KAKO IZBOLJŠATI KONTRASTNO RAZMERJE

Najprej je treba vedeti, kako kontrastno razmerje sploh izračunavati. Formula je preprosta! Najvišjo svetilnost, ki jo lahko prikaže zaslon, delimo z najmanjšo. To vi bistvu pomeni, da svetilnost ni bistvena, bistveno je, da jo delimo s čim manjšo vrednostjo. LCD-monitorji imajo na hrbtnem delu izvor bele svetlobe (hladna bela fluroscentna katodna žarnica CCFL), v večini primerov enovit izvor, ki sveti na celotno površino panela s tekočimi kristali. Ker tudi skozi delček panela, ki naj bi prikazal črno piko, pronica vsaj nekaj svetlobnih žarkov, ta pika nikoli ni popolnoma črna. Formula se torej glasi:

Kontrastno razmerje = najvišja možna svetilnost (bela pika) / najnižja svetilnost (črna pika).

Možnosti sta torej dve. Bodisi povečate svetilnost zaslona, pri čemer pa mora svetloba, ki pronica skozi črno piko, ostati na enakem nivoju, ali pa poskušate znižati slednje – narediti črno piko bolj črno. Poglejmo primer Toshibinega zaslona SED (Surface-conduction Electron-emitter Display) s kontrastnim razmerjem 100 000 : 1, ki so ga dosegli tako, da črna pika oddaja 0,003 cd, svetilnost zaslona pa znaša le 300 cd/m2. Zanimivo, ko vemo, da je svetilnost običajnih LCD-zaslonov višja od te, kontrastno razmerje pa neprimerno nižje (na primer 1000 : 1).

KAKO IZDELATI HDR-ZASLON

Morda z novimi tehnologijami, kot sta SED ali OLED? Pri obeh v ozadju zaslona ni izvora svetlobe, temveč svetlobo ustvarjajo pike same. To še ne pomeni, da ni mogoče izboljšati danes običajne tehnologije LCD-zaslonov. Pri omenjenem zaslonu podjetja BrightSide so enovit izvor svetlobe zamenjali z mrežo manjših belih LED-diod (vseh diod je 1400 v mreži 45 x 31). Posamezno diodo v mreži lahko ugašajo in prižigajo s frekvenco, višjo od časa osveževanja zaslona in neodvisno od drugih diod. Kljub vsemu so te diode »veliko« večje od velikosti pike, pomeni le, da lahko diodo, ki pokriva določeno površino zaslona, ugasijo in tako naredijo to področje temnejše. Prižiganje in ugašanje diod samo po sebi ni dovolj. Algoritem analizira sliko, ki jo zaslon prikazuje 60-krat v sekundi, in njej primerno prilagaja svetilnost diod. Ne samo da so ugasnjene ali svetijo, temveč je svetilnost prilagojena sliki na področju, ki ga pokrivajo – diode svetijo s svetilnostjo iz intervala med 0 in 4000 cd/m2. Tako nastane »navidezni« svetlobni ekvivalent slike, ki jo prikazuje LCD-panel v nizki ločljivosti, ki »seva« prek panela (ta prikazuje sliko v visoki ločljivosti, na primer 1920 x 1080 pik), skupaj pa tvorita svetlejšo sliko z višjim kontrastom.

OJAČENE PIKE

Če tehnologija že dlje časa obstaja, zakaj potem cenovno sprejemljivih zaslonov ni na trgu? Zaradi paradoksa kure in jajca. Proizvajalci naprav se bojijo, da kupci ne bodo posegali po njihovih HDR-napravah, ker zanje ne bo vsebin, ki bi v celoti izkoristile njihove zmogljivosti. Vsebin pa ni, ker ni naprav, ki bi jih znale prikazati. Zgodbo pogrevamo, saj je bilo podobno tudi pred leti, ko smo prvič slišali za tehnologijo HDTV.
Rešitev je »morda« v programski opremi, ki »predela« obstoječo vsebino. Projekta so se lotili znanstveniki iz univerze Bristol (Velika Britanija), ki so hoteli ugotoviti, koliko dodatnih informacij je treba dodati »običajni« vsebini, da bi bili gledalci z njo zadovoljni. Tehnično gledano je moč izdelati zapletene programe, ki vsaki vsebini dodajo kontrast in jo tako pretvorijo v vsebino, primerno za zaslone HDR. Konkretna raziskava pa je pokazala, da za tako opreme ni potrebe. Dovolj je razmeroma enostaven program, ki »ojači« posamezne pike. Testni osebki so na zaslonu HDR gledali najprej sliko z nizkim dinamičnim razponom (obstoječo vsebino) nato pa še pravo (nepredelano) z visokim razponom. Ko so prvo dodelali z omenjenim preprostim programom, so jo gledalci ocenili za skoraj enakovredno oni z visokim razponom. Drugače povedano: ker je algoritem za »ojačenje« pik v realnem času preprosto vgraditi v naprave, lahko ocenimo, da je tehnologija primerna za komercialno rabo, oziroma, da ne obstajajo tehnične ovire, ki bi to preprečevale.
To pa še ne pomeni, da »obdelana vsebina« izkoristi vse zmogljivosti HDR-zaslona . Raziskava je pokazala, da so bili tesni osebki s predelano vsebino zadovoljni, nad pravo pa navdušeni. To kaže, da bodo prej ali slej tehnologijo HDR morali, tako kot tehnologijo HDTV, sprejeti tudi ponudniki vsebin. Eni so jo že. Snovalci računalniških iger že uporabljajo metode za oblikovanje zaslonskih slik HDR skupaj s triki, ki omogočajo njen prikaz na »običajnih monitorjih«.

ZAKAJ SPLOH POTREBUJEMO HDR?

Za odgovor na to vprašanje si sposodimo primer iz fotografije. Na lep sončen dan, brez oblačka na nebu, se pripravljate na fotografiranje motiva, kjer so določena področja močno osvetljena, druga pa močno senčna. Če boste prilagodili fotoaparat na svetla področja, bodo tam podrobnosti vidne, v senci pa podrobnosti ne bo. Ali obratno, ko vidite podrobnosti v senčni delih, so podrobnosti na osvetljenih zaradi presvetlitve zamazane. Fotografijo visokega dinamičnega razpona lahko naredimo s kombinacijo več fotografij istega motiva, pri čemer pri vsaki nekoliko spremeni nastavitve fotoaparata. Dobimo fotografijo, kjer vidimo vse, tako podrobnosti na osvetljenih delih kot podrobnosti v sencah. Podobno velja tudi pri video vsebinah – podrobnosti bi bilo več, hkrati pa bi bila slika primerljiva s tistim, kar nam vsak dan prikazujejo naše oči.

Resničnostna fotografija

Kot vse druge digitalne naprave za vizualizacijo, tudi tipalo fotoaparata nima dovolj visokega dinamičnega razpona, da bi lahko posnelo HDR-fotografijo (fotografijo visokega razpona kontrasta). Na trgu so sicer na voljo tipala HDR, ki pa so namenjena vdelavi v nadzorne kamere, kjer zmogljivost videti podrobnosti v vseh svetlobnih razmerah pride do izraza.
Običajno tipalo vseh potrebnih podatkov ne more zajeti v eni sami fotografiji, lahko pa to stori v seriji fotografij istega motiva, pri kateri spreminjamo osvetlitev (spreminjanje časa osvetlitve, odprtost zaslonke ...).
Nekateri fotoaparati imajo možnost naenkrat posneti tri fotografije (ali celo več), pri katerih uporabijo različne nastavitve osvetlitve. Ena je na primer »normalna«, pri drugi je motiv premalo osvetljen (podosvetljen) in do izraza pridejo podrobnosti na močno osvetljenih delih motiva, pri tretji pa preveč (preosvetljen) – do izraza pridejo podrobnosti v senčnih delih motiva. Na vseh treh fotografijah je skupaj dovolj podatkov, s katerimi lahko program oblikuje eno samo fotografijo HDR. Najboljše rezultate boste dosegli, če boste imeli na voljo še več fotografij istega motiva in bodo te posnete v golem formatu (RAW). Na primer, če tipalo zajema v 12-bitni barvni globini, to v praksi pomeni razpon 4095 : 1.

Tako izdelana fotografija, v bistvu gre za neke vrste kolaž, vsebuje 32-bitni opis s plavajočo vejico vsake pike (32 za vsako od treh osnovnih barv, pri čemer so vrednosti realna števila), česar v bistvu ne moremo prikazati ne na zaslonu, pa tudi s pomočjo več ali manj običajnih naprav za tiskanje fotografij (fototiskalniki). To pa za to, ker imajo ti, preprosto povedano, na voljo premalo bitov za opisa posamezne pike (8 ali 16). 32-bitni opis pik je treba nekako znižati na sprejemljiv način, tako da se ohranijo značilnosti, ki jih želimo, na račun onih, ki nam niso tako pomembne. Proces se imenuje tonsko mapiranje (tonal mapping), algoritmov je več, izberete pač tistega, ki vam v vašem primeru ponuja najboljše rezultate.