Видео маппинг, видео перформансы

VJ Софт

HDRI новый графический стандарт

Содержание материала

Маркетологи из SMaL Camera Technologies весьма убедительно иллюстрируют выгоды расширения динамического диапазона камер охранного наблюдения: фирменная технология Autobrite позволяет обнаруживать преступника еще до того, как тот совершит преступление!

Откуда берутся резкие тени, если отсутствует компактный источник света? Как отражение может существовать без отражаемого, а преломление -- без преломляемого? Эти и другие подобные парадоксы, с которыми легко мирится гибкое человеческое восприятие, оказываются сущим камнем преткновения для алгоритмов визуализации, призванных автоматизировать "вживление" синтетических объектов в реальный пейзаж. Именно поэтому использование "логически непротиворечивых" HDRI-текстур, способных вобрать в себя как самые глубокие тени, так и самые слепящие солнечные лучи, считается обязательным условием эффективного применения IML-алгоритмов.

Впрочем, 3D-индустрия -- не единственный потребитель технологий HDRI: не менее широкие перспективы открываются перед ними также и в области цифрового фото.

Один из столпов современной художественной фотографии Ансель Адамс (Ansel Adams, 1902--1984) знаменит следующим высказыванием: "Негатив подобен нотному листу, а отпечаток -- музыкальному исполнению". Действительно, фотографы-профессионалы привыкли видеть в печати высокое искусство, позволяющее им по-разному интерпретировать негативное изображение, "втискивая" его с помощью множества ухищрений в относительно узкий динамический диапазон (называемый на профессиональном жаргоне фотоширотой) бумажного отпечатка. Избыточная фотоширота негатива для фотопечатника -- это пространство его творческой свободы, а отнюдь не бесполезная информация.

По показателю фотошироты матрицы современных цифровых камер уступают фотопленке. С другой стороны, они превосходят возможности LDRI: цветовое разрешение в RAW-форматах может составлять 12 или даже 14 b на цветовой канал. Сжатие динамического диапазона -- функция поставляемого с камерой ПО, возможности которого, как правило, ограничиваются введением одной-двух ступеней коррекции для исправления допущенных во время съемки экспонометрических ошибок. Между тем фотографии, сделанные в условиях неоптимального освещения, могут требовать более сложной доработки: к примеру, на многоплановых фото, снятых со вспышкой, переэкспонированные объекты переднего плана требуют выборочного затемнения, а недоэкспонированные объекты заднего плана -- осветления. Трудоемкая, но столь ценимая фотохудожниками техника выборочного осветления/затемнения (burn/dodge) лишь с недавних пор стала доступна пользователям популярных графических редакторов Photoshop и PictureMan, последние версии которых позволяют работать 16-битными цветовыми каналами.

Photogenics HDR -- первый полнофункциональный редактор для HDRI-изображений. Доступен за $699 либо в виде 30-дневной пробной версии

Дальнейшее развитие этого направления связано с активно разрабатываемыми в последние годы в академической среде алгоритмами автоматического выборочного осветления/затемнения (см. например, http://graphics.csail.mit.edu/~fredo/PUBLI/Siggraph2002 и www.cs.utah.edu/~reinhard/cdrom). Их авторы пытаются формализовать опыт, накопленный за 150-летнюю историю фотографии, а также учесть адаптационные свойства зрительной системы человека. Оптимальный подбор параметров, управляющих сжатием динамического диапазона в каждом участке исходного HDRI-изображения, позволяет повысить информативность результата, не искажая при этом цветопередачи и освещенности.

Эффективность алгоритмов выборочного осветления/затемнения напрямую зависит от избыточности динамического диапазона исходного материала, и поэтому условием их коммерциализации является "HDRI-чувствительность" фотоэлементов цифровых камер. Сегодня к идеалу наиболее приблизились матрицы SuperCCD SR от Fuji и Autobrite от SMaL Camera Technologies. В первом случае улучшение характеристик достигается путем размещения под каждой из микролинз CCD-матрицы двух фотоэлементов различной чувствительности. Таким образом, результат съемки оказывается суперпозицией двух обычных изображений разной плотности. Что же касается компании SMaL, она не склонна вдаваться в технические подробности: из рекламных материалов о ее CMOS-матрицах удалось почерпнуть лишь численное выражение ширины динамического диапазона, которое оказалось неправдоподобно большим: 250 дБ (т. е. более 12 порядков!).

<--pagebreak-->

Чего ждать от HDRI завтра?

Расширение динамического диапазона -- одна из ключевых эволюционных тенденций в индустрии цифрового фото, поэтому нетрудно предвидеть, что формат HDRI обречен стать внутренним стандартом представления данных в цифровых камерах. Реализация алгоритмов выборочного осветления/затемнения во встроенном ПО лишит понятие экспозиции привычного смысла. В будущем фотографы смогут бесстрашно обращать объектив в сторону солнца, снимая каждый оказывающийся в поле зрения объект с оптимальной для него экспозицией.

Современные программируемые графические карты поддерживают широкий набор операций с вещественными векторами и массивами, способными хранить цветовую информацию, что может использоваться для внедрения HDRI-технологий в игры и иные 3D-приложения реального времени. Точнее сказать, уже используется, в чем можно убедиться, запустив одну из демонстрационных программ, доступных по адресам www2.ati.com/misc/demos/ATI-9700-DebevecRNL-Demo-v1.1.exe и www.daionet.gr.jp/~masa/archives/rthdribl_1_2.zip (размер каждого файла -- около 20 MB).

Формат HDRI будет поддерживаться не только 3D-, но и 2D-приложениями, что приведет к появлению каких-то принципиально новых, еще неведомых нам разновидностей инструментов редактирования и фильтров. Собственно, первый двухмерный HDRI-редактор уже представлен на рынке: это Photogenics HDR компании Idruna Software, предлагающий пользователю, помимо привычного набора функций, некоторые приятные неожиданности вроде "пиротехнических эффектов", воспроизводящих реальную яркость пламени.

Итак, HDRI -- наиболее совершенная из известных человечеству технологий отражения реальности, обладающая неоспоримыми качественными преимуществами перед фотографией. Не странно ли в связи с этим то, что, желая обозначить наивысшую степень реалистичности и точности, мы по-прежнему пользуемся словосочетаниями "фотореалистичная графика" и "фотографическая точность"?

Непрерывная цепь усовершенствований техники запечатления трехмерной реальности на плоском изображении является одной из составляющих процесса развития фотографии. Начальным звеном данной цепи была наскальная живопись, а завершающим, возможно, станет утверждение HDRI в качестве графического стандарта.

Полноохватные текстуры могут выглядеть по-разному, однако они несут одинаковую информацию и при необходимости допустимо их преобразование из одного представления в другое

Самый распространенный класс полноохватных текстур -- птолемеевы развертки, т. е. панорамные изображения с 360-градусным охватом по горизонтали и 180-градусным по вертикали. Стандартное соотношение сторон таких разверток -- 2:1
Кубические проекции строятся из квадратных видов, снятых в шести взаимно перпендикулярных направлениях (включая верх и низ), представленных набором отдельных файлов либо в виде крестообразной развертки
Наиболее часто используемая разновидность полярных проекций -- отражение на зеркальном шаре

EventCatalog.ru — всё для организации мероприятий!