High dynamic range imaging

High Dynamic Range Imaging (skratka HDRI) je technológia používaná v zobrazovaní, ktorá umožňuje v reprezentácii obrázka ukladať nielen jeho farebné spektrum, ale aj luminiscenciu (jas) pričom využíva vysoké dynamické rozlíšenie (High dynamic range - HDR) jasu na rozdiel od nízkeho alebo štandardného rozlíšenia. Dva hlavné typy HDRI sú obrázky, ktoré sú výsledkom zlúčenia viacerých fotografií s nízkym alebo štandardným dynamickým rozsahom ()  alebo softvérovým mapovaním tonality (). Druhou možnosťou ako získať získať HDR je pomocou špeciálnych snímačov obrazu, ako je napríklad oversampled binary image sensor.

Dynamický rozsah 
Dynamický rozsah scény (záberu), z angl. dynamic range, je pomer medzi jej najjasnejším a najtmavším miestom. Dynamický rozsah obrázka je pomer jeho najvyššej a najnižšej jasovej hodnoty. Pre zobrazovacie zariadenie (monitor) je to pomer najnižšej a najvyššej intenzity emitovanej zariadením. V prípade fotoaparátu je to pomer nasýtenia k šumu.

Bežný monitor používa na zobrazenie veľmi nepraktický RGB model, v ktorom je každý pixel reprezentovaný 24 bitmi, ôsmimi na každý kanál (červený, zelený a modrý). Dynamický rozsah takéhoto klasického RGB obrázka je teda pomer medzi najtmavším zobraziteľným pixelom a najsvetlejším, čiže 28 = 256:1. V prírode je bežné pozorovať scénu, ktorá ma dynamický rozsah 100 000:1. 

Problém nastáva už pri zachytení takejto scény fotoaparátom. Fotograf sa musí rozhodnúť, či zachytí svetlejšiu časť (v tom prípade budú tmavšie časti scény na fotografii čierne, podexponované), alebo tmavšiu časť (v tom prípade budú svetlejšie časti scény na fotografii biele, preexponované) Dynamický rozsah čiernobieleho filmu je približne 600:1, farebný film má dynamický rozsah oveľa menší.

Použitie 
 Všetky komplexné iluminačné techniky
 Film (Kino ma dynamický rozsah 1:1 000 až 1:10 000)
 Digitálne fotoaparáty
 Skenovanie z družíc
 Simulácia ľudského videnia
 Virtuálna realita
 Počítačové hry
HDR televízory sú v roku 2021 schopné dosiahnuť jas od 0,00005 cd/m2 až po viac než 1 000 cd/m2

História 
História začína pokusmi zachytiť scénu na papier, či už maliarom, alebo fotografom. Ako bolo spomenuté, ten sa musí rozhodnúť, čomu zo scény dá prednosť. Je viacero techník ako toho docieliť. Napríklad použitím rôznych filtrov alebo vyhotovením viacerých snímok s rôznou expozíciou a ich spojením do jedného (to je tiež jedna z techník získania HDRI).

Za zakladateľa HDRImagingu sa považuje Gregory Ward Larson. Dnes pracuje ako nezávislý konzultant v Kalifornii v Spojených Štátoch. Študoval na univerzitách v Berkeley a San Franciscu. Bol výskumníkom v Lawrence Berkeley National Laboratory, pracoval v Silicon Graphics, Inc., a inde. Publikoval množstvo kníh o HDRI, jedna z posledných bola: Reinhard, Erik, G. Ward, S. Pattanaik, P. Debevec, High Dynamic Range Imaging: Acquisition, Display, and Image-Based Lighting, Morgan Kaufmann Publishers, San Francisco, 2005.

Použitie HDRI v počítačovej grafike bolo spopularizované prácou Paul-a Debevec-a, toho času pracujúcom na University of Southern California. Rovnako ako Ward Larson, aj Debevec študoval na Berkeley. Zaujímal sa aj o fotogrametriu, čo je vlastne získanie 3D-obrazu (modelu) z 2D fotografií zachycujúcich objekt z rôznych uhlov. Debevec vyrobil zariadenia umožňujúce komplexné zachytenie jasu scény. Publikoval množstvo materiálov o HDRI, väčšinou spolu s Ward Larsonom.

Softvér 
 HDRShop  - interaktívne prostredie z grafickým užívateľským rozhraním na zobrazovanie, vytváranie a manipuláciu z HDRI (High-Dynamic Range images).
 HDRView  - jednoduchý HDRI prehliadač pre windows. Umožňuje zobraziť zmenu expozície, zväčšenia, posunu, rotácie, zrkadlenia, a export do BMP súboru z nízkym rozsahom dynamiky.

Dosiahnutie vysokého HDR počítačom spracovávanej fotografie možno zlúčení/prelínaním viacerých fotografií () alebo mapovaním tonality (). Viaceré moderné fotoaparáty majú možnosť fotiť priamo v HDR. Softvér umožňujúci tvorbu HDR je napríklad:

 Adobe Photoshop
 Affinity Photo
 Aurora HDR
 Dynamic Photo HDR
 EasyHDR
 GIMP
 HDR PhotoStudio
 Luminance HDR
 Nik Collection HDR Efex Pro
 Oloneo PhotoEngine
 PTGui
 SNS-HDR
 Zoner Photo Studio

Referencie

Externé odkazy 
 Ukážky HDR fotografií http://abphoto.pansophia.sk
Počítačová grafika
Digitálna fotografia