Данный материал является переводом статьи What is HDR, anyway?
Не корите себя — HDR сбивает с толку даже продвинутых пользователей. В этой статье мы наконец-то разложим по полочкам, что такое HDR на самом деле, с какими проблемами он борется и какими способами их можно решить.
Запутались в HDR? Вы не одиноки
В прошлом году мы объявили о внедрении технологии HDR (High Dynamic Range — высокий/расширенный динамический диапазон) в наше популярное фотоприложение Halide. И хотя большинство пользователей встретили новость на ура, некоторые почесали затылок, а кто-то даже забил тревогу. Все потому, что аббревиатура HDR скрывает за собой два разных, хоть и связанных между собой понятия.
Первый HDR — это тот самый «режим HDR», который появился в камере iPhone еще в 2010 году.
Второй HDR связан с современными дисплеями, которые выдают картинку сочнее и детальнее обычной. Заглядывали недавно в магазин электроники? Наверняка натыкались на такие яркие наклейки:
В этой статье мы наконец разберемся, что на самом деле скрывается за модной аббревиатурой, какие головоломки она решает и какими тремя способами это делает.
Динамический диапазон: что это такое?
Давайте начнем с житейской проблемы. До эры смартфонов запечатлеть красивый закат на мыльницу было той еще задачкой. Как бы вы ни крутили колесики настроек — все равно получалось либо пересвет, либо чернота.
Корень проблемы — в колоссальной разнице освещенности между небом и зданиями в тени. Небо буквально в тысячи раз ярче затененных участков. Наши глаза с этим справляются на отлично, а вот камеры… Они могут работать либо с яркими сценами, либо с темными, но когда в кадре одновременно и солнце палит, и тени глубокие — тут-то и начинаются мучения.
Динамический диапазон — это, простыми словами, «разрыв между самыми темными и самыми светлыми участками сцены». Вот, например, туманное утро — классический пример сцены с низким динамическим диапазоном, где все словно затянуто серой пеленой.
Конечно, большинство наших фотографий не такие экстремальные, как огненные закаты или туманные рассветы. Такие обычные сцены мы будем называть сценами «стандартного динамического диапазона» или SDR.
Прежде чем двигаться дальше, стоит отметить важный момент: проблема HDR не ограничивается только камерами. Даже если бы у вас была идеальная камера с возможностями человеческого глаза, большинство экранов все равно не смогли бы передать такой контраст, какой мы видим в реальном мире.
И неважно, где именно узкое место — когда сцена содержит больший динамический диапазон, чем способна захватить ваша камера или показать экран, вы неизбежно теряете детали: либо в светлых участках, либо в тенях, а то и везде сразу.
Решение №1: «Режим HDR»
В 90-х исследователи придумали, как решить проблему динамического диапазона. Они начали с простого подхода — делали несколько снимков с разными настройками, чтобы поймать и светлые, и темные участки сцены:
Затем умные алгоритмы объединяли все в один «снимок», максимально близкий к тому, что видит человеческий глаз… Только вот незадача — такое изображение было бесполезным, ведь мониторы того времени не умели отображать HDR. Пришлось изобретать способы «упаковки» HDR-данных для обычных экранов — это назвали тонмаппингом (Tone Mapping).
Эти алгоритмы быстро перекочевали в коммерческие программы для фотогиков.
Беда в том, что эти программы требовали бесконечной возни с настройками, а у фотографов середины нулевых… чувство меры частенько отказывало.
Если отставить вкусовщину в сторону, обычные люди терпеть не могут возиться с ползунками. Большинству подавай одну кнопку — нажал, и фото как в жизни, без лишних телодвижений. Именно поэтому Google и Apple пошли дальше в своих камерах.
Камера современного смартфона сначала щелкает серию кадров с разной экспозицией, как мы уже видели. Из этой пачки снимков приложение собирает HDR-изображение, но в отличие от тех древних программ, использует продвинутую логику и ИИ, чтобы самостоятельно разобраться с тонмаппингом.
Apple и Google окрестили это просто «HDR», потому что «Создание-HDR-с-последующим-автоматическим-тонмаппингом» — язык сломаешь. Но давайте начистоту: HDR, появившийся в iPhone 2010 года, никаким HDR не был. Конечный JPEG оставался обычным SDR-изображением, которое лишь пыталось передать то, что видели ваши глаза. По-хорошему, стоило назвать это «Режим имитации HDR».
Придираться к названиям — это как занудно поправлять: «Вообще-то, Франкенштейн — это доктор, а не монстр», но если вы заявляете, что ненавидите HDR, помните — настоящим чудовищем является криворукий тонмаппинг. И это подводит нас к…
Первый бунт против HDR
Годами Apple хвалилась все более навороченными алгоритмами камеры — Smart HDR, Deep Fusion и прочими маркетинговыми словечками. Мы тогда всерьез запаниковали, что наше детище — фотоприложение Halide — вот-вот станет никому не нужным. Зачем возиться с ручными настройками, когда ИИ щелкает лучше профи?
К нашему удивлению, все вышло с точностью до наоборот. Чем умнее становились камеры смартфонов, тем чаще пользователи просили нас выключить всю эту «умность». Одна из проблем — алгоритмы порой чудят, как с этим странным контуром вокруг лица моего сына Итана.
Все потому, что Smart HDR и Deep Fusion заставляют iPhone снимать очередь кадров и потом сшивать их, пытаясь сохранить лучшие кусочки каждого. Иногда получается… скажем так, не очень. Даже когда алгоритмы не лажают, приходится чем-то жертвовать.
Вот вам пример с Галапагосов, снято с лодки: версия в ProRAW, склеенная из нескольких кадров, выглядит размазанней, чем одиночный снимок, сделанный буквально через секунду.
В чем подвох? Когда в процессе серийной съемки что-то движется — а при съемке с рук движется абсолютно все — алгоритмам приходится двигать пиксели туда-сюда, чтобы картинка не расползалась. Детализация при этом летит в тартарары.
С 2020 года мы добавили возможность отключать Smart HDR и Deep Fusion, и эта фича моментально стала хитом.
Это привело нас к созданию Process Zero — режима камеры, полностью свободного от ИИ-обработки, который мы выпустили в прошлом году и который сорвал банк. Правда, без алгоритмов HDR-сцены выходят то пересвеченными, то недодержанными. Некоторым такая эстетика даже по душе — об этом позже — но многие остались разочарованы. Они просто смирились с этим компромиссом ради натуральности снимков без ИИ-вмешательства.
А что, если компромисс вовсе не нужен? Что, если я скажу вам, что аналоговые фотографы снимали HDR еще в 1857 году?
Ансель Адамс, один из величайших фотомастеров XX века, виртуозно снимал драматичные сцены с огромным динамическим диапазоном.
И ведь самое поразительное — все это делалось на бумаге, у которой динамический диапазон еще меньше, чем у современных мониторов!
Изучив эти аналоговые методы, мы разработали технологию обработки HDR на основе одиночного снимка.
Как же нам удается выжать все это из одного-единственного кадра? Давайте совершим небольшое путешествие в прошлое.
Уроки аналоговой фотографии
В эпоху пленки фотография была целым ритуалом из трех шагов:
- Поймать момент на пленку.
- Проявить пленку в лаборатории.
- Перенести изображение на бумагу.
А теперь внимание — неожиданный поворот! Пленка сама по себе — носитель с высоченным динамическим диапазоном. Просто вся эта роскошь терялась при переносе изображения на бумагу. Поэтому до появления Фотошопа мастера фотографии применяли техники «осветления и затемнения» (dodge and burn), чтобы вытянуть детали при печати.
Искусство или обман?
Считается ли осветление и затемнение фотографии жульничеством? Вот что говорил сам Энсель Адамс в своей книге «Печать»:
«Создавая качественный отпечаток, вы одновременно творите и воссоздаете. Финальное изображение, цитируя Альфреда Стиглица, раскрывает то, что вы видели и чувствовали.»
И я с этим полностью согласен. Думаю, люди не против обработки снимков — будь то классическое осветление и затемнение отпечатка или современные алгоритмы мультиэкспозиции. Проблема в том, что алгоритмы — не художники.
ИИ не умеет читать мысли и не способен понять ваш замысел. Например, в этом кадре я хотел получить драматичный контраст между светом и тенью. А что сделал ИИ? «Услужливо» вытянул детали из теней, превратив снимок в унылую серую кашу. Спасибо, удружил!
Даже когда тонмаппинг теоретически может улучшить фотографию, ИИ часто перегибает палку, создавая гиперреалистичные изображения, которые выглядят неестественно. Машины не способны понять ваше творческое видение или просто проявить вкус.
А что, если подойти к вопросу иначе?
Новый подход: тонмаппинг по запросу
После бесконечных исследований, экспериментов и набитых шишек мы создали инструмент тонмаппинга, который работает в духе настоящего осветления и затемнения из аналоговой фотографии. В чем его фишка? Во-первых, он работает с одним-единственным кадром, а не с мультиэкспозицией, которая часто жертвует деталями. И хотя один кадр не дотягивает до динамического диапазона человеческого зрения, современные сенсоры уже почти не уступают пленке.
Но главное — наш тонмаппинг по умолчанию выключен! Если вы видите снимок, которому не помешало бы вытянуть светлые участки или проработать тени, просто загляните в обновленную лабораторию Image Lab в приложении Halide.
В Image Lab есть привычный ползунок экспозиции для настройки общей яркости. А справа от него — новая волшебная крутилка, которая укрощает или усиливает динамический диапазон. Мы твердо убеждены: только фотограф должен решать, что выглядит правильно.
И не путайте: наш инструмент работает совсем не так, как простое перетаскивание ползунков «тени» и «светлые участки» в обычном редакторе — он бережно сохраняет локальный контраст.
Не переживайте: такая постобработка никак не ухудшит качество снимка. Поскольку Halide снимает в формате DNG (цифровой негатив), файл уже содержит всю информацию, которую ваш экран не может отобразить. Детали в тенях и светлых участках уже там — тонмаппинг просто аккуратно извлекает их, как опытный печатник в темной комнате.
Решение №2: Настоящие HDR-дисплеи
Я не зря так долго распинался о разнице между HDR и тонмаппингом. Дело в том, что… внимание, барабанная дробь… современные экраны действительно имеют ПОВЫШЕННЫЙ ДИНАМИЧЕСКИЙ ДИАПАЗОН!
Да, даже лучшие современные дисплеи пока не дотягивают до динамического диапазона реальной жизни, но они на световые годы впереди своих предшественников. Достаточно залипнуть на пару минут на гипнотические HDR-заставки Apple TV, чтобы понять — это такой же прорыв, как когда-то переход от «ящика» к цифровому ТВ. Так почему же, спустя девять лет после появления HDR-экранов, мир до сих пор топчется на месте?
Главная загвоздка — деньги. Телевизионной, кино- и фотоиндустрии придется выложить миллиарды долларов (и убить чертову уйму времени), чтобы перестроить всю инфраструктуру. Для справки: HDTV понадобилось больше десяти лет, чтобы стать мейнстримом.
Вторая проблема — чувство меры. С HDR как с солью в супе — переборщил, и блюдо испорчено. Кричащая безвкусица плохо настроенного HDR отвратила многих режиссеров и операторов от этой технологии. Буквально недавно оператор Стив Йедлин выпустил двухчасовую лекцию о граблях, на которые наступает HDR в реальной жизни.
Хотите увидеть HDR во всей его «красе»? Загляните к блогерам. Эти охотники за вниманием быстро просекли фишку: если сделать видео неестественно ярким, зритель невольно притормозит, листая ленту в Instagram. Такое издевательство над яркостью привело к тому, что многие пользователи просто отключают HDR в настройках.
С учетом всего этого, HDR рискует повторить судьбу 3D-телевизоров — еще одной технологии-пустышки 2010-х. Но Apple неожиданно стала лучшим адвокатом HDR — айфоны уже много лет снимают и показывают HDR-фотографии.
Кстати, после запуска Process Zero в прошлом году нам часто задавали вопрос: почему фотки не такие сочные, как из стандартной камеры Apple? Ответ крылся в совместимости, которую Apple подтянула в iOS 18. И теперь HDR появится и в Process Zero!
Чтобы угодить всем, мы предлагаем три режима HDR:
- Стандартный: вытягивает детали из теней и подкручивает светлые участки с деликатным затуханием в пересветах
- Максимальный: HDR на всю катушку, выжимает все соки из дисплея iPhone
- Выключено: никакого HDR, только классическая фотография
С HDR на «ты»: где смотреть и как делиться
Сделали крутое HDR-фото на смартфон? Давайте разберемся, где его можно посмотреть прямо сейчас. Радует, что любой iPhone последних лет умеет в HDR. Правда, с оговорками.
Как мы уже говорили, некоторые пользователи специально отключают HDR — глаза устают. Но даже если функция включена в настройках, она не всегда активна. HDR — тот еще прожорливый зверь по части энергопотребления, поэтому iOS автоматически его отключает в режиме экономии заряда. То же самое происходит на ярком солнце — система переключается на обычный SDR, выкручивая яркость на максимум.
А вот с публикацией HDR-контента в сети все гораздо сложнее. Большинство браузеров просто не дружат с HDR-фотографиями. Даже если запаковать HDR в JPEG, браузер может выкинуть фортель: либо убить контраст, превратив снимок в унылую серость, либо обрезать светлые участки. В итоге получится нечто, напоминающее первые цифровые мыльницы из 90-х — когда мегапиксель был роскошью, а не базовой характеристикой.
«Подождите, — скажете вы, — как же тогда автор показывает HDR-примеры в статье?» Если присмотреться, это короткие HDR-видео на повторе. Иногда приходится идти на такие хитрости, чтобы обойти ограничения браузеров.
Еще недавно лучшим способом насладиться HDR было нативное приложение Instagram для iPhone. И хотя это самая популярная площадка для фотошеринга среди наших читателей… это все-таки Instagram со всеми вытекающими. К счастью, индустрия не стоит на месте.
В iOS 18 Apple внедрила технологию от Adobe, назвав ее «Адаптивный HDR». Суть проста: фотографии содержат и SDR, и HDR-данные в одном файле. Если приложение не понимает, что делать с HDR, или не может его отобразить — автоматически показывается SDR-версия. И да, эта магия работает даже с обычными JPEG!
С поддержкой в браузерах пока все на полпути к идеалу. Google даже обогнал Apple, выкатив свою версию технологии под названием Ultra HDR, которая уже работает в Android 14. Эта технология позволяет сохранять больше информации с сенсора при съемке, что дает более детализированные светлые и темные участки, а также более насыщенные цвета.
Safari тоже добавил поддержку HDR в бета-версию для разработчиков, но затем отключил ее из-за багов в iOS. Хорошая новость: с выходом Android 15 и iOS 18 HDR-фотографии будут корректно отображаться на устройствах обеих платформ, независимо от того, на каком смартфоне они были сделаны.
Кстати о багах — есть причина, почему мы не выпускаем обновление Halide с поддержкой HDR вместе с этой статьей: HDR-снимки иногда криво отображаются в родном приложении «Фото» от Apple! Что забавно, в Instagram и других сторонних приложениях все выглядит как надо. Мы уже настрочили баг-репорт в Apple, но зная их подход к обновлениям, вряд ли увидим исправление раньше iOS 19.
Решение 3: SDR
Как я уже упоминал, некоторые пользователи сознательно выбирают SDR. И это нормально! Дело тут не просто в моде на lo-fi эстетику, а в самом парадоксе фотографии — иногда именно менее реалистичный снимок цепляет сильнее.
Но позвольте, разве фотография не должна фиксировать реальность как она есть? Будь это правдой, мы бы все ходили с камерами-обскурами, чтобы каждый миллиметр кадра был в идеальной резкости. Если бы фотография была только о реализме, черно-белая пленка давно канула бы в Лету.
Вот, посмотрите на HDR-портрет моего отца.
HDR безжалостно выставляет напоказ каждую морщинку и пору на его лице, а светлые пятна в бороде так и лезут в глаза. Как и с малой глубиной резкости, которую мы используем для акцента на главном, здесь меньший динамический диапазон работает гораздо органичнее гиперреализма. Сравните с версией Process Zero, где HDR отключен.
Нам еще пахать и пахать, прежде чем Process Zero воплотит все наши задумки, но уже сейчас ясно: динамический диапазон — это ключ к возрождению той самой пленочной магии в цифровую эпоху.
Мы верим, что тонмаппинг — не просто модная фишка, а инструмент с многовековой историей. Мы видим колоссальный потенциал HDR-дисплеев для создания снимков, которых мир еще не видел. Мы смотрим в будущее, где SDR и HDR мирно сосуществуют, дополняя друг друга. Мы хотим дать вам свободу выбора — тонмаппинг, HDR или любая их комбинация. Это решение должен принимать художник — и этим художником не обязан быть бездушный алгоритм.
