией, второй для теней, а третий для бликов. Установка режима брекетинга (AEB) камеры и использование скоростного режима (burst mode) позволит вам легко заполучить нужные снимки.

Не забывайте, что нельзя менять настройки между снимками. В идеале это значит, что вы должны снимать в ручном режиме, чтобы камера не меняла параметры ISO или апертуры.

Избегайте двигающихся объектов, которые после склейки фотографии могут стать фантомами

Даже ветки деревьев, качающиеся на ветру, принесут проблемы, поэтому обращайте внимание на субъект и то, что происходит вокруг

Если вы собираетесь делать одни и те же снимки один за другим, полезно будет разделять их фотографией чего-то другого, чтобы можно было легко определить, какие изображения нужно группировать. Я обычно фотографирую свою руку, поэтому легко могу заметить разделение даже среди миниатюр.

Не перестарайтесь с экспозицией

Работая с AEB, не устанавливайте большую разницу, если не делаете много снимков. Для большинства ситуаций достаточно трех снимков для получения отличного HDR эффекта. Избегайте экстремальных комбинаций, например, ; вместо этого выберите разницу в один, два или три стопа. Если вы делаете больше снимков, можно взять бóльшие значения.

Снова повторюсь, обычно достаточно брекетинга с одним-двумя стопами, особенно для формата RAW. При фотографировании людей возможно стоит делать снимки с разницей равной единице. Для высококонтрастных фотографий, как, например, небоскребы или ландшафты можно увеличить разницу до двух или трех.

Смешиваем фото

Как я уже говорил ранее, у каждой программы, способной обрабатывать HDR фотографии, разные функции и опции, но общий подход всегда схожий.

Софт попросит вручную ввести значения экспозиции для каждого снимка, если не сможет автоматически его распознать. Также подобное ПО обычно обладает функциями Коррекции хроматических аберраций (Correct Chromatic Abberation), Уменьшения шума (Reduce Noise) и Сокращения фантомного эффекта (Reduce Ghosting). Всё это может очень пригодиться для решения частых проблем при работе с HDR, поэтому не стесняйтесь поиграться со слайдерами, чтобы оценить положительный эффект.

После того, как вы настроили параметры по своему вкусу, программа смешает снимки в одно 32-битное изображение, которое скорее всего будет выглядеть ужасно. Это нормально, не волнуйтесь. Дальше дело за тональным отображением. На этом этапе вы внесете коррекции, чтобы отрегулировать свою фотографию – выберете, усиливать ли детали, где сократить или повысить насыщенность и настроите компрессию.

Что это такое?

Аббревиатура HDR означает High Dynamic Range. Это популярная и широко используемая функция, переводится как «высокий динамический диапазон». Данная функция имеется во многих современных цифровых фотоаппаратах. Также наличие режима HDR в камере смартфона позволяет делать снимки высокой четкости, который могут по качеству конкурировать с фотографиями, сделанными на полноценные фотоаппараты.

Многие современные пользователи, которые используют данную технологию, совершенно незнакомы с ее принципами работы. Современные производители стараются выпустить на рынок технику с точностью человеческого глаза. Даже самые функциональные и профессиональные модели не могут конкурировать с возможностями человеческого органа зрения.

Динамический диапазон цифрового оборудования значительно уступает человеческому глазу. Чтобы четко зафиксировать предмет, фотокамере необходимо определенное количество света. Его недостаток или избыток испортит качество снимка.

Рассмотрим пример. Фотограф желает запечатлеть темное строение, находящееся на фоне светлого неба. В этом случае четко сфотографировать два разных по освещенности объекта не получится. Если небо получается четким, темный элемент на переднем плане полностью лишается детализации. Если же здание смотрится на снимке хорошо, небосклон будет больше похож на пятно, чем на привлекательный фон.

Чтобы увеличить качество таких снимок и исправление погрешностей, и была придумана функция High Dynamic Range. При выборе данной технологии фотокамера делает несколько снимков. Если рассмотреть каждую фотографию отдельно, то будет заметно, что фокус концентрируется на разных участках кадра. После программа соединяет несколько вариантов в один. В результате получается фотография с повышенной детализацией и более точной цветопередачей.

Качество готового снимка существенно зависит от алгоритма, который был использован. Если при выборе функции снимки просто накладываются один на другой, качество теряется.

Телевизоры с поддержкой HDR

Технологию HDR сегодня поддерживают не только фотокамеры, но и некоторые телевизоры с разрешением 4K, например, Vizio P50-C1, Sony XD8005 или Samsung KU7000. Картинка в таких телевизорах имеет более насыщенные цвета, тёмные участки выглядят ещё более тёмными, а светлые – ещё более светлыми, благодаря чему достигается большая детализация.

Однако, поддержка HDR в телевизоре это вовсе не то, что поддержка HDR в фотокамерах. Если в камерах эффект применяется в момент создания фото, то в ТВ – в момент показа картинки. Фактически это означает, что для получения эффекта HDR изначально должен поддерживать сам контент, которого сейчас пока что очень мало.

Живой пример

Когда идет речь о любом новом формате, возникает резонный вопрос о том, существует ли достаточное количество HDR-контента, которое бы оправдывало покупку нового телевизора. Так вот: существует! Во‑первых, это активно развивающийся формат, и в будущем его будет гораздо больше. Во‑вторых, многие современные гаджеты (камеры и смартфоны) уже могут снимать контент в 4K HDR. Такие каналы и сервисы как Amazon, Netflix или HBO активно снимают собственные сериалы в формате 4К HDR, Amazon запустил подписку Prime для трансляции фильмов в этом формате, а на Netflix HDR-контент будет доступен в ближайшее время, в том числе и в России. А если всё-таки кажется, что контента недостаточно, есть ещё один бонус: в телевизорах Sony серии XD93 даже обыкновенный HD-cигнал можно дотянуть до 4К HDR с помощью апскейла.

В них есть 4К-процессор X1, он предназначен для обработки 4К HDR — сигнала, одновременно усиливает детализацию изображения, полученного из любого источника, даже далекого от качества 4K: ТВ-передач, дисков DVD и Blu-ray, видеоматериалов из Интернета и цифровых фотографий. Конечно, процессор не сможет из стандартного изображения сделать полноценный 4K, но способен значительно его улучшить. Процессор оптимизирует текстуру, резкость и цвет, одновременно уменьшая количество шумов: система масштабирует каждый пиксель, анализируя отдельные части каждого кадра и сопоставляя их со специальной базой данных изображений с десятками тысяч эталонных записей, собранных Sony за годы работы над производством фильмов и телепередач. Такая обработка позволяет откорректировать и улучшить даже размытую картинку. Не в последнюю очередь такой эффект связан с тем, что в Sony серии XD93 идет 14-разрядная обработка сигнала, которая обеспечивает, соответственно, 14-разрядную градацию цвета, даже если на входе был стандартный на сегодняшний день 8-разрядный сигнал. В результате, у Sony серии XD93 в 64 раза больше уровней цвета, чем у дисплеев обычных телевизоров, и это впечатляющая разница: обыкновенный 8-разрядный сигнал обеспечивает 256 уровней цвета, а 14-разрядный — 16383 уровня. А как видно на таблице ниже, такая разрядность дает на выходе более 4 триллионов оттенков цвета.

Понятно, почему 14-разрядная градация кажется излишней, поскольку глазу столько оттенков цвета в общем-то не нужно, он их просто не видит

Но для телеизображения это важно. Дело в том, что оттенки цвета распределяются в динамической картинке неравномерно

Больше всего их уходит в ярко освещенные области и гораздо меньше — в темные. А человеческий глаз, наоборот, эволюционно более чувствителен к теням, а не к ярким участкам. Возникает противоречие. И здесь у большей разрядности численное преимущество: независимо от равномерности распределения, в тенях фактически в 4 раза больше оттенков, и человеческому мозгу они уже не кажутся плоскими.

Что такое HDR съемка?

Технология HDR разработана, чтобы улучшить качество фотографий. Однако использовать такой метод съемки стоит не всегда, а лишь в определенных ситуациях.

Так, в первую очередь HDR следует применять при съемке пейзажей, поскольку в таких фото очень важно отметить контраст между землей и небом. В режиме HDR камера смартфона легко справится с этой задачей, выделив все детали на небе, при этом не слишком затемняя землю

Режим HDR также крайне рекомендуется использовать для съемки портретов при ярком солнечном свете. Всем известно, что освещение является одним из самых важных аспектов в фото. Однако, если на лицо фотографируемого человека падает большое количество света, этом может стать причиной появления лишних теней, бликов, а также других вещей, которые не лучшим образом скажутся на качестве фото. Используя HDR, можно легко скорректировать количество света на лице.

Но, есть ситуации, в которых HDR лучше не использовать. Например, при съемке движущихся объектов, поскольку на фото они будут получаться размытыми. Также не рекомендуется использовать этот режим при съемке высококонтрастных сцен и при наличии в кадре большого количества ярких цветов.