Dynamiikan laajentaminen maisemavalokuvauksessa – HDR ja Exposure Blending

Miksi useiden valotusten yhdistämistä tarvitaan?

Useiden valotusten yhdistämistä tarvitaan / voidaan käyttää silloin kun yksi valotus ei pysty tallentamaan maisemaa siten että sekä vaaleat että tummat alueet toistuvat ilman puhkipalamista / alivalottumista. Kuvankäsittelyohjelmilla (esim. Lightroomilla) voi yhdestäkin valotuksesta (erityisesti RAW-tiedostosta) varjoja avata ja lähes puhkipalaneita alueita tummentaa merkittävästi. Mutta näilläkin säädöillä on rajansa, erityisesti suoraan aurinkoa päin kuvatessa säätövara loppuu usein kesken. Ja varjoja avatessa kohina nousee esille. Nettikuvissa kohinan kasvu ei haittaa, mutta jos tarkoitus on tehdä isoja tulosteita, niin hyvin voimakkaita varjoalueiden vaalentamista kannattaa välttää.

Seuraavassa on esimerkki tilanteesta jossa tyypillisesti käytän useiden valotusten yhdistämistä. Syksyllä 2012 olin kuvaamassa auringonlaskua Pallastunturilla. Seuraava kuvapari esittää kuinka suuri kontrasti maisemassa oli.

Tumma ja vaalea valotus Pallastunturilla

Tumma ja vaalea valotus Pallastunturilla

Ja seuraavana on neljästä valotuksesta yhdistämäni kuva.

Laukukero, Pallastunturi

Neljästä valotuksesta yhdistetty kuva, Laukukero, Pallastunturi

Yhdistetty kuva vastaa mielestäni omaa kokemustani paljon paremmin kuin kameran yksi valotus (vaikka sitä olisi kuvankäsittelyssä säädettykin). Omin silmin maisemaa katsoessani, näin hienot värit sekä taivalla että etualalla. Useiden kuvien yhdistäminen oli siis tässä tilanteessa mielestäni välttämätöntä koetun näkymän välittämiseksi.

Huom. tämä artikkeli on kirjoitettu siitä lähtökohdasta että tavoitteenani on mahdollisimman luonnollinen kuva, kuva josta ei heti näe sitä että se on HDR- tai exposure blending -menetelmällä tehty. Jos kuva on otettu suoraan aurinkoon päin, niin sen voi toki päätellä.

Kuvien ottaminen yhdistämistä varten

Jos siis yksi valotus ei riitä (säätöjen jälkeenkään), niin mielestäni kannattaa ottaa 3-7 valotusta siten että sekä tummat että vaaleat alueet tallentuvat oikein joissain näissä valotuksissa. Kuvia otettaessa ainoastaan suljinaikaa muutetaan, muiden asetusten (esim. tarkennus, aukko, valkotasapaino) on pysyttävä samana. Suljinaikaa säädetään joko käsin tai käytetään valotuksen haarukointia (joka muuttaa suljinaikaa automaattisesti). Valotusta säädetään siten että vaaleimmassa valotuksessa ei ole mitään mustaa, ja tummimmassa valotuksessa ainoastaan aurinko tai jotkut kiillot ovat palaneet puhki (yllä olevassa Pallastunturin kuvaparissa valotuksen ääripäät on tallennettu oikein). Tarkistan valotuksen onnistumisen histogrammista. Varminta on ottaa kuvat jalustalta (jolloin rajaus ei muutu, eikä kuva tärähdä), mutta käsivaraisestikin voi kokeilla.

Yhdistämismenetelmät

Kuvien yhdistämiseen on käytettävissä ainakin seuraavat menetelmät:

  • HDR (High Dynamic Range) -ohjelmat – kuvien yhdistäminen ja tone mapping tehdään jollain erillisellä HDR-ohjelmalla (tai Photoshopilla)
  • HDR-toiminto Lightroom 6 / CC:ssä – HDR-tiedosto yhdistetään Lightroomin HDR-toiminnolla, ja tone mapping tehdään Lightroomin normaaleja työkaluja käyttäen
  • Exposure blending – kuvien yhdistäminen tehdään käsin Photoshopissa, ei mitään automatiikkaa, valokuvaaja tekee kaikki päätökset
  • Exposure fusion – ”automatisoitu” exposure blending

HDR-valokuvaus

HDR-kuvankäsittely koostuu siis kahdesta osasta:

  1. Lähdekuvien yhdistämisestä 32-bittiseksi HDR-kuvaksi
  2. HDR-kuvan muuttamisesta (tone mapping) Low Dynamic Range (LDR) -kuvaksi, joka voidaan esittää
HDR-kuvankäsittelyn vaiheet

HDR-kuvankäsittelyn vaiheet

Vaiheessa yksi HDR-ohjelmat yhdistävät lähdekuvat yhdeksi HDR-tiedostoksi joka sisältää kaiken lähdekuvien informaation maiseman valoisuuden vaihtelusta. HDR-ohjelmat käyttävät omia algoritmejaan 32-bittisen kuvan muodostamiseen, eikä niissä ei ole käyttäjän säädettävissä olevia parametreja. Yhdistämisvaiheessa käyttäjän säädettävissä olevat parametrit liittyvät ainoastaan lähdekuvien kohdistamiseen, liikkuvien kohteiden poistoon ja kohinan poistoon.

Liikkuvat kohteet ovat ongelma HDR-ohjelmille. Seuraavassa on esimerkki siitä miten Photomatix ja Photoshop CS5:n HDR-toiminto ovat onnistuneet poistamaan liikkuvia kohteita yhdessä kuvassa (tuulessa heiluvat oksat ja kävelevä mies).

Haamujen poisto HDR-kuvasta automaattisesti

Haamujen poisto HDR-kuvasta automaattisesti

Photomatix on poistanut enemmän ”haamuja” heiluvista oksista, kun taas Photoshop onnistunut poistamaan kävelen miehen haamun täydellisesti. Mutta kummankaan lopputulos ei ole valitettavasti hyvä.

Vaiheen yksi lopputulos, HDR-kuvatiedosto sisältää siis kaiken informaation, mutta tätä HDR-kuvaa ei voida esittää millään tavalla. Näyttöjen kontrasti ei riitä, ja tulosteissa on tarjolla vielä vähemmän kontrastia. Vaihe kaksi, eli tone mapping on siis pakollinen vaihe HDR-kuvauksessa.

Tone mapping -vaiheessa 32-bittinen HDR-kuva muutetaan 8- tai 16-bittiseksi Low Dynamic Range (LDR) -kuvaksi, joka voidaan esittää. Eri HDR-ohjelmat tukevat erilaisia tone mapping -menetelmiä. Mutta perusperiaate kaikissa tone mapping -menetelmissä on se että ne korostavat paikallista kontrastia, ja samalla vähentävät kontrastia koko kuva-alueella.

Tone mapping:in toimintaperiaate

Tone mapping -menetelmän toimintaperiaate

Tästä seuraa se että kuvan pienillä osa-alueilla kontrasti vaikuttaa melko luonnolliselta. Katsojan silmät ja aivot taas sopeutuvat / korjaavat valoisuuden muutosta kun katsoja vertaa kuvan eri osa-alueita (esim. kun katsotaan taivas vs. etualaa, aivot ”tietävät” että taivas on vaaleampi). Näin ainakin teoriassa, käytännössä luonnollisen lopputuloksen saavuttaminen voi joskus olla hyvin hankalaa.

HDR-ohjelmia on monia, ja monissa ohjelmissa on useita tuettuja tone mapping -menetelmiä. Lisaksi tone mapping -menetelmillä voi olla runsaasti säädettäviä parametreja, joten oikeiden säätöjen löytäminen voi vaatia runsasta kokeilua.

Photomatix-ohjelman tone mapping -säätöikkuna

Photomatix-ohjelman tone mapping -säätöikkuna

Käytän itse joskus Photomatix-ohjelmaa (yleensä teen yhdistämisen exposure blending -menetelmällä käsin Photosopissa). Minulla on tavoitteena aina mahdollisimman luonnollinen HDR-kuva, joten aloitan tone mapping -säädöt Photomatix-ohjelmassa yleensä testaamalla millaisen kuvan Default, Photographic ja Natural -presetit tarjoavat (kolme ylintä oikeassa reunassa). Valitsen luonnollisimmalta näyttävän presetin ja alan säätämään kuvaa vasemman reunan työkaluilla.

HDR-toiminto Lightroom 6 / CC:ssä

Versiossa 6 Lightroomiin lisättiin HDR ja panoraama -toiminnot. Eli HDR-kuva voidaan luoda Library-moduulissa, ja sitten voidaan käyttää Lightroomin normaaleja työkaluja Develop-moduulissa kuvan säätämiseen. Tässä menetelmässä tehdään siis tone mapping tavallaan “käsin” Lightroomissa. Joissain kuvissa tämä johtaa melko helposti luonnolliseen lopputulokseen.

Seuraavassa on yhdistämisen vaiheet:

  • Ennen HDR:äksi yhdistämistä, kuvia ei kannata käydä säätämässä develop-moduulissa, ainoastaan valkotasapainon voi asettaa haluamakseen (mutta senkin voi tehdä jälkikäteen).
  • Library-moduulissa valitaan kaikki yhteen haarukointisarjaan kuuluvat valotukset. Klikataan yhtä kuvaa hiiren oikealla näppäimellä, valitaan Photo Merge / HDR.
  • Jos ei ole 100% varmaa, että kuvat on pikselin tarkkuudella päällekkäin, niin annetaan Lightroomin kohdistaa kuvat, eli Auto Align -kohdassa ruksi.
  • Auto Tone -kohdassa saa olla ruksi, se on kohtalainen alkuoletus, siitä voi jatkaa säätämistä myöhemmin develop-moduulissa.
  • Mielestäni on suositeltavaa käyttää Medium -asetusta Deghost Amount -kohdassa liikkeen tunnistamisessa. Mutta tässä kannattaa testata millaista jälkeä se tekee. Eli kannattaa pistää mieleen mitkä alueet Lightroom korostaa punaisella. Ja kun HDR-kuva on valmis, niin käydä katsomassa 100%:na miltä alueet ja niiden reunat näyttää. Jos jälki ei ole hyvää ”punaisilla alueilla”, niin kannatta kokeilla toista Deghost Amount -asetusta.
  • Valmis HDR-kuva on edelleen RAW-muodossa, Adoben omassa DNG-muodossa. Joten seuraavaksi kuvaa säädetään Develop-moduulissa: avataan varjoja, tummennetaan vaaleita alueita, säädetään värejä,…
  • Säätimien säätövara on suurempi kuin normaalikuvissa. Ja jos joku säädin ei riitä saavuttamaan haluttua vaikutusta, niin sen voi ”tuplata” esim. tekemällä koko kuva-alan kattavan Graduated Filterin (eli varjot avataan kerran 100%:sti Basic-paneelissa, ja toisen kerran 100%:sti koko kuva-alan kattavalla Graduated Filterillä).

Eri valotusten yhdistäminen Photoshopissa – Exposure blending

Eri valotusten yhdistäminen käsin Photoshopissa tasojen ja tasomaskien avulla johtaa usein luonnollisempaan lopputulokseen kuin HDR-ohjelmilla tehdyt yhdistelmät. Tässä menetelmässä on etuna se että valokuvaajalla säilyy täydellinen kontrolli, esim. korjaavat toimenpiteet kohdistuu ainoastaan haluttuun kohtaan.

Yhdistämisen vaiheet lyhyesti:

  • Kuvat tuodaan tasoina (layers) Photoshoppiin (File / Scripts / Load files to Stack)
  • Tasot käsitellään halutunlaisiksi
  • Eri tasoista valitaan tasomaskien avulla halutut osat lopulliseen kuvaan
  • Maskien tekemiseen on monia tapoja, esim. Magic Wand, Quick Selection, siveltimellä tason maskia maalamalla,…
  • Tasot yhdistetään
  • Kuva viimeistellään

Seuraavassa kuvassa on nähtävissä kolme lähdekuvaa, ja kahden päällimmäisen tason maskit.

Exposure blending - lähdekuvat ja tasojen maskit

Exposure blending – lähdekuvat ja tasojen maskit

Ja lopullinen kuva on seuraavana.

Lauttasaari, Helsinki

Kolmesta kuvasta yhdistetty (exposure blending), Lauttasaari, Helsinki

Exposure blending on oma suosikkini dynamiikan laajentamiseen. Tosin tämä menetelmä voi olla melko työläs, täysin riippuen siitä kuin helppoa tai vaikeaa tasomaskien tekeminen on. Tässä esimerkissä tasomaskien tekeminen oli helppoa.

Exposure fusion – ”Automatisoitu” exposure blending

Exposure fusion eroaa HDR-kuvauksesta siinä että mitään 32-bittistä HDR-kuvaa ei muodosteta, vaan exposure fusion -algoritmi tuottaa lopputuloksena suoraan LDR-kuvan joka voidaan esittää heti (tone mapping -vaihetta ei siis tarvita).

Exposure fusion -algoritmin tarkoituksena on valita lähdekuvista ”parhaat bitit”, ja yhdistää ne automaattisesti lopulliseen kuvaan. Eli jokaisen lähdekuvan bitille lasketaan ”laatuluku”, joka perustuu mm. siihen kuinka hyvin valotuksen arvioidaan onnistuneen, ja värikylläisyyteen. Näiden laatulukujen avulla eri osakuvilla lasketaan tasomaskit, jotka määrittelevät mitä mistäkin osakuvasta tulee lopulliseen kuvaan. Exposure fusion on siis varsin lähellä exposure blending -menetelmää, exposure fusion vain määrittää tasomaskit automaattisesti. Algoritmin tarkempi kuvaus on luettavissa tästä konferenssipaperista.

Kuressaari, Saarenmaa

Exposure Fusion kolmesta kuvasta, Kuressaari, Saarenmaa

Exposure fusion -menetelmä on tuettuna Photomatix:ssa. Ja se on ilman muuta yksi niistä menetelmistä jota kannattaa Photomatix:ssa kokeilla. Olen havainnut että exposure fusion toimii parhaiten sellaisissa kuvissa missä eri valoisuus alueiden reunat ovat melko selväpiirteisiä (esim. arkkitehtuurikuvissa). Yllä on exposure fusion -menetelmällä yhdistetty kaupunkikuva Kuressaaresta.

Eri menetelmien vertailua

Vaikka “ongelma” on vain yhdellä alueella (esimerkiksi puhki palanut taivas), niin HDR-ohjelmat levittävät “korjauksen” koko kuva-alalle. Tämä merkitsee sitä että joku kohta kuvasta voi myös huonontua. Eikä luonnollisen HDR-kuvan saavuttaminen ei ole kovin helppoa tai suoraviivaista ainakaan omien kokemusteni mukaan. Eri tone mapping -menetelmät toimivat eri tyyppisille kuville, ja niissä on paljon parametreja, joten kuvan säätäminen vaatii usein kokeilua ja eri parametrien vaikutusten testausta. Exposure fusion toimii erittäin hyvin joillekin kuville (esim. selvä rajaisille arkkitehtuurikuville). HDR ja Exposure fusion -kuvat vaativat usein viimeistelyä Photoshopissa (esim. kontrastin ja paikallisen valotuksen säätöä, tai liikkuvien kohteiden siistimistä).

Kuvien yhdistäminen käsin Photoshopissa (exposure blending) tarjoaa parhaan kontrollin ja luonnollisen lopputuloksen, mutta vaatii usein myös eniten työtä. Mutta toisaalta työ on melko suoraviivaista (maskin luomista), ei tarvitse testailla eri säätöjen vaikutusta.

Eri HDR, exposure blending ja exposure fusion -menetelmien vertailua

Eri HDR, exposure blending ja exposure fusion -menetelmien vertailua

Kuten näistä kahdesta vertailusta näkee, myös HDR-ohjelmilla on mahdollista saavuttaa lähes samanlainen lopputulos kuin exposure blending -menetelmällä. Joitain HDR-kuvia olen säätänyt vielä Photoshopissa Photomatixin jälkeen, joissain kuvissa tosin olen ”luovuttanut”, kun olen todennut ettei Photoshopissakaan saisi hyvää tulosta aikaan. Eli nämä kuvat eivät ole täysin vertailukelpoisia.

Eri HDR, exposure blending ja exposure fusion -menetelmien vertailua II

Eri HDR, exposure blending ja exposure fusion -menetelmien vertailua II

Mielestäni onkin osittain tottumuskysymys mitä menetelmään kukin haluaa käyttää. Olen itse käyttänyt exposure blending -menetelmää vuodesta 2004 lähtien joten tasomaskien tekeminen sujuu jo rutiinilla, ja ”automatisoitu” HDR ei tarjoa minulle paljoakaan ajansäästöä.

Lisää tietoa

Jos haluat oppia lisää exposure blending -menetelmästä, HDR-kuvauksesta, tai maisemavalokuvauksesta yleensä, niin tule jollekin maisemavalokuvauskurssilleni.

Exposure blending

Exposure blending onnistuu myös Photoshop Elementsissä (ainakin versiossa 11), vaikka monet seuraavista ohjeista ovatkin Photoshopin täysversioille.

HDR-kuvaus

Lightroom 6 / CC HDR

Photoshop CS5 / CC HDR Pro (Photoshopin oma HDR)

Photoshop Elements – Photomerge Exposure

Photoshop Elements ei tule HRD-kuvia, mutta Elementsissä on Photomerge Exposure, jolla voi yhdistää useita valotuksia. En ole sitä itse käyttänyt, mutta seuraavassa on ohjeita sen käyttöön: