Úvod do HDR fotografie

Výklad pojmu fotografia je maľovanie svetlom. Svetlo sa stane alfou i omegou tohto článku, kde sa pokúsim ukázať, kam sa až dá ísť pri výrobe a spracovaní záberov. Tri základné princípy, ktoré tvoria dobrú fotografiu, sú kompozícia, technika a pointa. Kompozícia, pokiaľ nie je človeku vrodená, sa dá čiastočne naučiť v rôznych fotoškolách či z literatúry, väčšinou postačuje dodržiavať zlatý rez, vodiace línie a aby objekt neutekal z obrazu. Pri technike je dôležité okrem samotného fotoprístroja zvládnutie správnej expozície, čo je vcelku mystika aj v čase fotoautomatov - exponovať snímku tak, aby nevznikali preexponované čí podexponované snímky.

Dnes je už pre vytvorenie dobrej fotky nevyhnutné ovládať aj postprocesing v počítači. Do tejto kategórie patrí aj spracovanie HDR obrázkov.
Posledným z princípov dobre fotografie je pointa, tá je podľa mňa najdôležitejšia forma, ktorou niečo chceme obrázkom povedať, ukázať či poodhaliť. Je to niečo, čo vyvoláva záujem o dané miesto či objekt. Je to osobitný spôsob vyjadrovania. Každý z nás má možnosť stať sa rozprávačom príbehu, len treba nájsť cestu k vlastnému pohľadu na priestor a čas okolo nás...

Elektromagnetické žiarenie (EM) - viditeľné svetlo

Čo elektromagnetické žiarenie? Keď to mám povedať presne, tak to je úplne všetko... Všetko je vlnenie. Úzkemu pásu z tohto vlnenia hovoríme viditeľné svetlo. Tento pás je taký úzky z celej plejády rozsahu EM, že by nestál za reč, keby to nebolo to jediné, čo očami vidíme z tohto spektra. Viditeľné svetlo je časť elektromagnetického spektra s frekvenciami 3,8 × 1014 Hz–7,5 × 1014 Hz, vlnová dĺžka svetla vo vákuu je od 760 nm (červená) do 360 nm (fialová). Smerom k dlhším vlnovým dĺžkam pokračuje svetlo infračerveným žiarením, smerom ku kratším zase ultrafialovým žiarením (modrá 460 nm, tyrkysová 500 nm, zelená 530 nm, žltá 580 nm, oranžová 620 nm).

Svet, ktorý pozorujeme okolo seba, sa nám síce javí ako napríklad zelený - listy stromov, ale treba mať na pamäti, že list pohlcuje všetky farebné zložky svetla a odráža zelenú, preto ho vnímame ako zelený... List pozorovaný v modrom svetle by bol čierny, pretože modrú neodráža. Samozrejme absolútna biela alebo čierna farba neexistujú, biela je len pomerným zložením iných farebných zložiek, ale to je na samostatný článok o vyvážení bielej a o expozícii.

Spôsob spracovania obrazu v oku

Oko je veľmi sofistikovaný nástroj, ktorý nám sprostredkováva obraz sveta okolo nás. Oko dokáže rozlíšiť desiatky miliónov farieb. Do oka vchádza lúč svetla cez rohovku a šošovku, ktorá ho zaostruje, pomocou dúhovky sa efektívne zredukuje množstvo prenikajúceho svetla dopadajúceho na zadnú stenu oka–sietnicu, kde sa nachádzajú receptory - tyčinky a čapíky. Svetlo v nich spúšťa chemické premeny a procesy, ktorých následkom sa vysielajú nervové impulzy po zrakovom nerve do mozgu.

Oko spracováva vlnové dĺžky nasledovne:

• 100–315 nm – absorbuje sa prevažne v rohovke
• 315–400 nm – absorbuje sa prevažne v šošovke za pomoci premeny proteínov
• 400–1400 nm – prechádza cez šošovku a dopadá na sietnicu, kde môže spôsobiť aj vážne poškodenie
• 400–700 nm – viditeľné svetlo je oko schopné v priebehu 0,25 sekundy zredukovať pomocou zreničky na znesiteľné množstvo, ale na kratších vlnových dĺžkach už nedokáže zareagovať tak rýchlo,
• viac ako 1400 nm je absorbované v rohovke. Spôsobuje silné slzenie a zvyšovanie teploty a tlaku sklovca.

Rozlíšenie oka a jeho dynamický rozsah prekonáva akékoľvek možnosti digitálnych čipov alebo filmového materiálu. Za normálnych podmienok oko „vidí“, alebo lepšie povedané sprostredkováva informácie v dynamickom rozsahu asi 1:32 000 (15 EV), pri plnom rozlíšení a plnej adaptácii v absolútnych podmienkach je schopné rozlíšiť dynamický rozsah 1:1 073 000 000 (30 EV), t.j. od úplne svetlej až po úplne tmavú úroveň daného rozsahu v jednej scéne.

V praxi to značí, že keď budeme očami preskúmavať scénu, tak sa bude oko dynamicky prispôsobovať tieňom či svetlám a vidieť detaily, ktoré sa na tzv. prvý pohľad zdajú skryté. Keby sme mali porovnať rozlíšenie oka, tak zodpovedá asi 127Mpx čipu veľkému v priemere cca 25 mm s hmotnosťou 7g, schopnému zaznamenať aj jednotlivý fotón, teda s úžasnou kvantovou účinnosťou. Tu vidíme, že od prírody sa máme stále čo učiť, už to inak nebude.

Mozog spracováva 400 miliárd bitov obrazových dát za sekundu, ale my sme schopní vnímať vedome len 2 000 z nich. Jedno také fotografické cvičenie nášho vnímania ste možno aj zažili, ak nie, tak si ho skúste: keď si sadnete napr. do prírody k nejakej scenérii, ktorá vás chytí za srdce, a začnete ju naplno vedome vnímať a pozorovať, tým si trochu upracete ten dátový tok v hlave a farby sú zrazu výraznejšie, kontrast silnejší, obrysy ostrejšie.

EV – exposure value

V praxi sa mnohokrát prejavuje nepríjemný efekt nedokonalosti snímačov, kedy reálny rozsah – kontrast snímanej scény prekročí možnosti a danosti fotoaparátu, resp. CCD snímača či filmu, na ktorý sa daná scéna zaznamenáva. Fotograficky bežne nevieme zaznamenať plný rozsah tónov, poltónov, jasov a tieňov, t.j. odfotografovať krásnu slnečnú krajinu cez otvorené dvere a mať dobrú kresbu aj vo vnútri miestnosti.

Dynamický rozsah sa stanovuje v jednotkách EV, čo prenesene znamená pomer medzi najsvetlejším a najtmavším miestom. Každé vyššie EV je dvojnásobkom predošlého, nižšie zase polovicou predošlého, tj. 0 EV je 1:1 (2¹), 1 EV je 1:2, 2 EV 1:4 (2²) ..... 10 EV je 1:1 024 (2¹⁰) ..... 30 EV je 1: 1 073 741 824 (2³⁰).

Pre porovnanie uvediem dynamický rozsah filmových materiálov, snímacích čipov a zobrazovacích zariadení (zdroje informácií sa môžu mierne rozchádzať, záleží na spôsobe uskutočneného merania):

• Typický slnečný deň, krajina zaliata slnkom 1:100 000 (16,6 EV) a viac
• Rozsah zdravého oka 1:32.000 (15 EV)
• Čiernobiely negatív cca 1:512 (9 EV)
• Špeciálne čb negatívy mali aj 1:2 000 (11 EV)
• Farebný negatív 1:64 (6EV)
• Dia – pozitívny film 1:32 (5 EV)
• Najbežnejšie digitálne čipy (CCD, CMOS) majú rozsah okolo 1:23 až 1:181 (4,5–7,5 EV)
• DSLR mávajú rozsah čipu (CCD, CMOS) od 1:128 až 1:1 440 (7 EV do 10,5 EV), v budúcnosti určite vyššie
• Nikon DSLR D200 má rozlíšenie pri ISO 100, 12-bit RAW cca 1:360 (8,5 EV)
• Nikon DSLR D300 má rozlíšenie pri ISO 200, 14-bit RAW cca 1:388 až 1:590 (8,6–9,2 EV)
• Typická farebná fotka z fotolabu 1:256 (8 EV)
• Bežné LCD monitory 1:400 (8,5 EV)
• Grafické LCD EIZO 1:1 000 (10 EV)
• Špeciálne LCD EIZO 1:3 000 (11,5 EV)

U väčšiny digitálnych prístrojov pracuje expozičné meranie (napr. DSLR Nikon D300, D200) v maximálnom dynamickom rozsahu 20 EV.

Vývoj v oblasti skvalitnenia záznamu obrazu stále pokračuje, sú tu snímače typu Foveon X3 – fotoaparáty Sigma SD s vyšším dynamickým rozlíšením a podaním, alebo SuperCCD od Fuji. Pri fotoaparáte Nikon D300 je to riešené systémom D-light, ktorý rozširuje dynamický rozsah v tieňoch, alebo Sony Alpha 700 so svojou DRO technológiou na zlepšenie dynamického rozsahu. V budúcnosti sa určite dočkáme reálnych HDR fotoaparátov. Uvidíme, ktorý výrobca s tým začne prvý.