PFC-Pentax Fans Club

 取回密碼
 註冊
直達第 跳轉
返回清單 發表主題
檢視: 3147|回覆: 18

【分享】有關於HDR的一切之原理篇 [複製連結]

中級會員

註冊時間
2007-4-3
主題
1
發表
19
精華
0
威望
52
積分
52
最後登入
2010-10-1
發表於 2007-7-3 12:40:42 |顯示全部樓層 | 字體大小
常常在一些攝影網站看到關於"HDR"或稱為"數位黑卡"的作品
到底什麼是HDR?要做什麼用?

由於小弟目前所學的是影像後製方面的東西
(如影片特效和3D動畫這類)
關於HDR的應用有花很多時間研究
但是因為PFC是個攝影論壇
我就不用比較深奧的角度說明
"斷章取義"一些重要內容
以下是我自修所編寫的內容
內容可能因筆誤或研究不夠深入而有錯誤發生
有錯還請提出更正和指教
謝謝~~~ m(_._)m

以下我分為三部分介紹和比較
1.HDR的原理(沒有深奧的理論和數學方程式, 只有一點計概)
2.普通的jpeg影像和HDR的比較
3.HDR對於我們一般玩攝影的人有何用處

----------這是分隔線----------------------

1.
首先什麼是HDR(High Dynamic Range)或直稱高動態範圍
通常攝影所稱的高動態範圍和這裡所稱"HDR"所指的東西是不同的

在攝影上所指的是單一影像的暗處細節和亮處細節都很清楚
常常使用黑卡或者是多重曝光後再合成這兩種技巧來達成

而我們定義上的HDR不指是這樣而已的

這要先提到些計概的東西

一般我們經常使用來紀錄周遭靜態影像的格式是jpeg
jpeg是種8bpc(8 bits per channel)的格式
簡單來說就是RGB三色各有256階度, 256三次方後便為16777216
我們一般的電腦螢幕所顯示最多就是這麼多種顏色(百萬色)
在更進一步說就是黑色(0)到白色(1)總共有256種明暗表示

【分享】有關於HDR的一切之原理篇
                           

但是自然界中任何單一的畫面
從最亮到最暗的層次變化是趨近無限大的
所以只有256階度是不夠的


上述攝影技巧就是在這256階度當中
得到最豐富的顏色分佈
而HDR卻是突破256階度的限制

為了讓我們的影像中色彩資訊更接近自然界
HDR就此誕生
HDR一般是32bpc(float,稱為浮點)的檔案
"浮點"在數位的世界中代表無限大
RGB三色的階度就超越了8bpc的256階限制

【分享】有關於HDR的一切之原理篇
                  

【分享】有關於HDR的一切之原理篇
圖中右上方紅色所標示為32位元下之RGB值
右下方藍色區域為在8位元中RGB數值
兩者皆為太陽中央之數值

-------------------補充--------------------
一定會有人問
那12,16,24 bits的檔案難道就不能稱為HDR嗎?
我的心得是:
HDR原生出來的檔案就是32 bits
而我們在後製時也常常是在16bpc甚至32bpc的環境下作業
這些檔案的階度有時就不太足夠了
所以乾脆就只取最大值的稱之
--------------------------------------------

中級會員

註冊時間
2007-4-3
主題
1
發表
19
精華
0
威望
52
積分
52
最後登入
2010-10-1
發表於 2007-7-3 12:58:30 |顯示全部樓層 | 字體大小
2.

HDR是由眾多不同曝光值的影像所組成
由這些不同曝光值的影像中得到畫面中每個像素
相對的明暗關係
以下是和傳統的jpeg圖比較
(上圖為jpeg,下圖為HDR)

差不多亮度時

原圖加亮

原圖變暗


比較一下後可發現
HDR在加亮或變暗後原圖的亮度細節依然還保留者
而jpeg就無法兼顧



如果使用像Motion Blur(動態模糊)這樣的特效

我使用水平方向300像素
上為jpeg下為HDR

注意看到中央燈絲的部分
差別很明顯~~

HDR應用最多的地方為電影工業和3D動畫上
因為HDR豐富的色彩資訊
可以用作3D環境的的"燈光"
讓一些3D的特效看起來更為真實

這是使用3D軟體"Maya"所算出的圖
圖中0dB是用類似玻璃的材質
背景是一張戶外的360度HDR
(為何沒影子?因為我太懶了就沒去調..........)


最近的蜘蛛人三和變形金剛
很多裡面的人物或者場景都是CG
然後用HDR讓這些動畫看起來真實
(除了蜘蛛人中的"沙人"只用HDR來合成是不夠的以外......)

中級會員

註冊時間
2007-4-3
主題
1
發表
19
精華
0
威望
52
積分
52
最後登入
2010-10-1
發表於 2007-7-3 13:04:35 |顯示全部樓層 | 字體大小
3.


那麼...
HDR對我們這些純玩攝影的有何用處?
我覺得是"數位黑卡"這方面用最實際
其他很多都算是趣味吧
可以讓作品有不同的面貌
看起來更夢幻

很多人說有"油畫"的效果,這是為何呢?
油畫給人的感覺就是層次非常的分明
而一個32bits的HDR轉成8bits的jpeg時
要做一個叫"Tone Mapping"的動作
把32位元的層次轉換到256階度之中
這時影像自然的就會有類似油畫的層次感
畫面就很夢幻



下次來分享如何拍攝及製作HDR影像

原理篇完~~~


以下為一些有用的連結
內容都是英文,請見諒~~~
建議可以找goole大神翻譯
http://www.google.com/translate_t?hl=zh-TW



美國Apogee Photo Magazine的專文(強烈建議觀看)
在第二頁後面有很多不錯的網頁連結
http://www.apogeephoto.com/feb2007/jaustin22007_1.shtml

Photomatix官網的示範教學
http://www.hdrsoft.com/examples.html
還有一些資源的連結,FAQ那裡很值得一看
http://www.hdrsoft.com/resources/index.html

分辨出台灣常有人搞錯的Photomatix"H&S"和正統"HDR"的製作流程和差別
http://www.aguntherphotography.c ... hdr-processing.html

Royce Howland的全景HDR製作教學
(雖然內容又臭又長...但是製作流程很詳細值得一看)
http://www.naturescapes.net/072006/rh0706_1.htm

一些藝廊
http://www.johninjapan.com/
http://hdri.wordpress.com/
http://qtpfsgui.sourceforge.net/

最後
如果是想要K一些學術原理或想要透徹完全瞭解的朋友們
我也不會漏掉:p

HDR創始者Greg Ward的說明
http://www.anyhere.com/gward/hdrenc/hdr_encodings.html

市面上大學課程教HDR用的教科書
(我指的大學是美國Savannah College of Art and Design)
http://0rz.tw/782PL
這本台北的天瓏書局有賣


以上內容有錯請用力鞭
在能力範圍內我會想辦法更改

謝謝~~~m(_._)m

高級會員

註冊時間
2007-2-26
主題
26
發表
1093
精華
0
威望
5567
積分
1145
最後登入
2012-1-24
發表於 2007-7-3 13:31:36 |顯示全部樓層 | 字體大小
Post by 0dB;326905
2.

一般我們經常使用來紀錄周遭靜態影像的格式是jpeg
jpeg是種8bpc(8 bits per channel)的格式
簡單來說就是RGB三色各有256階度, 256三次方後便為16777216
我們一般的電腦螢幕所顯示就是這麼多種顏色(百萬色)
...


大大
這是不對的喔

木應該是說
16777216色目前只出現在很高階的電視營幕與CRT 機種
一般NB與15" /17"/19" 液晶營幕等等

它們的PANEL 很多只處理到6bit x 6 bit x 6bit (雖然影像資料是 R/G/B 8bit) , 真實送進panel的只是6bit 的RGB 再加上2 bit的計算色彩)

所以
不是所有螢幕都能顯示百萬色喔

高級會員

註冊時間
2007-2-26
主題
26
發表
1093
精華
0
威望
5567
積分
1145
最後登入
2012-1-24
發表於 2007-7-3 13:34:26 |顯示全部樓層 | 字體大小
Post by 0dB;326905
2.

0(黑)|------------256階度----------------|1(白)
...


應該改成 255階度喔

因為0是也是一階 , 總共是256階 sigma (0,1,2,3,,,,,,,,,255)=256

高級會員

註冊時間
2007-2-26
主題
26
發表
1093
精華
0
威望
5567
積分
1145
最後登入
2012-1-24
發表於 2007-7-3 13:43:58 |顯示全部樓層 | 字體大小
Post by 0dB;326893
數位相機所產生的圖像又會比256階度少
(相機或感光元件的動態範圍所限)


這個我有意見

其實在電視中的畫面
在設計上應該是
黑不能太黑(不然烏鴉就看不到了)
白不能太白(不然白雲就看不到了)

必需把256色階各往前提高一些
不能讓色階完全達到滿格

以上是電視畫面的處理方式

在靜態攝影裡頭

黑可以黑得很黑
白也能白得很白

現在的CCD 絕對有能力把256階表現出來
問題不在於CCD的動態範圍
而是在於鏡頭的光解析度

高級會員

註冊時間
2007-2-26
主題
26
發表
1093
精華
0
威望
5567
積分
1145
最後登入
2012-1-24
發表於 2007-7-3 13:48:57 |顯示全部樓層 | 字體大小
Post by 0dB;326893
0(黑)|----4294967296(2的32次方 @@)階度----|1(白)  


我們可以用float 100次方來處理影象
但是上頭有說過

我們的營幕display 就是只能局限在8bit

除非
1.買高階液晶電視(一台十萬的那種啦)
2.買PDP 電漿電視 ( TRUE COLOR)
3.買中古CRT 陰極顯示器 (不知道還有得買嗎 )

我以為HDR的真諦不在於顯示在螢幕上
而是平面輸出

只有平面輸出才能比較出來這種差異
在NB或是一般LCD
是看不出來的

高級會員

註冊時間
2007-2-15
主題
102
發表
858
精華
12
威望
3555
積分
1122
最後登入
2016-10-11
發表於 2007-7-3 13:55:01 |顯示全部樓層 | 字體大小
不知道CCD 和 CMOS的技術是否已經跟上了,如果是的話,那真是二年之內不能再敗新機了。
再加上HD photo的檔案格式,聽說又比Jpg 更小,那不又是另個相機的革命了嗎?  
^_^
------------------------------------- [URL=\"http://www.wretch.cc/blog/nicholashan\"]歡迎參觀小弟的部落格[/URL] [URL=\"http://www.wretch.cc/blog/nicholashan/7635960\"]拍花資訊整理[/URL] [URL=\"http://www.wretch.cc/blog/nicholashan/7638107\"]攝影景點GPS座標彙整[/URL] 拍照,真的是一件開心的事 Nicholas Han -------------------------------------

高級會員

註冊時間
2007-2-26
主題
26
發表
1093
精華
0
威望
5567
積分
1145
最後登入
2012-1-24
發表於 2007-7-3 13:58:11 |顯示全部樓層 | 字體大小
Post by 0dB;326910
3.


很多人說有"油畫"的效果,這是為何呢?
油畫給人的感覺就是層次非常的分明
而一個32bits的HDR轉成8bits的jpeg時
要做一個叫"Tone Mapping"的動作
把32位元的層次轉換到256階度之中
這時影像自然的就會有類似油畫的層次感
畫面就很夢幻
...


我覺得繞了一大圈
最後還是要回來8 bit
然後取得"油畫"的感覺

油畫的感覺
我相信很多後製軟體都作得到

把很多張不同曝光的圖重疊在一起作成一張圖
讓深的與淺的東西都混合在一起
這實在是個好點子

但我覺得HDR要作到以上
實在不需要轉成32 bit來作


應該有人能作一個支架(與機身要分離,不然會振動)
上頭放一個能控制轉速的馬達
然後裝上黑白葉片
在鏡頭前旋轉

這樣騙相機
就搞定了
應該很容易啊
用手搖晃太累了

中級會員

註冊時間
2007-4-3
主題
1
發表
19
精華
0
威望
52
積分
52
最後登入
2010-10-1
發表於 2007-7-3 14:05:26 |顯示全部樓層 | 字體大小
Post by sophies;326923
大大
這是不對的喔
木應該是說
16777216色目前只出現在很高階的電視營幕與CRT 機種
一般NB與15" /17"/19" 液晶營幕等等
它們的PANEL 很多只處理到6bit x 6 bit x 6bit (雖然影像資料是 R/G/B 8bit) , 真...

這個我就只涉獵到皮毛了
所以我的意思是"最多"顯示那麼多顏色
我還是改一下好了~~

以上內容能借我引用嗎?

btw我搜尋了一陣子有找到一台可顯示16bits顏色的顯示器
http://www.dolby.com/promo/hdr/technology.html
看不出來是真是假

Post by sophies;326924
應該改成 255階度喔
因為0是也是一階 , 總共是256階 sigma (0,1,2,3,,,,,,,,,255)=256

我原來的意思就是黑到白256階結果現在放到圖示中就變這樣
的確是個錯誤...
看來改天畫個jpeg貼上來好了
Post by sophies;326927
這個我有意見
其實在電視中的畫面
在設計上應該是
黑不能太黑(不然烏鴉就看不到了)
白不能太白(不然白雲就看不到了)
必需把256色階各往前提高一些
不能讓色階完全達到滿格
以上是電視畫面的處理方式
在靜態攝影裡頭
黑可以黑得很黑
白也能白得很白
現在的CCD 絕對有能力把25...

這一部份再看一看的確語氣有些過於果斷

反正我們的作業方式都是東西弄完
就丟給工程人員去解決這些東西:p
除非有顏色跑掉太多或"超標"再給我們想辦法解決
內容我想想再改

啊呀真漏氣~~
才貼完就馬上被人吐槽
看來我功夫不到家~~~
要砍掉再重練啦......

謝謝你的更正~
直達第 跳轉
返回清單 發表主題
你需要登入後才可以回覆 登入 | 註冊 |

招商合作|Archiver|PFC-Pentax Fans Club |網站地圖

GMT+8, 2016-12-10 17:04 , Processed in 0.039740 second(s), 10 queries , Gzip On.

Powered by PFC

© 2004-2016 Pentax Fans Club

回頂部