HDR : tecnica fotografica



 Tecnica fotografica:Immagini HDR

L'acronimo sta per High Dynamic Range, ossia una gamma dinamica elevata.Il risultato è un'immagine quasi surreale, con i colori molto brillanti,

dove ogni dettaglio viene esasperato e ogni particolare è ben definito.
Si tratta di una particolare tecnica di computer grafica che è possibile ricreare anche in condizioni amatoriali.
La tecnica consiste nello scattare più foto allo stesso soggetto, con differenti tempi di esposizione: da pochi centesimi di secondo fino a qualche decina di secondi.

In questo modo si "catturano" differenti livelli di esposizione, da una molto scura a una abbondantemente sovraesposta.
Naturalmente è indispensabile un cavalletto, non solo per i tempi di esposizioni elevati ma perché è necessario che la scena sia sempre la stessa.

E' consigliabile anche l'utilizzo di un telecomando, qualora la fotocamera lo supporti, per evitare di spostare accidentalmente l'inquadratura tra uno scatto e il successivo.

Buoni risultati si raggiungono facendo almeno sei-otto scatti differenti. Successivamente si combinano insieme le immagini, utilizzando il Pc.


Uno dei software che si occupa agevolmente di ricomporre le foto insieme è Photomatix Pro, uno shareware stand alone tanto per Mac OS che per Windows (da 98 a XP).

Un altro software, in questo caso freeware - ( Download v1 ) per uso privato www.hdrshop.com è un programmino (860 Kb) molto semplice da utilizzare e che non richiede installazione ( leggere più avanti il tutorial ).

I soggetti con elevato contrasto, come per esempio i panorami, sono quelli che si prestano particolarmente bene alla fotografia HDR.
Questa tecnica, oltre che garantire effetti spettacolari, si presta bene anche ad applicazioni pratiche, come per esempio quando si vuole raggiungere un livello di dettaglio elevato nelle foto di interni.

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.





L'occhio umano può distinguere valori diluminosità 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.



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 a 8 bit (per rosso, verde e blu) che insieme danno il colore del pixel.

Ciò significa 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 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 di mille soli, 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, èpur 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 range 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 sofosticato, 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 (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 (vedere a fondo pagina).
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 alternativa 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( Download v1 ) 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.




Breve tutorial

Aperto il programma, appare una interfaccia vuota. Cliccare Create > Assemble HDR from Image Sequence.Nella finestra che si apre cliccare il pulsante "Load Images",scegliamo le immagini dalla nostra cartella, > Apri.


Il programma analizza le immagini e automaticamente le dispone dalla più scura alla più chiara.
Il solo dato che dobbiamo inserire è quello dell'intervallo di esposizione che abbiamo scelto al momento dello scatto.

Nel caso in esempio era di 1 stop.
Cliccando il relativo pulsante notiamo che nella colonna Abs. Stops i valori sono cambiati di conseguenza.




Per finire, premere il pulsante Generate Image, e il gioco è fatto.
Si apre l'immagine finale, risultante dalla combinazione delle tre immagini sorgente.
In sostanza, il software non fa altro che sovrapporre le tre immagini sorgente, salvare da ciascuna l'area correttamente esposta e poi assemblare
le aree salvate in un'unica immagine finale.

Un beneficio ulteriore di questa tecnica di elaborazione delle immagini è quello di ridurre sensibilmente il livello di rumore digitale.
Sovrapponendo le tre immagini, i pixel di rumore si annullano a vicenda,
o quasi.

Ultimo passo: l'immagine ottenuta è ad alto range dinamico, inadatta per gli usi ordinari.
Dobbiamo quindi convertirla in immagine LDR (low dynamic range).
Dal menu principale cliccare File > Save as...
Dalla finestra che si è aperta scegliamo JPEG (o altro formato).
Per chi non ha problemi con l'Inglese, nel sito www.hdrshop.com ( Tutorials ) si trova anche una pagina di tutorial con una descrizione più dettagliata dei vari comandi e funzioni.



Tecnica fotografica: Compensazione automatica dell'esposizione (autoexposure bracketing)



Perché una scena che sembrava perfetta, risulta poi sovra- o sotto- esposta? Quando si usa la fotocamera digitale non si può
mai essere certi che l'esposizione scelta in automatico sia quella corretta. Troppi sono i fattori che possono trarre in inganno i sistemi automatici di controllo e compensazione.




Cos'è il bracketing e come usarlo:

Nell'epoca pre-digitale il fotografo misurava la luminosità
ambientale con l'esposimetro e poi impostava i valori di apertura e tempo
di esposizione sulla scorta della lettura eseguita e di una buona dose di esperienza.
Processo abbastanza laborioso, oggi usato per il lavoro di ritrattistica in
studio e poche altre situazioni.

Arriva l'era digitale e tutte le fotocamere si dotano di un esposimetro
interno che misura la luce e sceglie in automatico i valori di sensibilità ISO, l'apertura del diaframma ed il tempo di esposizione. Tutto bene dunque?

Se si hanno poche esigenze, tutto bene, tanto lavoro risparmiato.
Ma come sempre, il problema è nei dettagli.

Il sistema di misurazione della luce può essere molto semplice e poco affidabile, o molto complesso e difficile da controllare.
Infatti in particolari condizioni di illuminazione anche il sistema
più sofisticato potrebbe essere tratto in inganno e produrre
immagini sovraesposte o sottoesposte.

La fotocamera, o meglio il suo software di controllo, non vede il mondo come noi lo vediamo, ma presume che tutte le parti della scena siano comprese entro un certo range di illuminazione.
Di solito questo funziona egregiamente, ma se si riprende un paesaggio
con neve la camera tenderà a scurire troppo l'immagine.
Al contrario, una scena in gran parte poco illuminata potrebbe risultare
sovraesposta.




La compensazione automatica:

La compensazione automatica dell'esposizione (autoexposure bracketing
- AEB/BKT) è una semplice tecnica fotografica usata per assicurarsi che una scena sia correttamente esposta, specialmente in difficili condizioni di illuminazione.
Normalmente la fotocamera valuta la luminosità della scena e seleziona la migliore combinazione di apertura/velocità che ritiene possa dare l'esposizione corretta.
Utilizzare il bracketing significa che per la stessa scena si eseguono tre scatti, uno con i valori calcolati, uno leggermente sottoesposto ed il terzo leggermente sovraesposto.

Con le moderne fotocamere digitali è facilissimo utilizzare il bracketing. Una volta attivato con l'apposito pulsante o dal menu, si sceglie l'ampiezza dell'intervallo desiderato. 0, -1, +1, significa che
oltre allo scatto con i valori calcolati (0) si esegue uno scatto con metà luce (-1 = metà tempo di posa) ed uno scatto con il doppio della luce (+1 = doppio tempo di posa). Nella maggior parte dei casi basta un intervallo di -0,3/+0,3 oppure di -0.7/+0,7.

Nei casi estremi, quando le differenze di luce tra le varie aree sono molto grandi e la fotocamera lo consente, si preferisce utilizzare il bracketing a 5 livelli, per es. -0,7/-0,3/0/+0,3/+0,7.



Esempio:

Per fare un esempio, diciamo che state scattando una foto ad una persona
sulla spiaggia in pieno sole, con lo sfondo che comprende la sabbia ed il mare.
In queste condizioni qualsiasi fotocamera compatta, e pure molte professionali, sarebbero ingannate dai forti riflessi prodotti dallo sfondo e ridurrebbero di conseguenza la quantità di luce immessa.
Risultato, un paesaggio perfettamente esposto ed il soggetto in primo
piano troppo scuro.
Al contrario, se si esegue la misurazione della luce sul soggetto
principale, questo risulterà ben esposto ma troveremo vaste aree bianche sullo sfondo dove manca ogni dettaglio.

Per prima cosa evitiamo di scattare in modalità Program (P), anche con le camere compatte più avanzate. Di solito la modalità
P è studiata per un corretto funzionamento con luce diurna o con il flash. I migliori risultati si ottengono con le modalità Manual (M) o priorità dei tempi (S).

Secondo, impostiamo il più basso valore ISO disponibile e la massima apertura compatibile con la profondità di campo desiderata,
e poi facciamo diverse riprese aumentando progressivamente il tempo di esposizione.
Lavorando metodicamente è possibile trovare l'immagine che più si avvicina ai nostri gusti.

Bracketing -1.
Solo il cielo è esposto correttamente.



Bracketing 0. Alcune parti in primo piano
sono troppo scure, parte del cielo è sovraesposto.

Bracketing +1. Tutti gli elementi in primo
piano sono esposti bene, il cielo è quasi
completamente bruciato.



Quando si usa il bracketing?

Tutte le volte che la scena da ritrarre ci sembra difficile, in presenza di forte contrasto tra luci e ombre, come un pic-nic sotto un albero con lo sfondo molto luminoso, una foto in interno con una finestra aperta
sull'esterno, un paesaggio innevato in pieno sole, ecc....

In generale, tutte le volte che non vogliamo rinunciare ad uno scatto solo perché sarebbe difficile da interpretare.

Dopo tutto, non stiamo sprecando pellicola, possiamo permetterci tutti gli scatti che vogliamo e tenere solo le immagini ben riuscite, apacità di memoria permettendo.






Eliminare le foto peggiori?

No, se la capacità della scheda di memoria lo permette, conserva le tre foto e trasferiscile nel PC. Se osservi attentamente le tre immagini,
noterai che anche la migliore delle tre non rappresenta che un buon compromesso, e che alcune parti saranno troppo scure o troppo chiare, con
poco o nessun dettaglio visibile. Noterai pure che una data area sarà troppo scura in una foto ma normale in un'altra, e viceversa.

Se potessimo selezionare dalle tre foto le varie aree correttamente
esposte e combinarle in un'unica immagine, questa sarebbe perfetta.
Difficile? Non molto.

In un programma di foto-editing come Photoshop, o qualsiasi altro
programma che offra la possibilità di usare i livelli, apri le tre foto in tre diversi livelli.
Basterà poi cancellare con cura le parti sovraesposte e sottoesposte dai livelli superiori per ritrovarci con una immagine finale dove sia il soggetto in primo piano che lo sfondo sono ben esposti,
risultando dalla combinazione delle aree ben esposte dei tre livelli.
Un lavoretto di pochi minuti, è più difficile descriverlo
che farlo.



Condizione indispensabile per avere un buon risultato è la perfetta sovrapponibilità delle immagini, ottenibile solo con l'uso di un solido treppiede.

Immagine ottenuta dalla sovrapposizione ed elaborazione delle tre precedenti.



Tutte le parti della foto hanno una corretta esposizione.
Questa è l'immagine ottenuta fondendo insieme le tre precedenti, con qualche piccolo ritocco. Il lavoro ha richiesto non più di 10 minuti. Una volta che ci siamo impadroniti di questa tecnica, scopriremo che fotografie un tempo considerate impossibili per condizioni estreme di illuminazione, risultano del tutto abbordabili. Un altro miracolo digitale!