HDR – High Dynamic Range

Sei que falei de HDR em outro post, mas foi só uma introdução básica, algo rápido que digital para ocupar o espaço de um post no inicio do blog. Esperei um dia de sol forte para montar uma imagem e fazer um HDR, enquanto explico o que acho do processo.

Para que serve HDR? Se você respondeu: “para se obter uma foto com visual artístico, super saturada, cores e sombras surrais”, então você não entendeu nada da proposta do HDR. A função do HDR é, simplesmente, tentar simular, na imagem, a amplitude dinâmica (que é a amplitude dos tons compreendidos entre o preto total e o branco total, captador por determinado dispositivo) incrível da qual nossos olhos são capazes.

A amplitude dinâmica do sensor das câmeras digitais atuais não chega perto da amplitude dinâmica de nossos olhos. Somos capazes de ver uma cena em todos os detalhes, estejam eles na sombra ou sob o sol forte, mas tentar capturar e mesma cena com a câmera faz com que nos deparemos com um dilema. Ou sub-expomos as sombras (e perdemos os detalhes nestas áreas, chapando o preto), ou sobre-exposmos as altas luzes (perdendo detalhes nelas). Já existem sensores de imagem capazes de capturar imagens em HDR, mas como eles ainda não estão disponíveis, os programas que geram HDR estão aí para nos ajudar.

Fake HDR não é HDR. Se você tirou uma imagem que não tem pretos e brancos estourados, ela não precisa de HDR. Se a sua imagem tem pretos e brancos estourados, então nenhum programa no mundo irá recuperar detalhes nas áreas onde eles simplesmente não existem. O “Fake HDR” (HDR feito com apenas uma imagem), simplesmente tenta interpolar tons dentro dos tons presentes na imagem. Como resultado você tem uma imagem super saturada e com uma aparência irreal nas sombras e passagem de tons.

Nosso escopo neste artigo é o HDR real.

Para começar o HDR você precisa dar ao programa imagens com as quais trabalhar. O software não irá “inventar” amplitude dinâmica onde não existe, então você precisa fornecer para ele uma amplitude dinâmica maior do que a que sua máquina oferece. Para fazer isto você precisará gerar mais imagens, que abranjam áreas de amplitude dinâmica diferentes, para então o software somar tudo e gerar uma única imagem que abraja toda a amplitude dinâmica de todas as imagens.

O que é uma boa cena para HDR? O ideal é uma cena de fotometria difícil. Cenas que possuam um contraste de clare e escuro tão grande que não exista fotometria que vá expô-la sem estourar os brancos ou chapar os pretos. Melhor ainda se a fotometria média da cena fizer os dois (na mesma cena, pretos e brancos clipados). Em uma cena como esta você teria a opção de compensar negativamente a exposição, isto salvaria os brancos mas perderia-se os pretos, ou o inverso (compensar positivamente a exposição), o que salvaria os pretos e estourariam os brancos. Sua opção? Fazer um HDR.

Para começar você precisará de três ou mais exposições da mesma cena, uma com a exposição ideal, e outras duas com maior e menor exposição (a diferença de EVs na exposição deverá ser suficiente para que você obtenha uma imagem com os detalhes nas áreas de sombra, e outra com todos os detalhes nas altas luzes). Para isto você precisará de um tripé (não deve haver diferença entre uma exposição e outra), e utilizar o bracketing da câmera (sistema de captura 3 ou mais imagens com configurações diferentes de exposiçao, sub- e sobre-expondo). Caso sua câmera não faça bracketing, você pode simplesmente alterar a velocidade de obturador entre as fotos para compensar a exposição (não altere a abertura, que irá mudar a profundidade de foco), você só precisará tomar cuidado para não mover a câmera entre os disparos. Não adianta ter a “brilhante” idéia de pegar uma única imagem e clarear e escurecer no Photoshop para gerar duas imagens, pois programa nenhum no mundo será capaz de recuperar os detalhes nas áreas perdidas. Até certo limite, você consegue fazer isto com imagens em RAW, utilizando o comando EXPOSURE no Lightroom ou outro software de conversão RAW, mas só irá recuperar os detalhes capturados pelo sensor, nada mais, então cenas com contraste extremo ainda serão um problema.

Para nosso exercício eu fiz as três capturas abaixo.

Exposições para HDR

A imagem não possui o contraste que eu desejava (mas se fosse esperar a foto ideal este artigo ia demorar um bocado). Entretanto, o contaste da imagem é suficiente para justificar um HDR. Respectivamente, temos a exposição ideal, a sub-exposição e a sobre-exposição. Perceba que é impossível fazer uma exposição que não estoure os brancos dos telhados (marcados em vermelho), pois reduzir a exposição faria com que as áreas de sombra chapassem.

Todavia, posso utilizar o HDR para fundir em uma só imagem o “filé mignon” de cada exposição. Os meio-tons da exposição ideal, os detalhes das altas luzes da imagem subexposta, e os detalhes das sombras da imagem super-exposta. Para isto utilizei o software Photomatix Pro versão 3.0. (Na minha opinião o melhor software do estilo – para quem curte HDRs mais surreais, o HDR Photo Dynamic também é uma opção).

Ao abrir, o Photomatix apresenta uma tela super-simples, com a maior parte dos menus desabilitados e alguns botões enormes para você apertar. Para começar, devemos pressionar GENERATE HDR IMAGE.

Tela Inicial do Photomatix

Na janela que se abrirá aperte BROWSE e selecione as images que serão fundidas em um HDR. Dê preferências por imagens em RAW e espaço de cor AdobeRGB, que possuem uma maior amplitude dinâmica. Depois de escolher as imagens aperte OK. Você será apresentado ao menu abaixo.

Menu Generate HDR

A opção ALIGN SOURCE IMAGES tenta, mas não faz milages, alinhar as imagens. É um bom recursos para quem teve de apertar várias vezes o disparador da câmera para fazer as exposições, mas não soluciona o problema de quem tentar fazer as três exposições sem um tripé. Se você fez as exposições com um tripé, usando o timer ou um controle remoto, então desative esta opção para acelerar o processo.

A outra opção ATTEMPT DO REDUCE GHOSTING ARTIFACTS também tenta, sem poderes cósmicos fenomenais, apagar da imagem objetos que tenham me movido durante a exposição, e que aparecem apenas um algumas exposições, e não todas.

Nesta tela, ainda, você pode alterar o balanço de branco da imagem e o balanço de branco.

Clique OK e espere um pouco para ver seu HDR. Pode demorar um pouco, principalmente se você pedir para alinhar as imagens e reduzir os artefatos. Aproveite para buscar um café. Quando voltar, você irá se deparar com uma imagem similar a que vê abaixo.

Clique para Ampliar.

Este é o verdadeiro HDR. Assustou, não assustou?

Primeiro, as luzes continuam estouradas, os pretos estourados, a imagem parece pior do que estava. Isto acontece porque, assim como o sensor da câmera, o monitor típico não é capaz de mostrar toda a amplitude tonal do HDR, então ele mostra o que consegue e ignora o resto. Mesmo assim, o HDR neste ponto é valiosíssimo para quem trabalho com 3D, pois neste ponto o HDR registra não apenas a cor de cada pixel da imagem, mas também calcula a luminosidade deles (com base na diferença entre as exposições). Assim, a imagem HDR é utilizada na modelagem 3D para gerar um mapa realista de luminosidade para uma cena.

Na tela acima você, além da imagem HDR, têm uma pequena janelinha chamada HDR viewer. Neste janela o programa compensa a exposição para você visualizar toda a amplitude dinâmica do HDR. À medida que você move o mouse sobre a imagem principal, aquela sessão da imagem é mostrada no HDR viewer. Quando você passa o mouse sobre uma parte clara da imagem, automaticamente o HDR Viewer compensa a exposição para mostrar os detalhes naquela parte. Assim você é capaz de ver os detalhes em toda a amplitude dinâmica da imagem.

Para visualizar um HDR em um dispositivo (como o monitor) que é incapaz de representar toda a amplitude do HDR, você precisa de um processo chamado Tone Mapping, que irá mapear os tons da imagem de forma a mostrar os detalhes de todas as áreas de sombras e altas luzes dentro das capacidades do monitor. Para tanto, clique no botão TONE MAPPING abaixo da janela HDR Viewer.

Você verá a janela abaixo.

Clique para Ampliar.

Agora você pode optar por dois sistema de mapeação dos tons da imagem. O DETAIL ENHANCER, que utilizaremos aqui, tem como objetivo realçar os detalhes nas áreas de sombras e altas luzes. TONE COMPRESSOR comprime os tons e gera uma imagem com amplitude tonal mais compacta. Neste tutorial trabalharemos em cima do DETAIL ENHANCER que, na minha opinião, gera um melhor resultado, condicente com o objetivo do HDR (de registrar o máximo de detalhes da cena).

Sobre a janela onde a imagem aparece temos as opções de tamanho (SMALL, MEDIUM, LARGE e FIT). Quanto maior o tamanho da imagem, melhor será para ver os detalhes. Quanto menor a imagem, mais rápida será a visualização das alterações. Este tamanho não diz respeito ao tamanho final da imagem, pois quando você apertar Process, o programa irá aplicar o Tone Mapping no tamanho original de sua imagem.

Nesta janela o histograma é seu amigo, pois será ele quem indicará se há alguma área da imagem estourando (clipando). Se o gráfico estiver se acumulando em algum dos lados do histograma, há áreas clipadas (sombras na esquerda do gráfico, altas luzes a direita). Caso o gráfico esteja muito acumulado no centro do histograma, você não está aproveitando toda a amplitude tonal.

Nesta imagem você tem os seguintes comandos:

STRENGH: Controla a força da ampliação de contraste da imagem. Configurações muito baixa geram imagens chapadas e lavadas, configurações muito altas geram aquelas imagens surreais pelas quais são conhecidos os HDRs.

COLOR SATURATION: Controla a saturação das cores da imagem. Ótimo para quem gosta daqueles HDRs exagerados. Mas minha recomendação aqui é conseguir uma cor vibrante sem exageros.

LIGHT SMOOTHING: Suaviza a passagem das cores na imagem. Configurações altas suavizam os halos da imagem (gerados pela força do HDR), configurações baixas aumentam a nitidez da imagem. O ideal é encontrar um equilíbrio entre o comando STRENGH do HDR e o LIGHT SMOOTHING.

LUMINOSITY: Clareia ou escurece a imagem, deslocando o histograma para a esquerda ou direita.

WHITE e BLACK POINT: Deslocam, respectivamente, as extremidades de altas luzes e sombras da imagem e do histograma. O ideal é tentar aproximar os extremos do gráfico da extremidade do histograma, de forma a aproveitar a amplitude tonal, e evitar acumular o gráfico nas extremidades, para evitar perda de detalhes.

GAMMA: Ajusta os meio-tons da imagem, clareando e escurecendo-a como um todo, sem mexer nas extremidades do gráfico.

ABA COLOR: Nesta aba você pode optar por alterar a temperatura da imagem (aquecendo-a ou esfriando-a) assim como controlar a saturação das altas luzes e sombras, com base na saturação definida em Color Saturation, como uma espécie de “sintonia fina”.

ABA MICRO: Nesta sessão você pode fazer a sintonia fina do contraste e suavização da imagem. A opção Micro Smoothing confere à imagem uma aparência mais “limpa”.

ABA S/H: Nesta aba você utilizará os comandos Highlight Smoothing e Shadow Smoothing para suavizar, separadamente, as áreas de altas luzes e sombras da imagem. A opção Shadow Clipping serve para forçar o estouro do preto, para esconder áreas de baixa luz aonde possam surgir ruído digital.

360º Image: Esta opção só deve ser ativada para imagens equilaterais que serão renderizadas em um visualizador de panoramas.

Minha intenção ao fazer um HDR é sempre de chegar em uma imagem de aparência natural, sem aqueles exageros típicos dos HDR. A idéia é simplesmente a de mostrar todos os detalhes da imagem, que seriam perdidos em uma exposição normal da imagem. Assim, cheguei na imagem abaixo (infelizmente a imagem perdeu bastante qualidade na conversão para JPEG de 8 bits e espaço de cor sRGB).

Clique para Ampliar.

Finalizada a sua imagem, clique no botão PROCESS para que o programa processe suas alterações na imagem em tamanho real. Fique esperto, o programa ainda não salvou sua imagem, para salvá-la você precisa ir ao menu FILE – SAVE AS. Você tem opção de salvar a imagem como JPEG, e TIFF (8 ou 16 bits), selecione a mais adequada para você e salve a imagem. Caso você visite este menu antes de executar o Tone Mapping, você terá a opção de salvar a imagem como HDR para utilização em um software 3D.

Grande abraço para todos. Qualquer dúvida, comentem.