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Hdri: Gli Algoritmi Di Tone Mapping


8 ottobre 2010 ore 08:41   di mascal  
Categoria Guide Manuali e How To  -  Letto da 434 persone  -  Visualizzazioni: 624

Come abbiamo visto, Luminance HDR ci da la possibilità di elaborare le immagini utilizzando diverse formule o algoritmi. Ogni algoritmo è gestito da una formula studiata generalmente da un gruppo di persone il cui referente principale è quello che da il nome alla stessa e che ritroviamo nell’elenco dei vari programmi che consentono questa elaborazione.

Purtroppo è difficile trovare informazioni utili su questi algoritmi. Generalmente si trovano su internet i documenti con la descrizione matematica e che sono di difficile comprensione, ma una descrizione di tutti gli algoritmi che sia semplice e li descriva dal punto di vista dell’utilizzo si trovano davvero con difficoltà.


Prima di passare ad una breve descrizione, rivediamo l’elenco degli algoritmi presenti in Luminance HDR:

- Mantiuk ‘06
- Mantiuk ‘08
- Fattal
- Drago
- Durand
- ReinHard ‘02
- ReinHard ‘05
- Ashikhmin
- Pattanaik

La descrizione che vi darò sarà ovviamente solo un punto di partenza. Per comprendere davvero cosa si può ottenere da una formula è necessario provarla e non una sola volta, ma più volte, con diversi parametri e su diversi tipi di foto, in modo da capire come si comporta nelle situazioni più varie.

Mantiuk ‘06
Questo algoritmo agisce sul contrasto dell’immagine, evidenziando i dettagli in tutte le zone, ma senza evidenziare aloni nelle zone con forti variazioni.
Il parametro “Contrast Equalization” consente di ottenere un’immagine più chiara, ma generalmente poco bilanciata nell’illuminazione, per cui sconsiglio di utilizzarlo.
Il “Contrast Factor” agisce sul contrasto, facendo diminuire le variazioni all’aumentare di questo valore.
Il “Saturation Factor” varia la saturazione del colore dell’immagine. Valori più elevati rafforzano il colore, ma se si esagera l’immagine risultante potrebbe risultare davvero poco realistica.
Il “Detail Factor” serve a specificare il livello di dettaglio. Aumentarlo significa evidenziare molti più dettagli, ma anche i disturbi presenti nell’immagine, quindi utilizzatelo con cautela.

Mantiuk ‘08
Questo algoritmo agisce invece sulla luminosità dell’immagine per rendere la curva il più compatibile possibile con il display utilizzato per la visione. Infatti il primo parametro da scegliere è proprio il tipo di display . Il risultato è più luminoso, ma meno contrastato rispetto alla formula di prima.
La “Saturazione Colore” agisce come nel caso precedente.
Il “Miglioramento Contrasto” fornisce un contrasto più accentuato all’aumentare del valore di questo parametro.
“Livello Luminanza” ci consente di aumentare ulteriormente la luminosità del risultato e può essere utile in caso di immagini estremamente scure.

Fattal
Anche questa formula agisce sulla luminosità dell’immagine. È la formula che più di tutte riesce a visualizzare dettagli sia in ombra che in piena luce, ma evidenzia anche in modo esagerato le forti variazioni di contrasto (generando aloni) e i disturbi presenti nell’immagine. Per un risultato più pulito i programmatori hanno deciso di variare leggermente la formula, rendendola però più complessa e quindi lunga da elaborare.
Da notare che questo algoritmo dipende fortemente dalle dimensioni del risultato finale, per cui conviene utilizzare da subito le dimensioni che volete ed eventualmente fare le prove solo in una piccola zona per test rapidi, come descritto nell’articolo precedente.
“Alpha” agisce sulla luminosità globale dell’immagine.
“Beta” varia invece il livello di dettaglio del risultato finale. Vi consiglio di utilizzarlo farcendo piccole variazioni tra una prova e l’altra.
Saturazione Colore” agisce come al solito sull’intensità del colore.
“Noise Reduction” consente di calare leggermente l’evidenziazione dei disturbi, ma a discapito della nitidezza dell’immagine finale.
“Vecchio Fattal” fa utilizzare al programma la formula originale. È leggermente più rapida, ma evidenzia maggiormente i disturbi.

Drago
Simile al Fattal, ma molto meno potente. In compenso è rapidissimo nell’esecuzione. Non evidenzia però i dettagli presenti nell’immagine. Si può utilizzare come sostituto del Fattal nel caso l’immagine da elaborare non contenga dettagli che vogliamo evidenziare, oppure nel caso l’immagine da elaborare contenga molti disturbi e quindi il Fattal non ci consenta di ottenere un risultato accettabile.
L’unico parametro da settare è “Bias” che andrà a influire sulla luminosità finale del risultato.

Durand
Un algoritmo abbastanza rapido, ma che difficilmente produce risultati interessanti. Di solito le parti luminose perdono dettagli e il risultato finale assomiglia molto ad una foto normale, più che a una HDR elaborata con tone mapping.
“Spatial Kernel Sigma” non produce un reale impatto sul risultato finale, se non una leggerissima variazione di luminosità.
Anche “Range Kernel Sigma” agisce sulla luminosità del risultato, ma in modo un po’ più evidente.
“Contrasto” ovviamente varia il contrasto dell’immagine finale.

Reinhard ‘02
Fornisce un risultato abbastanza buono, sebbene a volte un po’ scuro e comunque poco contrastato.
“Use Scales” se attivato consente di variare manualmente gli ultimi tre parametri.
Il “Parametro Key” agisce sulla luminosità del risultato finale.
Il “Phi” consente di ottenere un leggero risalto delle zone più scure dell’immagine.
“Range”, “Lower Scale” e “Upper Scale” hanno un impatto minimo sul risultato e difficilmente si notano differenze variando questi parametri.

Reinhard ‘05
Variante della formula precedente, che fornisce risultati più luminosi, ma con poca evidenza di dettagli.
“Luminosità” consente di regolare la luminosità del risultato finale.
“Chromatic Adaptation” varia la saturazione del colore per consentire risultati più realistici.
Anche “Light Adaptation” agisce sulla luminosità finale riducendo anche il contrasto dell’immagine.

Ashikhmin
Fornisce risultati con contrasto molto basso e quindi immagini molto “piatte” e poco interessanti.
“Simple” specifica al programma di regolare da solo gli altri parametri. Il risultato dipende dall’immagine che si vuole elaborare.
“Numero Equazione” cambia la formula utilizzata e il tipo di contrasto risultante.
“Local Contrast Threshold” consente di variare leggermente il contrasto del risultato, ma generalmente non è sufficiente per compensare l’immagine prodotta da questo algoritmo.

Pattanaik
Un’altro algoritmo che fornisce risultati con pochi dettagli e un contrasto un po’ basso.
“Multiplier” varia l’intensità dell’applicazione della formula. Valori alti evidenziano qualche dettaglio in più rispetto ai valori bassi.
“Local Tone Mapping” esegui i calcoli basandosi sulla luminosità locale dei punti dell’immagine. Il risultato è più chiaro, ma ancora meno contrastato.
“Cone And Rod Based On Luminance” se è selezionato fa scegliere i due valori successivi al programma. Consiglio di tenerlo attivo.
“Cone Level” e “Rod Level” dovrebbero rappresentare i parametri relativi al comportamento dei nostri occhi, per coni e bastoncelli. Purtroppo è molto difficile trovare dei valori accettabili e quindi è preferibile farli scegliere direttamente al programma.

Questi sono in breve gli algoritmi utilizzabili all'interno di Luminance HDR. Altri software possono fornire la possibilità di utilizzare ulteriori formule, ma generalmente quelle descritte qui sono più che sufficienti per ottenere buoni risultati.

Per una panoramica sulla tecnica HDR vi invito a leggere il primo articolo.
Per lo scatto delle foto e per scaricare quelle utilizzate qui leggete il secondo articolo.
Per la creazione dell’immagine HDR leggete il terzo articolo.
Per l’utilizzo del tone mapping leggete il quarto articolo.

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