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Tecnica fotografica:
Immagini HDR (High Dynamic Range)
L'occhio umano può distinguere valori di luminosità massima/minima con un rapporto di circa
10.000:1, mentre una scena soleggiata può facilmente arrivare ad un range dinamico di 100.000:1.
Le immagini riprodotte dal monitor o stampate su carta, hanno un range dinamico di solo 255:1.
Ecco perché molte immagini riprese in pieno sole presentano spesso aree completamente nere ed
aree completamente bianche.
Il range dinamico dei sistemi ora in uso:
In fotografia noi usiamo una fotocamera, una scheda di memoria, un monitor e/o la carta stampata. La gamma
dinamica di ogn'uno di questi tre stadi (cattura, memoria, output) gioca un ruolo chiave per la qualità del
risultato. In generale le tecnologie con una gamma dinamica maggiore producono risultati più realistici.
Se il range dinamico di una scena è troppo ampio per uno dei tre stadi coinvolti nel processo, qualcosa deve
essere sacrificato; si deve rinunciare ai dettagli o nelle zone d'ombra o nelle zone luminose, come si vede nel
seguente esempio.
All'orizzonte si intravvede il digitale HDR:
E' facile immaginare che entro il prossimo decennio assisteremo alla transizione verso il sistema HDR. I grandi
produttori di hardware sono in gara per portare sul mercato la prima vera fotocamera HDR, capace di catturare
fedelmente anche le scene con il contrasto più forte. Questo sarà un evento con un forte impatto su tutti gli
aspetti della produzione di immagini, compresa la cattura, la memorizzazione, l'editing e l'output.
Un primo tentativo in questa direzione è stato fatto da Fuji con la camera S3 Pro che monta il SuperCCD.
Questo sensore ha fotodiodi di dimensioni standard ad alta sensibilità e altri di dimensioni minori a bassa
sensibilità; quando i segnali dei due tipi sono combinati dal software il risultato è un'immagine con un più ampio
range dinamico. Le immagini prodotte da questo CCD non sono spettacolari ma è comunque un inizio.
Possiamo presumere che alla fine le camere compatte perderanno il flash. Chiunque usi una piccola compatta
impara presto che generalmente le foto riescono meglio se NON si usa il flash. Oggi i sensori stanno diventando
sempre più sensibili, le camere sempre più piccole, i sistemi di misurazione della luce sempre più precisi ed
affidabili. Se a tutto questo aggiungiamo un aumento del range dinamico, il flash diventa più un optional che
una
necessità.
Anche le fotocamere professionali offriranno maggiori capacità di produrre immagini HDR, per esempio
combinando automaticamente immagini multiple riprese con diverse esposizioni, con o senza il flash, o in
diverse combinazioni di illuminazione.
Alcuni
dati
tecnici
Il sistema HDR consiste sostanzialmente nel produrre un file di immagine che contenga molte più informazioni
di quante uno schermo di computer possa riprodurre. Un normale file bitmap (per es. un JPEG prodotto dalla
nostra camera) memorizza ogni pixel con tre valori (per rosso, verde e blu) a 8 bit, che insieme danno il colore
del pixel. Ciò significa circa 16 milioni di differenti colori, cioè una definizione un po' più alta di quanto uno
schermo
medio
possa
riprodurre.
Un file digitale RAW tipicamente contiene 10 o 12 bit per pixel, cioè da quattro a otto volte più definizione (per
ogni bit in più raddoppiano i valori possibili). Non stiamo parlando di risoluzione, ma di valori di luminosità, per
questo motivo solitamente si scatta in RAW, se si dispone di abbastanza spazio di memoria, in modo da poter
poi correggere l'esposizione e rivelare i dettagli nelle aree in luce ed in ombra che andrebbero definitivamente
persi
con
il
formato
JPEG.
Infine, in una immagine HDR i pixel sono memorizzati come valori a 16 o 32 bit. In pratica significa che
possono contenere abbastanza informazioni da descrivere ogni minima variazione dal buio assoluto fino ad una
luminosità mille volte più del sole, invece che eliminare i valori ai due estremi, come avviene nel formato JPEG.
In
pratica
Se una immagine HDR non può essere riprodotta fedelmente dal monitor di un computer, a che serve? E'
proprio questo il punto. Un file HDR può in teoria contenere tutto il range di luminosità che esiste al mondo che,
anche se non può essere riprodotto così com'è, è pur sempre presente e può essere utilizzato per recuperare i
dettagli nascosti. Una volta eseguite le opportune elaborazioni, il file può essere convertito in un formato
utilizzabile.
Tone
mapping
La maggior parte dei monitor LCD o CRT (e naturalmente le stampe su carta) sono media a basso range
dinamico (LDR), perciò se si vuole visualizzare una immagine HDR si deve necessariamente convertire l'ampio
range dell'immagine in un rage inferiore compatibile con il monitor in uso. Questo processo è definito
mappatura dei toni, ed è eseguito con l'ausilio di un algoritmo più o meno sofisticato, con lo scopo di
conservare
l'aspetto
originale
dell'immagine
HDR.
In qualche maniera con la mappatura dei toni si persegue lo stesso obiettivo della tecnica di combinare insieme
due o più immagini con diversi gradi di esposizione, come descritto più avanti.
Le alternative
La prima alternativa consiste nel ben noto sistema di produrre immagini multiple della stessa scena, ma con
diversi valori di esposizione (exposure bracketing), per poi fonderle insieme in una sola immagine ad alto range
dinamico.
Per
questo
scopo
possiamo
utilizzare
anche
il
normale
formato
JPEG.
Per esempio, se dobbiamo riprendere un panorama in pieno sole, che comprende alberi e cespugli in primo
piano, delle case a media distanza e sullo sfondo montagne e cielo, dovremo scattare diverse foto scegliendo
diverse velocità di otturatore in modo da esporre correttamente tutti gli elementi presenti nella scena.
Naturalmente è imperativo l'uso del cavalletto per ottenere immagini perfettamente sovrapponibili. Diciamo che
ora abbiamo tre immagini: nella prima l'esposizione è regolata per l'ombra dei cespugli, nella seconda per le
case
e
le
montagne,
nella
terza
per
il
cielo
e
le
nuvole
molto
luminose.
A questo punto possiamo scegliere tra due soluzioni per ottenere la nostra immagine perfetta. Con la prima si
procede come descritto, se pur sommariamente, nella pagina dedicata al bracketing. Occorre dire che questa
soluzione richiede l'uso di un editor di immagini dotato dei livelli, e richiede anche del tempo ed una certa
dimestichezza con il fotoritocco.
La seconda opzione è molto più semplice e sbrigativa. Basta andare al sito www.hdrshop.com che distribuisce,
oltre al software HDRShop 2.0 in versione commerciale a 399 USD, anche la versione precedente 1.0 con
licenza freeware per uso privato. Si tratta di un programmino (860 Kb) molto semplice da utilizzare e che non
richiede installazione. Basta scaricarlo sul Desktop e cliccare sull'icona per aprirlo. Il programma è sicuro e
garantito privo di malware.