Что такое HDR (High Dynamic Range) в камере телефона

Что такое HDR и динамический диапазон

Для того чтобы объяснить, что такое HDR в камере телефона и для чего оно используется, нужно сначала пояснить значение нескольких терминов. Например, HDR и динамический диапазон.

Динамический диапазон – это свойство характерное любой фотокамере и оно обозначает способность к распознаванию и передаче светлых и темных объектов на снимаемой сцене. Другими словами, динамический диапазон это способность фиксировать и передавать спектр яркости окружающего мира.

Фотокамеры имеют низкий динамический диапазон. Они не могут одновременно отобразить самые яркие и самые темные участки снимаемого изображения. Особенно эта проблема актуальна для камер телефонов и компактных камер известных как «мыльницы». У таких камер очень маленькая матрица с большим количеством пикселей. Это приводит к тому, что размер каждого отдельного пикселя очень небольшой и такой пиксель не может захватить достаточно света. В результате динамический диапазон снижается.

Вы наверняка сталкивались с этим эффектом, когда что-то фотографировали. Особенно хорошо это заметно на закате. Если вы попытаетесь сфотографировать яркое закатное солнце, то участки земли, которые попадут в кадр, наверняка будут слишком темными или вообще черными. Если же настроить камеру так, чтобы было хорошо видно землю, то небо и закат превратятся в одно яркое пятно белого цвета.

На примере внизу два кадра, один сделан на камеру телефона (слева), а второй на профессиональную фотокамеру. На снимках видно, что у камеры телефона динамический диапазон намного уже.

Решать проблему динамического диапазона можно по-разному. Например, можно использовать камеру с матрицей большего размера, это в некоторой степени расширит динамический диапазон и предоставит больше возможностей фотографу. Но, если говорить о камерах телефонов, то этот способ особо не поможет. Телефон должен оставаться компактным, производители телефонов не могут разместить в нем матрицу большого размера. Поэтому в телефонах внедряется способ известный как HDR.

HDR или High Dynamic Range – это технология, которая позволяет получить изображение с диапазоном яркости, который превышает возможности самой камеры. Это достигается благодаря объединению информации с нескольких отдельных снимков с разными настройками камеры.

Профессиональные фотографы вручную делают несколько спимков одной и той же сцены с разными настройками камерами. После чего эти снимки вручную объдиняются в программе Photophop. Как можно догадаться, это процесс технически сложный и далеко не быстрый. Поэтому он не подходит обычным любителям, которые фотографируют на камеру телефона.

Принцип работы HDR

Исходя из заложенных в устройство алгоритмов, камера создает обычно 2-3 одинаковых снимка с разным значением экспозиции. Если кадров два, при получении первого выставляется минимальное значение экспозиции, а у второго – максимальное. Из первого кадра извлекается информация светлых участков, а из второго информация темных участков. Затем «процессор» накладывает два кадра и выравнивает яркость по всему снимку, исключая или максимально снижает засветы и затемнения на определенном участке. При трех кадрах значения экспозиции обычно промежуточные. Стоит отметить, что некоторые современные устройства создают серию из 6 последовательных снимков, что позволяет достичь лучшего качества снимка после обработки.

Для примера рассмотрим сцену зашедшего солнца. В центральной части не наблюдается плавный переход, потеряна часть деталей, а по краям снимка видны фиолетовые оттенки. С HDR переход в центре видно лучше, как и недостающие детали. По краям фото нет фиолетовых оттенков, а так же менее заметны шумы.

Снимок без обработки.

Снимок с применением HDR.

Алгоритм работы режима HDR индивидуально настраивается каждым производителем под определенное устройство исходя из общих характеристик. Поэтому в смартфонах или цифровых камерах одной ценовой категории метод работы HDR может заметно отличаться.

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.

Что нужно знать, снимая HDR

Использование режима HDR оправдано при съемке пейзажей, одиночных объектов, а также для получения детализации в условиях недостаточного освещения. Во избежание сдвигов и, как следствие, несовпадений кадров при съёмке настоятельно рекомендуется использовать штатив. А вот для фотографирования движущихся объектов съёмка HDR не подходит, так как фото получатся размытыми.

Создавать HDR-фото предпочтительнее классическим способом с использованием ручных настроек и сторонних десктопных программ, в этом случае фото получается более качественным. При этом, если исходные снимки создавались в формате RAW, потребуется тоновая компрессия, в противном случае на мониторах компьютеров фото HDR будет выглядеть несколько неестественно.

Когда использовать режим HDR

Используя режим HDR в подходящей ситуации, мы можем получить отличные изображения с помощью камеры телефона. Важно знать, в какой момент мы должны использовать этот режим в камере.

Благодаря наличию AI, все более распространенному в Android, телефон имеет возможность анализировать сцену, поэтому вы будете знать, нужно ли применять HDR или нет. Хотя могут быть устройства, в которых этот режим доступен только вручную. Поэтому активировать его, вы должны только в определенное время.

Советуем активировать режим HDR в ситуациях, когда важен контраст между светом и тенями. В ситуациях, когда существует разная освещённость, при съёмке пейзажей или одиночных объектов мы также можем использовать этот режим. Другая ситуация, когда мы фотографируем обьект, но он темнее, чем окружение, в котором он находится. В это время хорошо использовать режим HDR в камере.

Как использовать режим HDR на вашем мобильном телефоне Android

В настоящее время режим HDR все чаще встречается в телефонах, особенно в среднем и высоком диапазоне Android. Мы можем проверить, есть ли у нас этот режим, просто войдя в приложение камеры. Обычно он находится в дополнительных режимах. Среди них мы находим HDR, который вы просто должны нажать, чтобы активировать. Затем мы можем использовать его в камере.

Преимущества и недостатки HDR

Положительные качества режима HDR заключаются в выравнивании темных и светлых участков, а так же сохранение цветовой гаммы и выделению теней. Благодаря чему даже на низкокачественных смартфонах не сложно получить снимки приемлемого качества.

К недостаткам стоит отнести скорость получения снимка, поскольку требуется сделать серию из нескольких кадров с разной экспозицией, после чего свести и обработать. На производительных устройствах процесс обработки может быть незаметен, а вот на менее мощных смартфонах занять 1-2 секунды. Так же желательно в момент съемки исключить дрожание камеры, иначе итоговый снимок получится смазанным. Не подходит HDR и для съемки движущихся объектов.

Обработка снимка в HDR в Xiaomi Redmi 5.

Обработка снимка в HDR в Xiaomi Redmi 5.

Разные алгоритмы работы режима HDR приводят к непредсказуемым последствиям. На одних устройствах снимок получается с перенасыщенными цветами, на другом с тусклыми цветами, а на третьем аппарате с чрезмерно выделенными тенями. Кроме того на откровенно «слабых» смартфонах сгладить за счет HDR недостатки модуля камеры и/или программной обработки не получится.  

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.

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.

Если разобраться подробнее

И все же без терминологии не обойтись: в игру вступает понятие «динамический диапазон». Здоровый человек без труда различает и очень яркие, и очень темные объекты, просто переводя взгляд с одних на другие: к примеру, с пестрого фасада дворца Пена в Синтре на насыщенно-синюю мозаику в его арке.

Если взглянуть на любую картинку и принять самую темную ее точку за 0, а самую яркую — за 100, станет очевидно, что наши глаза улавливают любые оттенки в любой точке этой условной шкалы. Это и есть наш динамический диапазон.

Вот только фотокамеры устроены иначе: даже самый навороченный объектив не способен охватить полный спектр и точно передать детали и с яркостью 0, и с яркостью 100. Именно поэтому их динамический диапазон определяют как «узкий» или «широкий», «хороший» или «плохой». Камере доступен лишь ограниченный отрезок шкалы, в среднем от 30 % до 70 %. Чем шире динамический диапазон устройства, тем эффективнее оно балансирует яркость.

«+7» или «8» в номере телефона: в чем разница и на что это влияет?

Как активировать HDR на Xiaomi?

Для этого требуется зайти в «Камеру». В верхней левой части экрана находится соответствующая надпись, по которой нужно кликнуть. Появится всплывающее окно, которое предложит два варианта действий: включить либо поставить на автоматическое срабатывание. Обратите внимание, что режим искусственного интеллекта в любом случае останется в активном состоянии, если у вас он включен. Затем надо навести камеру на объект и нажать на кнопку спуска. Смартфон должен удерживаться в руках неподвижно. О том, что фотосъемка завершена, сообщит появление белой окружности вокруг снимка в нижней левой части экрана.

Программное обеспечение позволяет осуществлять и видеосъемку HDR на телефонах Xiaomi.

Плюсы и минусы от данной функции

Попытавшись разобраться в том, что такое HDR в камере телефона вы наверняка столкнётесь с тем, что снимки, которые сделаны с использованием данной технологии начинают иметь очень большой объём, то есть занимать много места в памяти вашего смартфона. Для устройств, где присутсвует большой объём пространства хранилища, подобная особенность не создаёт каких-либо пробем. В данном случае речь идёт о гаджетах, память которых равна, например, 128GB или даже больше, за счёт флэш-накопителей. А вот в случае со смартфонами с малым хранилещем, функция HDR привёдет к быстрому переполнению и нехватке места. Конечно, это не критично, но постоянные уведомления о нехватке памяти могут надоедать и мешать пользователям во время работы.

Как включить и настроить HDR

Режим HDR активируется в настройках приложения камеры. Обычно пользователю предоставляется 3 варианта работы HDR:

• Выключен. Режим не работает, все фотографии сохраняются без обработки.
• Включен. Режим работает, все фотографии сохраняются с обработкой HDR.
• Авто. Интеллектуальный режим, фотографии сохраняются в HDR при съемке в «сложных условиях».

Включение HDR в стандартном приложении камеры в смартфонах Motorola.

Некоторые приложения позволяют задать дополнительные установки при использовании режима HDR. К примеру, в программе OpenCamera таких установок две.

Первая установка – сохранять все изображения в режиме HDR. При активации, используя HDR, программа так же сохранит три основных фотографии экспозиции. В таком случае потребуется больше времени на сохранение фотографий. За то наличие исходных файлов позволит позднее обработать фото вручную и достичь лучших результатов, нежели при использовании автоматической обработки.

Вторая установка – улучшение контрастности HDR. Включение параметра позволяет улучшить качество при очень высоком динамическом диапазоне в кадре. Доступно использование на постоянной основе и интеллектуальное включение при необходимости.

Так ли полезен HDR

Учитывая современные тендеции, связанные с новыми уловками для получения прибыли, компании-производители мобильных устройств готовы использовать любые возможности для повышения стоимости, престижа и конкурентных преимуществ для своей продукции. Однако технология вполне прижилась и присутствует в камерах многих мобильных телефонов, особенно это касается дорогостоящих моделей и флагманов, начиная с Samsung Galaxy S4 и iPhone четвёртой модели, ну и само собой, в более новых моделях, которые стали приемниками подобных гаджетов.

Как пользоваться режимом

Раз уж камера не может охватить идеальные 100 %, можно трижды приложить имеющиеся 45 % к разным отрезкам условной шкалы. Сперва будет заснята темная зона, затем средняя по яркости, а затем максимально яркая — и все это «склеится» в один гармоничный снимок.

Для включения HDR достаточно нажать на экране соответствующую кнопку во время съемки, остальное смартфон возьмет на себя.

Если же в руках фотоаппарат, придется покопаться в настройках: перейти в ручной режим М, выбрать оптимальные значения диафрагмы и выдержки (их подскажет автоматика) и щелкнуть первый кадр. Далее сдвигаем экспозицию (например, увеличиваем на треть значение выдержки) и щелкаем второй. Теперь возвращаемся к параметрам, изначально подсказанным автоматикой, и сдвигаем экспозицию в обратную сторону (например, уменьшаем выдержку на треть). И наконец, сводим фотографии в один HDR-кадр на компьютере (не исключено, что фотоаппараты последнего поколения будут оснащены такой функцией).

Не помешает заглянуть в инструкцию и изучить раздел об автоматическом брекетинге: кому-то удобнее делать HDR-снимки с его помощью.

Аббревиатура HDR

Она расшифровывается как High Dynamic Range. Если перевести её с английского языка, то она будет означать высокий динамический диапазон. Однако полное название данной технологии особо не прижилось, в отличии от сокращенного варианта. В целом название отражает сущность технологии — она позволяет увеличить диапазон яркости и глубину цвета.

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.

Когда не следует использовать режим HDR

С помощью режима HDR мы не всегда можем улучшить фотографии. Бывают случаи, когда использование этого режима даже вредно. Когда мы не должны использовать режим HDR?

На этом все, не забывайте использовать режим HDR для своих фото и ваши снимки будут более качественными.

Ограничения

1. Основным минусом режима HDR является статичность. Движущийся объект не будет «ждать», пока камера снимет серию, поэтому при фотографировании людей, животных или транспорта неизбежно возникновение шевеленки.
2. Второй недостаток – снижение яркости итогового снимка в сравнении с фото, полученным без применения HDR.
3. Последняя проблема связана не с самим режимом, а с ресурсами, требуемыми для его использования. Нагрузка на чипсет достаточно высока, и бюджетные модели могут с ней не справляться.
   С каждым годом производительность мобильных устройств растет, но растет и «прожорливость» приложений, так что эконом-класс еще не скоро сможет снимать в HDR без оглядки на системные ресурсы.