الفرق بين ال Tone-Mapping وال HDR

hdr_tonemapping.JPGلاحظت مؤخراً ومع انتشار التصوير بتقنية ال HDR   ان الكثير يخلط بين عملية ال Tone-Mapping  وبين ال HDR.  في هذا الموضوع سأحاول توضيح الفرق بينهما.

 قبل ان ابدا سأعطي نبذة سريعة عن ال HDR  لان ذلك ضروري قبل الدخول في موضوعنا الرئيسي.

كلمة HDR  هي اختصار للمصطلح الانجليزي  High Dynamic Range    وهو مصطلح يستخدم لوصف التقنيات ذات المدى الضوئي الديناميكي العالي.   والمدى الضوئي الديناميكي العالي في حساس الكاميرا يقصد به  ان الحساس قادر على استيعاب عدد كبير من تدرجات الاضاءة (جملة غير دقيقة لكن للتبسيط فقط).  فجميع الكاميرات الرقمية المصنعة الى يومنا هذا غير قادرة على استيعاب تدرجات كبيرة من الاضاءة ولذلك لو حاولت تصوير برج ايفل في باريس مثلا فانك لن تستطيع تصوير صورة واحدة مشابهة لما تراه بعينك المجردة.

فلو نظرنا الى الصورة التالية نجد ان الصورة الكبيرة هي اقرب  الى ما نشاهده بأعيننا (رغم ان فيها بعض مظاهر الحروق التي سنناقشها لاحقا) اما الصور الصغيرة فهي اقرب لما تستطيع الكاميرات التقاطه.  

 hdr_tonemapping.JPG

وفي المشهد السابق لن تستطيع الكاميرا التقاط تعريض صحيح للسماء والحشائش في نفس الوقت فاذا قمنا بتصحيح التعريض حسب شدة الاستضاءة في السماء فستكون الحشائش شبه سوداء. أما اذا قمنا بتصحيح التعريض حسب شدة الاستضاءة على الحشائش فستكون السماء شبه بيضاء وهذا سببه ان المدى الضوئي الديناميكي لحساس الكاميرا منخفض جداً.

 وهذا يفسر تعليقات اغلب القادمين من السفر بان صورهم لا تعكس ماكانوا يرونه بأعينهم!

تم تطوير تقنية ال HDR    لحل هذه المعضلة وهدفها هو تمكين الكاميرات ذات المدى الضوئي الضحل من التقاط صور كما تراها عين الانسان والتي تتميز بمدى ضوئي عالي فسبحان الله خالق هذه العين التي مازالت تقنيات التصوير تحاول الاقتراب من اعشار قدراتها!

اذن فباستخدام تقنية ال HDR  فانه من المفترض اننا سنستطيع الحصول على مدى ضوئي عالي باستخدام الكاميرا، فكيف يمكن ذلك؟   تقنية ال HDR  مبنية على اساس انه يمكننا الحصول على مدى ضوئي ديناميكي عال عن طريق دمج مجموعة من الصور ذات المدى الضئي الضحل. فما لا تستطيع الكاميرا التقاطه دفعة واحدة تستطيع التقاطه على عدة دفعات (كما في الصور الصغيرة اعلاه) ثم يتم دمج الصور رقميا بحيث نحصل على صورة واحدة ذات مدى ضوئي عال. 

 —————————————

الآن وبعد ان فهمنا تقنية ال HDR  بشكل مبسط  فانه من الطبيعي ان نسأل، ماهو ال Tone-mapping   وما اهميته؟ ولماذا نحتاجه طالما ال HDR  تحل مشكلة المدى الضوئي؟

  هنا يأتي الالتباس، فكثير من المصورين يعتقد ان عملية ال Tone-mapping هي عملية ال HDR   رغم انهما عمليتان مختلفتان تماما لكنهما مرتبطتان بشكل كبير لان عمل احداهما يستلزم القيام بالعملية الأخرة والعكس غير صحيح (سأوضح ذلك لاحقا).

عند دمج مجموعة صور لتكوين صورة ذات مدى ضوئي عالي قريب لما تشاهده عين الانسان فاننا سنواجه مشكلة أخرى وهي شاشة الحاسب وكذلك طابعة الورق وغيرها من الوسائط.  فاغلب تلك الوسائط غير قادرة على عرض الصور ذات المدى الضوئي العالي.   فكما ان الكاميرا غير قادرة على التقاط صور ذات مدى ضوئي عالي فان شاشاتنا مثلا ايضا هي الأخرى لا تستطيع عرض الصور ذات المدى الضوئي العالي وهذا ما يستدعي استخدام تقنية ال Tone-Mapping  والهدف من هذه التقنية هو تقريب اضاءة الصور ذات المدى الديناميكي الضوئي العالي  بحيث تستطيع شاشاتنا عرضها بشكل صحيح والمشكلة هنا هي من الشاشة وليس من الصورة نفسها.

وعلى سبيل المثال فانه اذا قمنا بدمج مجموعة الصور التالية في برنامج الدمج الشهير فوتوماتيكس:

hdr01.JPG

فان نتيجة  ال HDR   ستكون هكذا

hdr.JPG

ومن الواضح ان الصورة الناتجة  غير طبيعية  والعيب هنا كما ذكرنا هو في الشاشة وليس في الصورة.    يمكننا في هذه المرحلة حفظ الصورة ولكن للأسف لن نستطيع مشاهدتها بهذه الشكل الا ان تم تطوير شاشات متطورة في المستقبل قادرة على عرض صور ذات مدى ضوئي عالي وهذا ما اتوقع حدوثه في المستقبل.

لكن ما دامت شاشاتنا بهذه المحدودية فان الطريقة الوحيدة لعرض الصور بشكل صحيح هو ان نقوم بتقريب تدرجات الالوان والاضاءة بحيث تستطيع الشاشة عرضها  وهذه هي  بالضبط وظيفة ال Tone-mapping.

اذا فعملية ال Tone-Mapping   ستحول لنا الصورة السابقة الى صورة قابلة للعرض على الشاشة بهذا الشكل:

hdr02.JPG

———————————————–

 الآن وبعد هذه المقدمة نعود الى سؤالنا الأساس:  ما هو الفرق بين ال HDR  وال Tone-Mapping   وما سبب الخلط بينهما؟

الفرق بينهما يكمن في أن ال HDR   هو حل لمشكلة المدى الضوئي الضحل لحساسات التصوير  أما ال Tone-mapping   هو حل لمشكلة المدى الضوئي الضحل للشاشات.     أما سبب الخلط بينهما هو ان شاشاتنا اليوم كلها ذات مدى ضوئي ضحل  ولذلك فان كل عملية HDR   تتبعها عملية Tone-mapping   بحيث يعتقد المصور انهما عملية واحدة.  لكن الفرق  بينهما سيكون واضحا مستقبلا عند عدم الحاجة الى ال Tonemapping    وذلك عند اصدار شاشات ذات ميدان ضوئي عالي.

ومع تطور التقنية فانه من المفترض ان تكون حساسات الكاميرات كلها بتقنية HDR  بحيث لا نحتاج ان نقوم بها يدويا.  وفي المستقبل ايضا اتوقع أن تكون جميع الشاشات  مزودة بتقنية HDR   بحيث لا نحتاج الى عملية ال Tone-mapping  لعرض الصور  نهائيا….

 الان ننتقل الى نقطة مهمة أخرى وهي:  ما سبب ظهور الحروق والتعتيق في اغلب صور ال HDR؟

لو نظرنا الى صورة برج ايفل في بداية الموضوع للاحظنا ان السماء تبدوا وكانها محروقة.  و اغلب صور ال HDR  التي نراها في الانترنت  فيها نفس الحروق.  بل ان هذه الحروق ارتبطت ارتباطا وثيقا بال HDR  الى درجة ان الجميع اصبح يحكم على صور ال HDR  عن طريق هذه الحروق.  ووصل الامر الى اكثر من ذلك فاصبحت كل صورة تحتوي على حروق تسمى HDR،  فهل هذا صحيح؟

 بالطبع ما يروج في الشبكة اغلبه غير صحيح  فالحروق التي نراها سببها ال Tone-Mapping   وليس ال HDR      ولو تم تطبيق عملية ال Tone-mapping  بطريقة صحيحة لما ظهرت تلك الحروق وانما لظهرت صورة اشبه ما نراه بعيننا المجردة. 

 شخصيا قمت بعملية دمج صورة بتقنية HDR  ثم قمت بعملية ال Tone-mapping  بطريقة سليمة فظهرت لي الصورة كما توقعت…كما كنت اراه بعيني في الواقع وليس فيها اي حروق.

 ————————————————

ما سبب تلك الحروق؟

سبب الحروق هو المبالغة في عملية ال Tone-mapping   فعندما نقوم بتقريب الالوان اكثر من المطلوب تصبح الالوان اقرب الى الالوان التي يستخدمها الرسامون وبالتالي تتحول الصورة وكانها لوحة مرسومة باليد مع بعض الحروق.  ورغم ان هذا لم يكن الهدف من التقنية  الا ان المصورون المبدعون وجدوا ان النتيجة لها قيمة فنية عالية فقاموا بالتعمد في زيادة ال Tone-mapping  لزيادة التأثير الذي احبوه.

 اذن وبعد هذا التوضيح نستنتج ان تأثير الحروق والرسم  هو احدى نتائج الاستخدام المبالغ فيه لعملية ال Tone-mapping. 

 ———————————————

 هل احتاج الى تقنية   HDR   لكي احصل على تأثير الحروق؟

بالطبع لا فكما ذكرنا فان عملية Tone-mapping  هي عملية مغايرة لل HDR   ويمكن تطبيقها على الصور العادية كما يمكن تطبيقها على ال HDR   وبالتالي يمكننا الحصول على تأثير الحروق بدون القيام بتصوير عدة صور ومن ثم دمجها.   ورغم ان عملية ال Tone-mapping  متميزة في برنامج Photomatix   الا انها موجودة في اغلب برامج معالجة الصور.   فمثلا هناك امر Shaddow/Higlights  في برنامج فوتوشوب وهو احد انواع ال Tone-mapping   ويمكن تطبيقة على الصور العادية كما يمكن تطبيقه على صور ال HDR.  لكن نظام فوتوماتيكس تفوق على نظام الفوتوشوب في هذه التقنية بالتحديد.

وما يفعله اغلب المصورون هذه الايام هو خطأ كبير جدا وارجو التركيز على هذه النقطة.  يقوم اغلب المصورون هذه الايام بتحويل الصورة العادية الى ثلاث صور في برنامج فوتوشوب مثلا مع تغيير التعريض رقميا.  بعد ذلك يقومون بدمج الصور على انها HDR   وبعد الانتهاء من ذلك يقومون بعمل ال Tone-mapping  لكي يحصلو على التأثير المطلوب.

هذه العملية فيها مشكلة كبيرة جدا فعندما نقوم بتخزين الصورة على شكل ثلاث صور ثم ندمجها مع بعض فهو كمن يقطع صورة عادية ثم يدمجها ويسميها بانوراما!!!!

ان تخزين صورة واحدة  بعدة تعريضات ثم القيام بعمل HDR  على الصورة هو عملية لا تضيف اي شي الى الصورة بل انها تقلل من جودة الصورة بسبب عملية الفصل والدمج بالاضافة الى ذلك فانها تتعب المصور وتستهلك وقته في القيام بعدة عمليات غير ضرورية.

—————————————

ما هي اسهل طريقة للحصول على تأثير الحروق والرسم ؟ 

ان اسهل طريقة للحصول على تأثير الحروق والرسم هو تحويل الصورة الى نظام الوان 16-bit    ومن ثم القيام بعمل Tone-mapping  على الصورة مباشرة  في برنامج Photomatix   للحصول على نفس التأثير.   

 التحويل الى 16-bit   هو امر موجود تحت قائمة Image -> Mode   في الفوتوشوب ولا يستغرق الأمر اكثر من ثانية للقيام به!  وبمجرد تحويل الصورة الى 16-bit   ستلاحظ انك تستطيع القيام بعملية ال Tone-mappig  الفنية التي احبها الجميع في برنامج ال Photomatix !

 هذا مثال على صورة عادية واحدة تم عمل Tone-Mapping   عليها لاظهار تفاصيل السماء بشكل اكبر ولعمل تأثير فني:

 tonemapping1.jpg

هذه الطريقة تتميز بانها قليلة الخطوات وتحافظ على جودة الصورة ووقت المصور معا!

 اتمنى ان اكون وضحت الفرق بين ال Tone-mapping   وال HDR   وكذلك ان يسهل الموضوع الحصول على صور Tone-mapped   بتأثيرات الرسم والحروق بدون انخفاض جودة الصورة!

ملاحظة: احب ان انوه قبل انهاء الموضوع  ان حل مشكلة المدى الضوئي ليست هي المشكلة الوحيدة في الكاميرات ولذلك فان حلها لا يحل جميع المشاكل والتي تجعل الصورة مختلفة عن ما ننظر اليه في الواقع لكن الموضوع لا يسع للتحدث عن الفروق الأخرى!

سلام….

Advertisements

0 thoughts on “الفرق بين ال Tone-Mapping وال HDR

  1. مقال دسم وواضح أخوي محمد ..

    أشكرك على هذه المقالات الرائعة التي تستحق المتابعة صراحة ..

    ذكرتني بالمقالات الأجنبية المحترمة ..

    ،

    بالفعل أنا أحيانا لا يعجبني التأثير الزائد في الـ Tone Mapping خصوصاً في السماء ، يحرقها حرق ..

    “على الهامش ..

    الغريب إن الصورتين الأخيرات اللي حطيتهم (صورة القناة المائية والصورة الثانية اللي فيها حمام) كلهم مصورهم أنا في نفس المكان ، لا وHDR بعد .. 🙂 ، لكن التنفيذ كان فاشل شوي وغير صالحين للعرض “

    إعجاب

  2. أخي الكريم محمد
    السلام عليكم و رحمة الله و بركاته
    مشكور على هذا الطرح في إيضاح هذا الجانب …. عزيزي أبو يوسف أكثر ما يشدني
    لمقالاتك هو الجانب العلمي و هذا ما نحتاجه بوجود الكمرات الرقمية فغالب حاملين هذه الكمرات بحاجة للجانب العلمي ….
    فحاملين كمرات الفلم لا يرضيهم أداء الكمرات الرقمية بسبب ضحالة المجال الضوئي للحساس فا الفلم يحمل مجال ضوئي من 6 إلى 7 وقفات و الكمرات الرقمية الحساس الوحيد الذي يحمل مجال ضوئي في Fujifilm FinePix S5 Pro فهو يملك 3 وقفات أي نصف المجال الضوئي للفلم ……. فعسى يكون التطوير القادم لمصنعي الكمرات هو المدى الضوئي ….. هذا و دمتم سالمين

    أخوك جميل محمد البخيتان

    إعجاب

  3. موضوع جميل جدا

    بصراحة أعجز عن شكرك أشتاذ محمد

    أستفدت كثير من المعلومات القيمة في مدونتك.

    الله يعطيك ألف عافية
    و يخدم بمعلوماتك المسلمين

    بالتوفيق

    إعجاب

  4. شكرا اخوي عبد الله. صدقني اول مرة اعرف ان ال Tone Mapping متوفر كفلتر….

    هذا سيوفر بعض الخطوات التي ذكرتها في الاعلى…

    شكرلاا لاثرائك الموضوع….

    إعجاب

  5. يعطيك العافيه وافدتني كثيرا ..لكن انا عندي مشكله في الفوتوماتيكس وهي ان بعد دمج الصور وطلع كل شي اوكى اذا حفظتها يطلع مكتوب عليها اسم البرنامج على نفس الصوره ويشوهها !!

    إعجاب

  6. يعطيك ربي العافية اخوي محمد

    انا من الاعضاء الجدد في اصدقاء الضوء

    والبدايات كانت بعد دروس من اعضاء اصداقاء الضوء الله يعافيهم

    بس استفدت منك لصيغة التون اللي كثير اجهله

    ربي يوفقك يارب ومن المتابعين لك دوما

    والا الامام وعقبال مانشوفك من ابداع لابداع

    في انتظار جديدك

    سلطان

    إعجاب

  7. مشكورعلى هذه المعلومات وجزاك الله خير
    ولتنى ان استفيد منك اكتر لاني مصور مبتدئ وأحب التكوين الفوتوغرافى أود المساعدة

    إعجاب

  8. عزيزي أبو يوسف مدونتك ككل طريق مباشر لحل كل الملابسات التي وقعنا وسوف نقع فيها كمصورين، لذا فأنا أعتبرها ملاذي الفوتوغرافي لحل الإشكالات التي تلف عقولنا كمصورين…

    بارك الله فيك وجعلك ذخراً بعلمك وتحليلاتك الرائعة للجميع..

    إعجاب

  9. مدونتك … في طريقها لتصبح موسوعة ما شاء الله
    دائما بها الجديد .. المفيد والشرح الواضح المبسط والعميق في نفس الوقت

    جزاك الله خيرا

    إعجاب

  10. كوووول شكري وتقديري ..
    > مآستفدت من الموضوع قد ماستفدت من البرنامج ..

    عجبتني الحرووق :$ > ماتسمع الكلآم ..

    أكرر شكري ..
    مدونه رآئعهـ .. إستفدت منها الكثيييييير

    إعجاب

  11. بسم الله

    دائما تبحث عن الملابسات وتوضحها .. شاكرة لك
    معلومات قيمة ..
    أنا أستخدمت الهدر بالأمس قبل قراءة هذا الدرس
    كانت مجرد تجربة على احد الصورة
    قمت بزيادة التعريض وإنقاصه من الفوتوشوب ثم أستخدمت برمامج الفوتوماتيكس لأول مرة .. لكن النتيجة كانت رائعة جداً كما توقعتها 🙂
    ربما تنفع للعرض وليس للطباعة بحجم كبير لما ذكرت من قلة الدقة او الحدة في الصورة ..
    أما الطريقة التي نصحت بها .. وهي تحويل الصورة ل16 بت والتعامل معها بالShaddow/Higlights من الفوتوشوب فلم أستطع الوصول لنفس النتيجة ..
    وعندما أردت حفظ الصورة لفتحها في الفوتوماتيكس.. لايوجد خيار حفظ بتنسيق JPG ..حفظتها كـ TIFF وقمت بمعالحتها في البرنامج كانت النتيجة لا بأس بها ..
    وشكراً ..،

    إعجاب

  12. اخت زهراء…

    Shadow/Highlights هو نوع من انواع ال Tone Mapping لكن لا يعني هذا بالضرورة انه مثل الفوتوماتيكس فقد تتفوق طرق ال Tone mapping على بعضها حسب مبرمج الاداه.

    بالنسبة لحض صور ال JPEG الى TIFF فيفضل تحويل الملف الى ١٦ بت اولا من قائمة Image ثم Mode

    في الاخير فانه تقوم الشركة المطورة ببيع فلتر فوتوماتيكس للقيام بتأثير ال Tone Mapping من داخل الفوتوشوب ومن دون حفظ الملف لكن هذه الطريقة ذكرتها لمن لا يملك ذلك الفلتر.

    إعجاب

  13. حسنا، حسب فهمي أن ال HDR هو دمج صور ذات درجات إشباع ضوئية مختلفة للحصول على مدى ضوئي عالي وتدرجات ألوان أقرب للحقيقة وتوزيع ضوء وظل سليم، إذا كان ذلك صحيحا فهل ال Tone-mapping هو تغميق او تفتيح بعض الالوان التي لا تدعمها الشاشات والتي تنتج من الدمج في HDR بحيث تصبح الصورة واضحة على الشاشة ؟

    إعجاب

اترك رد

إملأ الحقول أدناه بالمعلومات المناسبة أو إضغط على إحدى الأيقونات لتسجيل الدخول:

WordPress.com Logo

أنت تعلق بإستخدام حساب WordPress.com. تسجيل خروج   / تغيير )

صورة تويتر

أنت تعلق بإستخدام حساب Twitter. تسجيل خروج   / تغيير )

Facebook photo

أنت تعلق بإستخدام حساب Facebook. تسجيل خروج   / تغيير )

Google+ photo

أنت تعلق بإستخدام حساب Google+. تسجيل خروج   / تغيير )

Connecting to %s