تئوری هایی برای ورود به دنیای HDR4

می دانیم که در دوربین های دیجیتال عکس ها معمولاً به فرمت Jpeg ذخیره خواهند شد و پس از جمع آوری ولتاژها از سطح سنسور، ارزش ها فیلتر شده و تبدیل به RGB می شوند. سپس Gamma Correction روی آنها انجام شده و بعد تراز سپیدی و شارپ سازی و دیگر تنظیمات اعمال شده و در نهایت عکس ذخیره خواهد شد.

اما فرمت RAW محتوی اطلاعات پردازش نشده (یا احتمالاً بسیار کم پردازش شده) از سنسور است. البته معمولاً مقداری اطلاعات اضافه در قسمت Head فایل برای نگهداری سرعت شاتر و اطلاعاتی از این دست وجود دارد. با توجه به اینکه سنسورها اغلب 10 یا 12 یا 14 بیتی هستند پس محدوده داینامیک رنج بیشتری نسبت به یک عکس Jpeg 8 بیتی دارند اما فاکتور مهمتر این است که کاربر می تواند عکس را بعداً بدون نگرانی از تنظیمات دوربین، آنگونه که دوست دارد تغییر دهد.

یک عیب فایل های RAW این است که اغلب فشرده نشده هستند و جای زیادی خواهند گرفت. علاوه بر آن این فرمت یک فرمت واحد نیست. هر شرکت تولید کننده دوربین در واقع فرمت مخصوص به خودش را دارد. تلاش های زیادی برای داشتن یک فرمت واحد برای غلبه بر این مشکل صورت گرفت و در حاصل استانداردهایی نظیر ERI-JPEG توسط شرکت کداک، Adobe Digital Negative توسط شرکت ادوب و سرانجام OpenRAW Working Group پدید آمد. اما در این میان، شرکت ادوب از همه موفق تر بود. فرمتDigitan Negaive  (DNG) توسط این شرکت در سال 2004 ارائه شد. این فرمت در واقع یک انشعاب از فرمت Tiff 6.0 است و با استاندارد TIFF-EP نیز هماهنگ است. این فرمت از 8 و 16 و 32 بیت برای هر کانال رنگی پشتیبانی می کند. همچنین فرمت های فشرده نشده یا فشرده سازی به روش های Lossless Huffman JPEG و DCT Baseline JPEG را پشتیبانی می کند و تگ های زیادی از قبیل اگزیف را برای نگهداری اطلاعات الحاقی، پشتیبانی می کند.

FITS

این فرمت حداقل تا دو دهه پشتیبان و عمومی ترین فرمت رایج در عکاسی نجوم بوده و است. این فرمت چندین روش کدگذاری اعداد صحیح و اعشاری را از جمله استاندارد IEEE 745 را با یک و دو رقم اعشار دقت پشتیبانی می کند و توانایی محاسبه ثبت ارزش ها و نوردهی های مادون قرمز و x-ray را در عکس فراهم می کند.

DDS

DDS مخفف DirectDraw Surface است و یک فرمت مرجع در نمایش الگوهای مربوط به DirectX و بازی های آن است. هر دو نوع 16 بیت و 32 بیت رو پشتیبانی می کند. از Alpha پشتیبانی می کند. از حالت فشرده نشده یا فرمت های فشرده شده و همچنین از الگوریتم فشرده سازی DXTn Texture Compression هم پشتیبانی می کند.

Kodak Cineon/DPX

این فرمت را هم می توان جزء نخستین فرمت های HDR محاسبه کرد. این فرمت برای ذخیره و کپچر کردن یک فریم از فیلم متحرک از دستگاه های ضبط کننده فیلم یا اسکنرها ساخته شد و به طور بسیار گسترده ای در این زمینه به کار گرفته شد. این فرمت در ابتدا از ده بیت اطلاعات برای هر کانال رنگی استفاده می کرد و خب چون معمولاً فیلم ها برای ثبت روشنایی به صورت لگاریتمی این کار رو انجام میدن (ونه خطی) پس این فرمت هم کدگذاری رو به صورت لگاریتمی انجام می داد.

اما تغییراتی در این فرمت داده شده و نام جدید آن به DPX به معنی Digital Picture Exchange تغییر پیدا کرد. این فرمت از عمق بیتی 1 و 8 و 16 و 32 و 64 پشتیبانی و از هردو حالت فشرده نشده و RLE و نیز کدگذاری خطی و لگاریتمی (غیر خطی) و نیز بسیاری از روش های کدگذاری دیگر پشتیبانی می کند. همچنین این فرمت Header هایی برای ذخیره اطلاعات مربوط به فیلم و محصولات ویدئویی را داراست. فرمت جدید با فرمت قبلی هماهنگ است. اما فرمت قدیمی یعنی Cineon هنوز هم به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد.

JPEG-HDR/ERI-JPEG/JPEG 2000

هدف تمام فرمت های HDR این بود که بتوانند با کمترین میزان از دست رفتن اطلاعات حتی در صورت استفاده پی در پی، عکس را ارائه کنند و به همین علت معمولاً از روش فشرده سازی Lossless در آنها استفاده می شود.

اما در برنامه های ویرایشگر، راحتی استفاده و اعمال تغییرات و نیز حجم کمتر همواره مقدم بر از دست رفتن اطلاعات در طی فشرده سازی های مکرر بود. در این صورت یک فرمت HDR که مثلاً از روش Lossy برای فشرده سازی استفاده می کرد خیلی مقبول تر بود تا یک فایل HDR با حجم بالا.

یکی از راه حل ها توسط Ward و Simmons ارائه شد. در این روش یک پروسه Tone Mapping به صورت Lossy انجام می شود. در روش پیشنهادی آنها ابتدا عکس HDR توسط روش های مرسوم به یک عکس Jpeg 8 بیت تبدیل می شود (یعنی عملیات ToneMapping روی آن انجام می شود) اما اطلاعات به دست آمده از HDR نیز حفظ خواهد شد. این اطلاعات در یک تصویر 8 بیت Greyscale کدبندی شده و علاوه بر آن فرمول های تبدیل و محاسبه این اطلاعات هم ذخیره می شود.

این اطلاعات به صورت یک Metadata به همان عکس جی پگ ToneMap شده الحاق می شود. به این ترتیب عملیات برگرداندن پروسه Mapping میتواند بعداً با استفاده از این اطلاعات انجام شود و به این صورت می توان اطلاعات اصلی وابسته به صحنه (Scene referred) را بازیابی کرد.

مهمترین مزیت این روش این است که هماهنگی کامل با برنامه های نمایش دهنده و ویرایش کننده استاندارد Jpeg دارد. یعنی یک نمایش دهنده Jpeg که توانایی رمزگشایی آن Metadata ها را ندارد می تواند آن اطلاعات را نادیده گرفته و فقط آن عکس Jpeg ای را که ToneMapping شده نمایش دهد. اما اگر برنامه نمایش دهنده یا ویرایشگر بتواند اطلاعات Metadata را تشخیص دهد، می تواند مجددا آن اطلاعات پنهان را حاصل کرده و به عکس HDR دست یابد.

یک روش شبیه به این هم توسط کداک در سال 2002 گسترش یافت به نام Kodak ERI-JPEG که پیشوند آن مخفف Extende Range Imaging است و در واقع یک شکل دیگر از فرمت HDR بود در اینجا نیز تفاوت بین عکسی که برمبنای صحنه و تحت فضای رنگی ERIMM RGB ثبت شده بود با عکسی که تحت فضای sRGB ذخیره شده بود  را در یک عکس الحاقی ذخیره می کرد. به عبارت ساده تر در اینجا هم تفاوت بین فرمت HDR و فرمت Jpeg در یک فایل الحاقی ذخیره می شد و از این فایل الحاقی میشد برای حصول دوباره اطلاعات رنگی اصلی استفاده کرد.

روش دیگر استفاده از encode کننده Jpeg 2000 است که در آن ارزشهای اعشاری موجود در فضای لگاریتمی پیکسل ها تبدیل به ارزش هایی با عدد صحیح شده و سپس عکس با Codec Jpeg 2000 کدگذاری می شود.

منبع: imannn.blogfa.com | ویرایش سند: مرتضی طالب پور