Тональное отображение – это процесс преобразования тональных значений изображения из более широкого диапазона в более узкий. Например, HDR изображение с динамическим диапазоном 100 000:1 будет преобразовано в изображение с тональными значениями в диапазоне от 1 до 255.

Тональное отображение – это процесс преобразования тональных значений изображения из более широкого диапазона в более узкий. Например, HDR изображение с динамическим диапазоном 100 000:1 будет преобразовано в изображение с тональными значениями в диапазоне от 1 до 255.

HDR имеет много преимуществ, например, содержит намного выше уровень деталей и ближе к диапазону человеческого зрения. Но есть причина, зачем надо уменьшать динамический диапазон – стандартные мониторы могут воспроизводить диапазон около 200:1 (в новых уже 1000-1500).

Цель тонального отображения – воспроизвести изображение, которое имеет больший динамический диапазон, чем устройства отображения.

Многие сцены, которые мы снимаем, имеют высокий контраст, или, точнее, высокий динамический диапазон: часть сцены в тени, а часть ярко освещена.

Тут возникает несколько проблем:

Ограничение камеры. Хотя есть много технологий обработки WDR, но такие технологии ещё не везде применяются.

Ограничение устройства вывода. Если видеокамеры улучшаются, и они способны захватывать диапазон 100 000:1, то мониторы в этом плане сильно ограничены. Профессиональный монитор для дизайнера сейчас может воспроизводить контраст до 5000:1, но простые мониторы всего до 1000:1. В системах видеонаблюдения используются устройства вывода, которые могут работать круглосуточно, но у них диапазон редко доходит до 500.

Тональное отображение решает именно проблему воспроизведения. По сути это объединение экспозиций, которое используется для обработки HDR.

Типы тонального отображения

Алгоритмы тонального отображения сокращают динамический диапазон, стараясь сохранить вид исходного изображения.

Операторы тонального отображения делятся на 2 большие категории: глобальные и локальные.

Глобальные операторы

Каждый пиксель преобразуется на основании его интенсивности и глобальных характеристиках изображения, независимо от положения пикселя. Примером глобального типа тонального отображения является тональная кривая (tonal curve). Глобальное тональное отображение хорошо подходит для обработки данных с 12-битных сенсоров, но оно не очень подходит для создания хороших изображений, в случае если динамический диапазон объекта съёмки достаточно высок. Так происходит, потому что все точки изображения преобразуются одинаково, без учёта того, находятся ли они в тёмной или светлой области. Это часто приводит к тому, что обработанные изображения выглядят «плоскими» и теряют локальные детали.

Локальные операторы

Они принимают во внимание положение пикселя на изображении, чтобы определить для него соответствующие параметры преобразования. Таким образом, пиксели равной интенсивности после отображения будут иметь разные значения, в зависимости от того, в светлой или тёмной части они находятся.

Локальное тональное отображение требует исследования значений окружающих точек для каждого отображаемого пикселя, что делает его медленнее, но даёт более приятные результаты (наши глаза реагируют на локальный контраст). Если всё сделано правильно, на выходе получается изображение, в котором сохранены как локальный контраст, так и детали в светах и тенях.

Выводы

Технология Tone Mapping – будет востребована, но из-за сложности настройки обычно не применяется в системах видеонаблюдения, где система должна подстраивать видеоизображение автоматически. Но технология требуется фотографам, которые могут менять значения перед каждым кадром, а также использовать при обработке кадров RAW.