Current footage

Динамический диапазон vs освещение и отражения

Возможно, у вас ещё остался вопрос о том, какие проблемы доставит HDRI-карта с низким динамическим диапазоном. Как уже говорилось ранее, низкий диапазон означает, что фотографу не удалось запечатлеть весь спектр света, представленный в реальной сцене. Это, конечно же, отразится на рендере и в результате приведёт к тому, что итоговое изображение не получит эффекта реального освещения.

Ниже для сравнения представлены 2 изображения. Это результаты рендеринга одной сцены с применением 2х HDRI-карт, рассмотренных ранее:
Очевидно, что изображения сильно отличаются друг от друга. Но ведь они должны выглядеть приблизительно одинаково, так как обе карты представляют изображение солнечного дня. Сразу же можно заметить три вещи:

1. Цвет освещения
2. Чёткость теней
3. Степень отражения

Что значит EV?

Динамический диапазон HDRI-карт, как правило, выражается в количестве EV («стопов»/«шагов») или числом F-stop (диафрагменным числом). EV обозначает величину экспозиции (exposure value), а 1 EV соответствует одной полной остановке света в камере. Например, изменение выдержки с 1/400s до 1/200s, соответствует повышению экспозиции на один полный стоп, или 1 EV.

Число EV напрямую не связано с количеством снимков, необходимых для создания HDRI карты. Многие камеры могут создавать изображение, используя за один снимок 1/2 стопа, или даже 1/3

При этом следует учитывать, что отсняв 12 кадров с интервалом в 1/3 стопа, вы получите всего 4 полных шага экспозиции или 4 EV! Очень важно это понимать

Вся эта неразбериха приводит к тому, что на многих сайтах рядом с HDRI указаны совершенно случайные цифры. Получается, что мы не можем доверять этим показателям, и должны сначала открыть HDRI в Photoshop (или подобной программе), чтобы увидеть действительный динамический диапазон, с которым имеем дело.

Для оценки правдивости таких цифр, вы можете использовать следующие значения в качестве ориентира:

1. Уличная сцена солнечного дня
   Нужно искать показатель от 10 до 13 EV. 13 EV означает, что время выдержки находилось в диапазоне от 1/4000s до 1s. В солнечной сцене время выдержки 1s при использовании малой апертуры, безусловно, приведёт к очень яркой картинке. Так что нет никакого смысла увеличивать время выдержки, иначе сцена будет полностью испорчена. Высококлассные камеры могут работать и с большим числом EV. Они способны снимать при очень короткой выдержке.
2. Сцена внутри здания/помещения
   Здесь динамический диапазон будет даже выше. Свет внутри помещения — гораздо менее яркий, чем солнечный, и, соответственно, современные камеры смогут уловить его лучше. Значение будет в среднем равняться 17 EV, что означает, что выдержка работала в диапазоне от 1/4000s до 8s.

Некоторые даже заявляют показатель в 25 EV и более, но они либо сумасшедшие, либо явно сделали что-то неправильно. Если у карты указан более низкий диапазон, будьте уверены, что, скорее всего, это не самое высококачественное HDRI.

На что обращать внимание при покупке HDRI-карт?

Существует много сайтов, которые предлагают HDRI-карты, но лишь немногие продают действительно высококачественные карты с хорошими характеристиками

Вот небольшой обзор того, на что следует обратить внимание при выборе HDRI-изображения:

Динамический диапазон. Самое главное — фактический динамический диапазон изображения. На самом деле, вся статья посвящена ему, так что мы вернемся к этому моменту чуть позже. Для начала следует рассказать о некоторых других аспектах, которые выделяют хорошее HDRI.

Подходит ли изображение для рендеринга? Вы же не хотите рекламировать абсолютно новые часы на фоне пустыни. И вы уж точно не собираетесь помещать прогрессивный концепт-кар на кухонный стол. Так что задумайтесь о том, что сделает сцену именно такой, какой вы хотите её увидеть в результате рендеринга

Даже если вы не собираетесь использовать HDRI в качестве «декораций», окружение всё равно очень важно. Оно проявляется в отражении света, создавая правильное освещение

Рендеринг объектов вне их обычной среды будет выглядеть неестественно.

Выбор изображений в HDRI коллекциях (или наборах). Когда вы покупаете целую коллекцию, убедитесь в том, что изображения окружений в ней неодинаковы и имеют некоторые различия. Многие коллекции включают в себя десятки карт широких пространств открытой местности. Если вид облаков с холма X ничем не отличается от вида облаков с холма Y, тогда нет никакого смысла в 15 картах одной и той же области в один и тот же день. Это правило действует и на изображения городского окружения и даже на карты обстановки внутри зданий и помещений. Пусть на вид они и отличаются, но после рендеринга разница между ними будет практически незаметна.

Свет и контраст. HDRI-карта используется в рендеринге для того, чтобы придать изображению естественное освещение и отражения. Это то, чего мы добиваемся от карты: появления интересных особенностей отражения и хорошего освещения, которые способны «оживить» сцену. Поэтому убедитесь, что вы сможете предварительно посмотреть рендер сцены с использованием выбранного HDRI.

Только так вы увидите, создаёт ли карта живое освещение и отражения. То, чего мы действительно ждём от HDRI — контраст. Контрастные элементы будут отражаться от любой поверхности, даже резины или слегка блестящего пластика

Также обратите внимание на присутствующие источники света: сколько их, какого цвета, какого размера, где они располагаются и т. д

Приведу пример HDRI-карты с большим количеством источников света и замечательным контрастом. Рядом — рендер сцены с использованием этой карты. Обратите внимание на приятное освещение и хорошее отражение!

Разрешение vs резкость. Некоторые цифры могут ввести в заблуждение. Не поддавайтесь! «Выше» не всегда значит «качественней»! Если карта с высоким разрешением размыта, то от этого разрешения не будет никакого толка. При предварительном просмотре HDRI-карт, например, на Aversis, вы увидите, что изображения чёткие, даже при приближении на 100%.

Качество изображения. Многие изображения создаются при помощи линзы Fisheye, поэтому на них иногда видны «швы». Так что перед покупкой обязательно обратите на это внимание. Некоторые создаются даже при помощи зеркальных округлых поверхностей, что приводит к большому количеству нежелательных эффектов, таких как пыль, царапины, неровные изогнутые линий, появление фотографа в кадре и т. д. Ниже — пример гнутых линий (слева) и пыли и дефектов поверхности (справа):

Вертикальные линии. При взгляде на такое изображение иногда может показаться, что здания падают. Так происходит, потому что HDRI было плохо снято, либо некачественно «сшито». Такого рода дефекты должны быть исправлены при соединении изображений в специальном приложении, но многие просто не уделяют этому должного внимания. Приведу пример карты с вертикальными линиями, которую не исправили при обработке (заметьте и кривую линию горизонта):

Динамический диапазон HDRI-карты. Что это?

На самом деле динамический диапазон представляет собой разницу между самым тёмным и самым ярким пикселями в изображении. Например, у HDRI-карты солнечного дня должен быть очень высокий динамический диапазон, если вы, конечно, хотите, чтобы свет и отражения создавали эффект реальной действительности. Солнце здесь в высшей степени яркое, а тени — очень тёмные. На самом деле, современные камеры с натяжкой могут полностью захватить динамический диапазон солнечной сцены.

Даже при самом коротком временем выдержки и мельчайших отверстий объектива солнце всё равно будет выглядеть засвеченным пятном (а остальная часть изображения будет чёрной!). Многие HDRI-карты, которые можно найти в интернете, не отражают весь спектр динамического диапазона реальной сцены. Приведу 2 примера HDRI-карт для сравнения. Оба одинаково понижены в экспозиции:
На хорошей HDRI-карте источники света при понижении экспозиции будут оставаться яркими, в то время как все остальные пиксели будут становиться темнее. Но как вы можете заметить в нижнем ряду, уже после снижения экспозиции на два шага, солнце из ярко-белого превратилось в светло-серое…

Обратите внимание на цвета солнца на двух полосах в середине. Верхняя HDRI захватывает намного больше фактического динамического диапазона

Только после снижения экспозиции на 12 полных шагов (!!!), солнце начинает менять интенсивность. Понижение нижней HDRI на 12 шагов в результате приводит к солнцу чёрного цвета…

Цвет освещения

Нарушенный баланс освещения способствует тому, что изображение справа приобретает такой голубой оттенок. На нормальной карте солнце было бы маленьким, желтоватым и очень-очень ярким, а небо — очень большим, голубым, но менее ярким. При таких условиях небо «пытается» сделать освещение синим, но его «одолевает» очень яркий жёлтый свет солнца. Этим они сбалансируют друг друга, что приведёт к созданию изображения, где освещённые участки будут желтоватыми, а теневые зоны — немного синими.

На изображении ниже я выбрал для сравнения по одному пикселю из каждой области: освещённой солнцем и теневой. Вы можете ясно видеть, что тени — слегка синие, а освещённые участки — желтоватые.