#53 Zrób sobie 16-bitową głębię kolorów!

[MMM]

Wyszedł nowy 40D z 14-bitowym przetwornikiem obrazu no i tak zaczęło mnie mocno ciekawić co w praktyce te 14 bitów daje i jaka jest różnica na zdjęciach w porównaniu do "starych" 12 bitów. Pomyślałem chwilę i eureka! Przecież to samo da się zrobić nawet przy użyciu 350D a nawet jeszcze więcej!
Metoda niestety ma swoje ograniczenia ale doskonale się sprawdza przy statycznych scenach kiedy możemy użyć statywu.

Podstawy teoretyczne można przeczytać w dziale tutaj:
"#22 Liniowość matrycy i co z tego wynika"

A więc na czym polega trik?
Jak wiadomo najbardziej widoczny jest problem szumu i ilości detali w cieniach. O ile jeszcze zdjęcie jest zrobione z niskim ISO i nie wykonujemy na nim żadnych ekstremalnych operacji typu rozjaśnianie cieni to sprawa nas nie dotyczy.
Co jednak kiedy chcemy mieć lepsze oddanie szczegółów i mniejszy szum w najciemniejszych partiach obrazu?
To proste! Wystarczy zrobić dwie lub trzy klatki z rosnącą ekspozycją a następnie złożyć je odpowiednio w PS i już mamy upragnione 14 a nawet 16 bitów!

Po przeczytaniu teorii z linka powyżej wiemy że liniowo zapisana ilość światła w obrazie jest przekształcana przy pomocy krzywej kontrastu na to co ostatecznie widzimy. Ponieważ krzywa ta ma największy przyrost właśnie w cieniach to tam najbardziej ujawni się kwantyzacja obrazu i mała liczba bitów dając niepożądane efekty.
A gdyby tak zrobić zdjęcie z większą ekspozycją a następnie ją forsować na minus? Forsowanie ekspozycji na -1 da nam dodatkowy jeden bit rozdzielczości, odpowiednio -2 daje 2 bity, a -4 da nam cztery dodatkowe bity.

Proste co? :-)

Więc do dzieła.

ISO100, odszumianie wyłączone.
Od góry:
Zdjęcie #1. Ekspozycja na 0
Zdjęcie #2. Ekspozycja na +2
Zdjęcie #3. Ekspozycja na +4

źródło

Jak to teraz złożyć? Jak widać zwiększanie ekspozycji powoduje prześwietlenie obrazu, ale że nas interesują cienie więc tylko je skopiujemy do zdjęcia z prawidłową ekspozycją odrzucając prześwietlone części.
Zmniejszamy ekspozycję aby wyrównać do zera. Użyłem ACR do wywołania RAWów.

Od góry:
Zdjęcie #1. Ekspozycja na 0
Zdjęcie #2. Ekspozycja forsowana na -2
Zdjęcie #3. Ekspozycja forsowana na -4

źródło

Co dalej? Nakładamy wszystkie zdjęcia na siebie jako warstwy. Na samym dole oryginał, wyżej +2 a na samej górze +4. Dla zdjęć z ekspozycją +2 i +4 tworzymy maskę z odwrotności kanału jasności zdjęcia z prawidłową ekspozycją. Następnie wycinamy z maski prześwietlone fragmenty przy użyciu opcji 'treshold'. Dla zdjęcia z ekspozycją +2 używamy wartości 128 a dla zdjęcia z +4 wartości 224.

Maski od góry:
- Odwrotność kanału luminancji zdjęcia z prawidłową ekspozycją.
- Maska dla zdjęcia forsowanego na -2
- Maska dla zdjęcia forsowanego na -4

źródło

Efekt po nałożeniu wygląda tak jak zdjęcie z prawidłową ekspozycją:

źródło

Powiekszenie 200%. Po lewej oryginał, po prawej nasze 16 bitów.

źródło

Tak samo? No widać już trochę różnicę. No to teraz zróbmy jakieś ekstremalne operacje na obrazie i porównajmy.
Proponuję na początek "Shadow/highlight" aby rozjaśnić cienie a potem "channel mixer" i robimy luminancję z kanału niebieskiego.

Na oryginalnym 12-bitowym zdjęciu juz na miniaturce widać że jest straszna kaszana.

źródło

A teraz powiększenie 100%. Od góry: 12 bitów, 14 bitów, 16 bitów. Widać różnicę? :-)

źródło

[schabu]

ja tak nieśmiało spytam - to w formie ciekawostki? bo chyba za pomocą HDR chyba można uzyskać taki sam efekt.

[mirhon]

A nie prościej/lepiej hdr jakimś dobrym softem ?

[mirhon]

dodam jeszcze że lepszy obraz "14bit" czy "16bit" IMO nie wynika ze zwiększenia rozdzielczości bitowej a tylko z tego, że przesuwaliśmy punkty zawierające mniej szumu. Po prostu stosunek sygnału do szum w tych punktach był wyższy i nie ma to nic wspólnego z rozdzielczością przetwornika.
Punkty matrycy, które były lepiej naświetlone (szumy!!) znalazły się bliżej lewej części histogramu i z z tąd lapsza jakość detali w cieniu.

[lamP.Art]

No tak, wszystko pieknie póki masz scenę tak statyczą że mozesz się bawić w taki brecketing Jak zrobisz to samo na meczu koszykówki to dostaniesz nominację na nobla z fizyki

[sniper88]

Ogolnie rzecz biorac dobry tutek Mam tylko jedno pytanie

Dla zdjęć z ekspozycją +2 i +4 tworzymy maskę z odwrotności kanału jasności zdjęcia z prawidłową ekspozycją.

Robiles w trybie LAB?

[gof]

Słyszałeś o HDRI?

[molmagic]

Bardzo fajnie wyjaśnione i przedstawione. Minus całej sytuacji jest taki ,że tylko rzeczy statyczne można tak załatwić. W pierwszym momencie pomyślałem że to działa jak HDR, ale to zupełnie co innego...
Tak czy inaczej, całkiem "najs" , napewno wypróbuję

[an_zak]

Zdecydowanie widać różnicę. Przy wydruku jakiej wielkości byłoby widać rzeczywistą i namacalną poprawę jakości obrazu 16-bitowego w stosunku do 12-bitowego ? (przy typowej sytuacji zdjęciowej - skoro musimy wykonać kilka ekspozycji oczywiste wydaję się użycie tej techniki np. przy krajobrazie lub architekturze)

[gacek]

Brzmi zachęcająco A jak ma się ta metoda do tradycyjnych HDRów?

[MMM]

dodam jeszcze że lepszy obraz "14bit" czy "16bit" IMO nie wynika ze zwiększenia rozdzielczości bitowej a tylko z tego, że przesuwaliśmy punkty zawierające mniej szumu. Po prostu stosunek sygnału do szum w tych punktach był wyższy i nie ma to nic wspólnego z rozdzielczością przetwornika.
Punkty matrycy, które były lepiej naświetlone (szumy!!) znalazły się bliżej lewej części histogramu i z z tąd lapsza jakość detali w cieniu.

To naprawdę daje lepszą rozdzielczość. Wyobraź sobie zkwantyzowany 12-bitowo sygnał. Sygnał zapisany w 16-bitowym pliku TIFF ma tylko wartości podzielne przez 4, między którymi jest "dziura". Jeżeli weźmiemy drugą klatkę naświetloną +4EV i podzielimy wszystkie wartości przez 4 (forsując ekspozycję na -4EV) to pojawią się wartości pośrednie między starymi 12-bitowymi wartościami.

[mirhon]

To naprawdę daje lepszą rozdzielczość. Wyobraź sobie zkwantyzowany 12-bitowo sygnał. Sygnał zapisany w 16-bitowym pliku TIFF ma tylko wartości podzielne przez 4, między którymi jest "dziura". Jeżeli weźmiemy drugą klatkę naświetloną +4EV i podzielimy wszystkie wartości przez 4 (forsując ekspozycję na -4EV) to pojawią się wartości pośrednie między starymi 12-bitowymi wartościami.

Nie ma cudów :-) nie przeskoczysz rozdzielczości matrycy. Jak masz 12bit to masz 12bit i koniec. Prześwietlając i przesuwając na histogramie faktycznie zyskujesz dodatkowe bity ale w ramach tych 12. Zatem twierdzenie że można wycisnąć z matrycy 16bit nie jest prawdziwe i wprowadza w błąd. Zyskujesz tylko na stosunku sygnału do szumu w punktach, które są lepiej doświetlone.

[MMM]

Prześwietlając i przesuwając na histogramie faktycznie zyskujesz dodatkowe bity ale w ramach tych 12.

Czy na pewno dobrze przemyślałeś to co napisałeś? Zastanów się dobrze i jeśli masz swoje zdanie to poprzyj je jakimiś argumentami a nie pisaniem takich niemądrych rzeczy jak wyżej.

[mirhon]

Czy na pewno dobrze przemyślałeś to co napisałeś? Zastanów się dobrze i jeśli masz swoje zdanie to poprzyj je jakimiś argumentami a nie pisaniem takich niemądrych rzeczy jak wyżej.

No dobrze przyznaję się do błedu... nie za dobrze to przemyślałem. Faktycznie sterując ekspozycją i stosując odpowiednie algorytmy można podnieść rozdzielczość ponad to co oferuje matryca/przetwornik.
Ciekawe jak w praktyce miałby się taki boost do 16bit w stosunku do prawdziwej 16bit matrycy(gdyby taka była). Wydaje mi się jednak że kompozycja kilku ekspozycji miałaby przewagę z względu na lepsze wykorzystanie przetwornika (stos. sygnał/szum) wadą byłoby praktyczne zastosowanie tylko do statycznych scen.

[MMM]

Ciekawe jak w praktyce miałby się taki boost do 16bit w stosunku do prawdziwej 16bit matrycy(gdyby taka była). Wydaje mi się jednak że kompozycja kilku ekspozycji miałaby przewagę z względu na lepsze wykorzystanie przetwornika (stos. sygnał/szum) wadą byłoby praktyczne zastosowanie tylko do statycznych scen.

Zdecydowanie tak. Będę mieć niedługo 40D na kilka dni więc spróbuję porównać a także dokładnie się rozprawię z HTP. Wynikami na pewno się tutaj podzielę.