HDR / Tonemapping essentials

Raw檔本身就是超過 8-bit 的 HDR 影像

看到很多人為了要產生 HDR 檔案,卻是用一個 raw 檔調整曝光輸出包圍曝光影像,爾後再丟 Photoshop 合併為 HDR 影像。這明顯是脫褲子放屁的過程,甚至會使畫質下降,直接把 raw 轉存成 HDR 檔就好了 (只要是32-bit的 container 都裝得下,如 TIF、HDR、EXR、DNG)。

會用到複數張 8-bit 包圍曝光影像是應用在其他消費機僅能輸出 JPG 的情況。而單眼相機的 sensor 通常是在 12~14bit,當然若需要更高的 dynamic range 如產生 32-bit HDR,可以考慮合併複數張的 raw 影像。

產生 HDR 影像的演算法

很多演算法 (Photomatix) 會使影像變模糊

我直接點出因為 photomatix 的演算法是使用 gradient domain compression (SIGGRAPH02)。在解 Poisson equation 時由於是最小化 L-2 norm,會有平均化誤差的特性,在減低 halo effect 的同時也把影像變糊了。

而 Adobe 新版的 lightroom 使用了新的演算法 ( Local Laplacian Filtering )。可以減低模糊的情況,並且同時也沒有 halo effect。演算法 / Demo / Paper

HDR 和 Tonemapping 是兩件事情

HDR影像一般指色彩強度超過 8-bit [0~255] 範圍的影像,而 tonemapping 則是將其動態範圍壓縮回 8-bit 的過程,才能使其顯示在螢幕上。

經典的 tonemapping 演算法

Joint Bilateral Upsampling in Laplacian Pyramid

在 Laplacian pyramid 重建回原影像時,我們嘗試利用 edge-preserved upsampling 的方式重建。

G_{i}=upsample(G_{i+1})+L_{i}

compare
left: Gaussian, center: joint bilateral, right: ground truth

與 Gaussian upsampling 比較,joint bilateral upsampling 利用 Gaussian pyramid 中前一級較大解析度的影像作為 guide image。可以發現在高光處的擴散光暈有明顯的減少,更接近 ground truth 的結果。

 

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