نگاشت تُن و تصویربرداری دامنه دینامیکی بالا (HDR)

تصویربرداری دامنه دینامیکی بالا (HDR) تمام طیف نور موجود در یک صحنه را ثبت و نمایش می‌دهد و نگاشت تُن این طیف را فشرده می‌کند تا بتوان آن را در نمایشگرها و چاپگرهایی با کنتراست محدود نشان داد.

Definition

تصویربرداری HDR به معنای کسب و نمایش درخشندگی صحنه در تمام طیف آن است، و نگاشت تُن تبدیل مقادیر HDR به دامنه محدود یک دستگاه خروجی است.

Scope

این موضوع شامل بازیابی نقشه‌های تابش HDR با ترکیب عکس‌هایی با نوردهی‌های متفاوت، کدگذاری و ذخیره‌سازی تصاویر HDR، و عملگرهای بازتولید تُن – هم سراسری و هم محلی – است که مقادیر با دامنه بالا را به دامنه‌های قابل نمایش نگاشت می‌کنند، در حالی که جزئیات و تأثیر بصری را حفظ می‌کنند.

Core questions

• چگونه تمام طیف درخشندگی یک صحنه ثبت می‌شود؟
• چگونه تصاویر با نوردهی‌های متفاوت در یک تصویر HDR ترکیب می‌شوند؟
• چگونه یک تصویر با دامنه بالا در یک نمایشگر با دامنه پایین نشان داده می‌شود؟
• چگونه جزئیات محلی در حالی که کنتراست کلی فشرده می‌شود، حفظ می‌گردد؟

Key concepts

• دامنه دینامیکی
• ثبت چند نوردهی
• بازیابی پاسخ دوربین
• کدگذاری تصویر HDR
• نگاشت تُن سراسری و محلی
• حفظ جزئیات

Key theories

بازیابی HDR از چند نوردهی

با عکاسی از یک صحنه در چندین نوردهی و بازیابی منحنی پاسخ دوربین، تابش واقعی صحنه را می‌توان فراتر از دامنه‌ای که هر نوردهی منفرد ثبت می‌کند، بازسازی کرد و یک تصویر با دامنه دینامیکی بالا تولید نمود.

عملگرهای بازتولید تُن

نگاشت مقادیر HDR به یک نمایشگر نیازمند فشرده‌سازی کنتراست است؛ عملگرهای سراسری یک منحنی را به تمام پیکسل‌ها اعمال می‌کنند در حالی که عملگرهای محلی برای حفظ جزئیات با نواحی سازگار می‌شوند و از اصول عکاسی و ادراکی بهره می‌برند.

Clinical relevance

نگاشت تُن و HDR در عکاسی دیجیتال و با گوشی‌های هوشمند، نمایشگرها و تلویزیون‌های HDR، خروجی رندرینگ مبتنی بر فیزیک، و نورپردازی مبتنی بر تصویر در جلوه‌های بصری از اهمیت مرکزی برخوردارند.

History

روش Debevec و Malik در سال 1997 برای بازیابی تابش HDR از عکس‌ها، تصویربرداری HDR را متحول کرد؛ مجموعه‌ای از عملگرهای بازتولید تُن در دهه 2000 پدید آمدند، و ثبت و نمایش HDR بعدها به ویژگی‌های استاندارد مصرف‌کننده تبدیل شد.

Key figures

• Paul Debevec
• Jitendra Malik
• Erik Reinhard

Seminal works

• debevec1997
• reinhard2002

Frequently asked questions

چرا اگر یک صحنه در HDR ثبت شود، به نگاشت تُن نیاز است؟

صحنه‌های واقعی طیف بسیار وسیع‌تری از روشنایی را در بر می‌گیرند که نمایشگرها یا چاپگرها قادر به نمایش آن نیستند، بنابراین مقادیر با دامنه بالای ثبت‌شده باید توسط نگاشت تُن فشرده شوند تا با دستگاه خروجی سازگار شوند و در عین حال تصویر طبیعی به نظر برسد.

چگونه یک عکس HDR با یک دوربین معمولی ساخته می‌شود؟

چندین عکس از یک صحنه با نوردهی‌های متفاوت گرفته می‌شود، و نرم‌افزار آن‌ها را ترکیب می‌کند، با استفاده از نوردهی‌های روشن برای جزئیات سایه و نوردهی‌های تاریک برای جزئیات هایلایت، تا یک تصویر واحد با دامنه دینامیکی بالا ایجاد شود.