مفهوم HDR در دوربین‌ و صفحه نمایش

مقاله من در روزنامه آسمان آبی

 

ممکن است این اواخر زیاد به کلمه HDR برخورده باشید. انگار که این روزها همه در موردش حرف می‌زنند و سعی می‌کنند جوری آن را در محصولات خود بگنجانند. اما واقعا مفهوم HDR چیست؟ شما این کلمه را در گوشی و تلویزیون یا حتی دوربین خود می‌بینید، اما آیا واقعا همه این‌ها یک معنی را می‌دهند؟ در دنیای HDR جمله معروفی وجود دارد که می‌گوید سفیدها سفیدترند و سیاه‌ها سیاه‌تر، امروز ما به شما می‌گوییم چرا و به سوالات بالا پاسخ می‌دهیم. همراه ما باشید.

مفهوم دامنه دینامیک

برای فهمیدن HDR که مخفف دامنه دینامیک بالا است، ابتدا باید با مفهوم دامنه دینامیک آشنا شویم.

دامنه دینامیک می‌تواند در هرچیزی وجود داشته باشد و در حقیقت تفاوت بالاترین مقدار آن چیز با پایین‌ترین مقدار است. این مفهوم می‌تواند در موارد گسترده‌ای کاربرد داشته باشد، اما بخشی که امروز مد نظر ما است، مربوط به نور می‌شود.

دامنه دینامیک سیستم‌های اپتیکال مانند چشم ما، صفحه نمایش و یا دوربین، تفاوت بین بالاترین و پایین‌ترین درجه (مرحله) تشخیص نور است. چشمان ما می‌توانند تصویری را ببینند و به راحتی جزئیات تاریک‌ترین و روشن‌ترین بخش آن را تشخیص دهند. حالا تصور کنید یک شی نورانی را ببینید، شما تنها در صورتی می‌توانید آن را درست تشخیص دهید که چشمانتان را تنگ کنید و در این صورت اجسامی که در قسمت تاریک‌تر دیدتان هستند را دیگر به خوبی نمی‌بینید. اگر چشمان ما دامنه دینامیک بالاتری داشت به راحتی می‌توانستیم بدون تنگ کردن چشمانمان اجسام روشن را ببینیم. تازه اجسام در نقاط تاریک‌تر را هم می‌دیدیم. بعضی حیوانات مانند موش با دامنه دینامیک چشمشان می‌توانند به راحتی و خیلی بهتر از انسان‌ها اجسام را در تاریکی ببینند.

حال بیایید از این منطق برای دوربین هم استفاده کنیم. درست مثل چشمان ما دامنه دینامیک دوربین هم تفاوت میان کمترین و بالاترین مقدار نور در لحظه عکاسی است. دوربین‌هایی که دامنه دینامیکی دارند مشخصا بهتر هستند و خب گران‌تر هم هستند. در طرف مقابل دوربین‌های ارزان‌تر یا کوچک‌تر، برای مثال آن‌هایی که در گوشی‌های همراه به کار می‌روند، معمولا دامنه دینامیک پایین‌تری دارند.

در دوربین‌های عکاسی اهمیت دامنه دینامیک حتی از چشمان ما هم بیشتر است. چشمان ما می‌توانند در آنِ واحد تنها به یک شی نگاه کنند و روی آن فوکوس کنند. در این صورت فوکوس چشمان ما تنها روی آن شی است. اگر اشیای دیگر نور کم یا زیادی داشته باشند مهم نیست چرا که به محض تغییر فوکوس دید ما چشمان ما خودشان را با آن تطبیق می‌دهند. در عکاسی، درست است که ما می‌توانیم قسمت‌های دیگری از صحنه را انتخاب کنیم اما بخاطر آن‌که دوربین‌ها همواره پارامترهای ثابت و مشخصی را در نظر می‌گیرند، نمی‌توانند به سادگی روی نقطه خاصی از تصویر تمرکز کنند.

به همین دلیل، دامنه دینامیک بالاتر در دوربین‌ها اهمیت ویژه‌ای دارد. یک دوربین با کیفیت باید بتواند به راحتی و به درستی نقاط روشن را به خوبی نقاط تاریک تصویر در صحنه تشخیص دهد. سنسور تصویر یک دوربین خوب می‌تواند هم در نقاط تاریک و هم در نقاط روشن جزئیات را ثبت کند. تمام این اطلاعات در فایلی که به RAW معرف است ثبت می‌شود، بعدا با استفاده از این فایل می‌توان جزئیات نقاط روشن و تاریک را با بالا و پایین کردن مقادیر کنتراست و… نمایان کرد.

گرچه این کار محدودیت‌هایی هم دارد که پای HDR را به وسط می‌کشد. با این روش دوربین می‌تواند جزئیات کمی را در تمام نقاط صفحه مشخص کند، چرا که تنها متکی به پارامترهای ثابت و از پیش تعیین شده و دامنه دینامیک محدود خود است.

مفهوم HDR در دوربین گوشی شما

مطمئنا همه به گزینه HDR در دوربین گوشی خود برخورده‌اند. تقریبا همه گوشی‌های حال حاضر از این گزینه بهره می‌برند و بیشتر ما آن را روشن می‌گذاریم و روی گزینه اتوماتیک تنظیمش می‌کنیم.

این حالت HDR درواقع نام‌گذاری کاری است که سال‌ها در صنعت عکاسی صورت می‌گرفته و به فناوری Tone  Mapping معروف است. این تکنیکی است که با آن می‌توان عکسی گرفت که جزئیات داخل آن در نقاط تاریک و روشن، یکسان و متوازن باشد. این اتفاق می‌تواند به وسیله دستکاری یک عکس با کیفیت بالا و دامنه دینامیک گسترده اتفاق بیفتد یا این‌که با عکاسی سریع چند عکس با تنظیمات و اکسپوژر(نوردهی) متفاوت و ترکیب آن‌ها، که این آخری همانی است که در گوشی‌های امروزی استفاده می‌شود.

در روش آخر عکاس ابتدا اکسپوژر (که در حقیقت میزان روشنایی است) را در پایین‌ترین یا بالاترین حالت ممکن قرار می‌دهد و بعد عکس‌های بعدی را در جهت معکوس اکسپوژر تنظیم شده می‌گیرد. حالا عکس‌هایی که اکسپوژر پایینی دارند جزئیات خیلی خوبی در نقاط روشن به ما می‌دهند، اما نقاط تاریک بالکل سیاه هستند. عکس‌هایی با اکسپوژر بالا جزئیات خوبی از نقاط تاریک به ما می‌دهند ولی نقاط روشن بالکل سفید هستند. حالا احتمالا حدس زده‌اید قدم بعدی چیست. عکاس همه این عکس‌ها را با نرم‌افزارهای ادیت عکس در هم مخلوط می‌کند و تصویر نهایی که جزئیات نقاط تاریک و روشن به یک اندازه در آن لحاظ شده را به دست می‌آورد.

گوشی‌های همراه پیشرفته ما همه این کارها را خودشان با دست خودشان به صورت خودکار انجام می‌دهند. آن‌ها چندتا عکس همزمان با اکسپوژرهای مختلف می‌گیرند و با ترکیبشان عکس HDR را درست می‌کنند. اما حقیقت این است که هیچکدام از این گوشی‌ها واقعا و به معنای واقعی HDR نیستند. حداقل نه به صورت فیزیکی، این HDR که گوشی‌های ما از آن حرف می‌زنند تماما نرم‌افزاری است.

همانطوری که متوجه شدید با این‌که تصویر نهایی جزئیات بیشتری در نقاط تاریک و روشن دارد اما همه این جزئیات به صورت مصنوعی و از طریق نرم‌افزارهای ادیت عکس و به اصطلاح پردازش تصویر اضافه شده‌اند. حالا در نظر بگیرید از آنجائیکه صفحات نمایش ما معمولا از دوربین‌ها دامنه دینامیک پایین‌تری دارند، پس تصاویر فشرده می‌شوند تا روی صفحات نمایش خوب و زیبا نشان داده شوند. دقیقا از آن‌جایی که عکس به صورت طبیعی دامنه دینامیک بالایی ندارد و به صورت مصنوعی پردازش شده است، عکس نهایی گرفته شده با دوربین گوشی شما کمی غیرطبیعی و بیش از حد پردازش شده به نظر می‌رسد.

حالا اگر شما یک صفحه نمایش HDR داشته باشید، در همان عکس RAW هم می‌توانید جزئیات نقاط تاریک و روشن را ببینید، اما چون اکثر ما صفحه نمایش HDR نداریم مجبوریم که به صورت مصنوعی نقاط تاریک و روشن را دست کاری کنیم تا بتوانیم تصاویر را زیباتر ببینیم.

صفحات نمایش HDR

این روزها شرکت‌های تلویزیون سازی زیادی را می‌بینید که مدعی هستند تلویزیون‌های 4K آن‌ها HDR است و حالا سازندگان گوشی‌های همراه هم به جمع آن‌ها اضافه شدند. در واقع اولین گوشی که مدعی این قابلیت بود نوت 7 بیچاره سامسونگ بود که سرنوشت دردناکی داشت. بعد از آن سونی و ال جی و اخیرا اپل دنباله راه سامسونگ را گرفتند و در گوشی‌های خود از این فناوری استفاده کردند. اما حالا این صفحات HDR چه هستند؟

صفحات نمایش HDR سه برتری بزرگ به نسبت صفحات نمایش معمولی دارند:

  • دامنه دینامیک گسترده
  • روشنایی بالاتر صفحه نمایش
  • پوشش طیف رنگی گسترده‌تر

اولین برتری و دومین برتری رابطه نزدیکی با یکدیگر دارند. صفحات نمایش HDR می‌توانند جزئیات بیشتری در نقاط تاریک و روشن صفحه نمایش دهند و این دقیقا به این معنی است که سفیدها سفیدتر می‌شوند و سیاه‌ها سیاه‌تر.

وقتی تصویر HDR را در صفحات HDR می‌بینید و آن را با تصویر معمولی در صفحات معمولی مقایسه می‌کنید، متوجه این تفاوت بزرگ می‌شوید.

همانطوری که متوجه شدید صفحات HDR جزئیات بیشتر و دقیق‌تری را نشان می‌دهند. شما می‌توانید روشنایی تصویر را بیشتر کنید و کیفیت را از دست ندهید. درست  برعکس صفحات نمایش معمولی که با بیشتر شدن روشنایی تصویر محو و سفید می‌شود و جزئیات از دست می‌روند.

سومین مزیت این صفحات نمایش طیف رنگی گسترده‌تر آن‌ها است. چشم انسان طیف گسترده‌ای از رنگ‌ها را می‌تواند تفکیک کند و تشخیص دهد، اما متاسفانه به دلیل محدودیت‌های مختلف مثل محدودیت حجم انتقال اطلاعات چه روی اینترنت و چه در تلویزیون عکس‌هایی که روی صفحه نمایش می‌بینیم به شکل گسترده‌ای طیف محدودتری را نمایش می‌دهند. هرچند وضعیت در صفحه نمایش‌های HDR بهتر است اما هنوز با ایده‌آل فاصله زیادی وجود دارد. ولی خب می‌شود گفت تصاویر در صفحات نمایش HDR با توجه به طیف گسترده‌تر رنگی، زنده‌تر و طبیعی‌تر به نظر می‌رسند.

جمع بندی

در مجموع می‌توان گفت که جنگ اندازه، رزولوشن و مگاپیکسل‌هایی که بین سازندگان دوربین و صفحه نمایش بود فعلا مختومه شده است و حالا آن‌ها بدنبال جنگ کیفیت رفته‌اند و HDR پرچمدار این جنگ است. اکنون دیگر پیکسل‌های بیشتر اهمیت کمتری دارد و مثل ماجرای ژن خوب، همه بدنبال پیکسل خوب و بهتر هستند.

اما حقیقت این است که صفحات نمایش HDR تنها زمانی خودشان را نشان می‌دهند که با تصاویر HDR پر شوند و در غیر این صورت صفحات نمایش HDR تنها صفحات نمایش معمولی خوب هستند. با توجه به حجم بالای تصاویر HDR واقعی و محدودیت عرضه آن‌ها، به نظر می‌رسد هزینه زیاد برای صفحات نمایش HDR نوعی سرمایه‌گذاری برای آینده است.

در آخر باید بازهم تاکید کنیم که صفحات نمایش HDR با گزینه HDR که روی گوشی تلفن همراه شما تعبیه شده و همانطوری که توضیح دادیم قلابی است، فرق دارد.

امیدواریم در آینده از HDR واقعی بیشتر بشنویم و از فناوری‌هایی که در این رابطه هست بیشتر بهره ببریم و آرام آرام از HDRهای نرم‌افزاری قلابی فاصله بگیریم.

 

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *