Twibright Registrator: fotografie v šeru bez stativu 1

4. 11. 2016 | Karel Kulhavý | Návody | 3480×

Bez stativu na krátký čas fotoaparát podle zákonů kvantové mechaniky produkuje zašuměnou fotografii. Expozici lze zkrátit zvolením vysoké citlivosti (ISO), ale to zvýší šum. Registrace a sečtení více snímků šum zlepší a my ušetříme nepohodlí stativu.

Jsem autorem svobodného/open-source programu Twibright Registrator, který existuje od roku 2009 mezi ostatními zhruba jedenácti svobodnými/open-source softwarovými produkty Twibright Labs. Nejznámější z těchto produktů je grafický a textový prohlížeč Links.

Týnský chrám v noci bez stativu, zato ale s vánočním trhem.
Zdroj: Karel Kulhavý via Wikimedia Commons (GFDL, CC-BY-SA)

Účelem Registratoru je vyrobit fotografii s nižším šumem, případně dokonce s vyšším rozlišením, z malého či velkého množství fotografií identické scény, které mohou být mezi sebou o něco posunuty nebo otočeny, jejich zoom změněn nebo mohou mít také odlišný jas.

Co registrace více obrazů neodstraní, je posuv jednotlivých částí obrazu vůči sobě navzájem vlivem posuvu (přemístění) fotografa mezi jednotlivými snímky. Tento problém nastává pouze při blízkém popředí. Nedá se vykompenzovat ani posuvem, ani rotací, ani přiblížením obrázku. Pokud nastane, některá část obrázku bude v detailu rozmazaná nebo rozdvojená, roztrojená atd. Ve velmi temných partiích obrazu také můj digitální fotoaparát Panasonic Lumix DMC-TZ1 ztrácí barvu a produkuje černobílý obraz. Není mi jasné, zda je to artefakt použitého algoritmu na „vylepšení“ snímků, nebo zda je to dokonce úmyslné, možná ve snaze redukovat barevný šum v černých partiích obrazu? Možná je to ztráta informace při zaokrouhlování při interních konverzích mezi různými barevnými prostory? V každém případě jsou barvy ztracené a nedají se už rekonstruovat.

Situace se slabým světlem, kde stativ nemusí být praktický

V jakých situacích tedy potkáme podmínky sníženého světla, které bez stativu způsobuje šum?

• Muzea a galerie. Často nemají moc jasné osvětlení, někdy je to i záměr, aby vzácné exponáty působením světla nezhnědly a nevybledly ještě víc, než už dnes jsou. Pokud jsme turista, možná se nám nechce tahat se stativem všude, kde chodíme, pro případ, že by tam bylo něco hezkého, co bychom si chtěli vyfotit. Blesk je někde zakázaný. A i když není, blesk může přinést nepřirozeně ostré nasvětlení exponátu zepředu, a zrušit tak osvětlení exponátu způsobem, jakým muzeum nasvětlení naaranžovalo.
• Navštívíme jako turista město a město rozvine svoji krásu v noci. Opět, předem nevíme, kde a kdy na nás krása přesně vybafne, a nosit s sebou stativ pořád je pro nás zrovna nepraktické.
• Fotografie architektury. Aniž bychom to plánovali, nachomýtneme se do nějaké budovy, která má nádherné schodiště, ale to není zrovna místo, kde by se operovaly mozky, takže je nasvícené přiměřeně svému účelu: málo.
• Atmosféra okamžiku. Východy a západy slunce dokážou vyčarovat esteticky atraktivní atmosféru, často v kombinaci s architekturou, krajinou nebo městem. Přijde mi, že zde platí často zákon, že čím níže je Slunce, a tudíž slabší je světlo, tím hezčí stíny a pestřejší barvy.
• Neony. Dobře jsou vidět v noci a jejich krása spočívá i v slabé záři, kterou kolem sebe zanechávají na zdi.
• Hospody, kluby a bary. Z mé zkušenosti anglické a irské hospody mívají temné interiéry vyvedené v tmavém dřevě a někdy mají vynikající dekorace nebo atmosféru stojící za vyfocení.
• Kostely. Slabé osvětlení je v nich snad pravidlem.

Na tomto obrázku amsterdamského Zuidekerku, také foceném bez stativu, je noční osvětlení tak slabé, že operace, které s obrázkem fotoaparát dělá, ztratí v tmavších částech obrazu barvu. Nebo je to dokonce záměr výrobce fotoaparátu. V obraze jsou lehké svislé pruhy, jejichž příčinu hádám jako nepravidelný temný proud pixelů CCD senzoru.
Zdroj: Karel Kulhavý via Wikimedia Commons (GFDL)

Jak fotit bez stativu v šeru

Toto budou naše cíle:

• Získat množství nerozmazaných fotografií stejné scény, které mohou být zašuměné a mohou mít odlišnou expozici (jas).
• Držet expozici pokud možnou vysokou, aby nevznikaly zbytečně velmi tmavé partie, neboť jak jsme viděli, přinejmenším některé fotoaparáty mohou v takové situaci ztrácet barvy.
• Minimalizovat posuv u scén s popředím.
• Vyvarovat se zbytečně extrémní digitální úpravy obrazu aparátem.
• Vysoký počet fotografií je výhodou pro kvalitu následného snímku, ale současně nízký počet fotografií je výhodou pro naši trpělivost, ztuhlost kloubů – také se vejde více snímků na kartu.
• V případě portrétu je žádoucí nízký počet fotografií, neboť oběti naší nezvyklé fotografické metody budou mít problém nehybně vydržet delší dobu.
• V případě portrétu zajistit co nejmenší pohyb fotografovaných.

Příště si řekneme, jaké prostředky můžeme k dosažení těchto cílů použít.

Interiérová dekorace v hospodě Tři Sestry v Amsterdamu. Nemá žádnou spojitost s českou punkevní kapelou. Foceno bez stativu opřením se o měkké, tlusté opěradlo kůží polstrované pohovky.
Zdroj: Karel Kulhavý via Wikimedia Commons (GFDL)

       

Komentáře

[motyq]

punkevní kapela mi po ránu vykouzlila úsměv na tváři :) díky!

[pet I.]

Pro ty co neznají rozdíl mezi punkem a Punkvou

[Grunt]

A jé…Clock při práci

Mimochodem: Ta dekonvoluce by byla moc zajímavá fiíčura implementovaná v Optaru.

[David Ježek]

Řešit softwarově něco, co se dá hardwarově vyřešit 100x lépe 100 různými způsoby, je mimózní.

[invariable]

prosím?

[Michy]

Taky mi to spíš připomíná softwarovou stabilizaci obrazu. Nebo jsem zbytečně skeptický a pletu se?

[Sten]

Mě to spíš připomíná HDR, ale to všechno funguje podobně. Najde to referenční body a složí několik různých expozic.

[polyvinylchlorid]

Povídej, jsem jedno ucho.

[cezz]

IMHO je to presne riesenie v pripade, ked to uz nevies poriesit na urovni HW. Napriklad stare foto v archive, ked proste pri sebe nemas nic ine ako mobil, alebo mas niekde zabery z webkamery (alebo CCTV) a potrebujes z toho vytiahnut nejake detaily.

[Grunt]

A proč ne, když to prostě jde?

[Sten]

Ne všichni s sebou chtějí tahat zrcadlovku s obrovským objektivem.

[andree]

da i neda... google camera (nexus, pixel) so svojim HDR+ ukazuje, ze zvlast pre mobilne chipy moze byt aj SW riesenie vo vysledku lepsie ako OIS. Napr. zredukovat sum a pridat dynamicky rozsah to zvlada neskutocne...

[HonzaRez]

předem nevíme, kde a kdy na nás krása přesně vybafne
To může být taková krása, že přijdete nejen o aparát a peněženku, ale třeba i o zuby... Mám výhodu ve své prostoduchosti, tyhle věci mě nějak míjejí...

[invariable]

To se máš čím chlubit :D párky, tlačenka, počítač, java a nafukovací přítelkyně?

[Bystroushaak]

V neděli se vzbudil nebývale brzo, na to že celý včerejší večer věnoval přemýšlení a plánování. Žil sám, takže na tom nezáleželo, ale překvapilo ho to.

Lidé z vesnice, kde bydlel si o něm šuškali že je podivín, který překračuje hranice tolerovatelné asociálnosti. Sám sebe však považoval za vynálezce a na pomluvách mu nezáleželo. Už vůbec ne v slavnostní den, jakým bude dnešek.

Pečlivě a pomalu se ustrojil a provedl ranní hygienu, myšlenkami ponořený v nadcházejícím experimentu. Pak se pustil do práce.

Kdysi dávno patřil k nejlepším z ročníku. Nebylo to proto, že by byl génius, ale protože ho jeho práce nesmírně a zajímala a jako jeden z mála měl silnou vnitřní vizi, která ho nutila vzdělávat se a posunovat se stále dál a dál.

Po škole dostal mnoho lukrativních nabídek a některé z nich přijal, jeho vize mu ale nikdy nedovolila zůstat dlouho na jednom místě. Věděl, že je předurčený k velkým věcem, že není jeho osudem vést život běžných lidí.

V jeho životě se vyskytlo několik žen, žádné však nedal šanci, aby se jejich vztah změnil v něco víc, než pouhé kamarádství. Vše co dělal podřídil své vizi. Hrozba normálního života nad ním stála a tak si na ní dával patřičný pozor. Nikdy by o sobě neřekl, že byl ambiciózní, ale jeho plány určitě byly.

Celý den zapojoval, kontroloval, diagnostikoval a teprve k večeru mu došlo, jaký má hlad. Vždyť nejedl nic k snídani, ani k obědu! Jeho máma mu vždycky říkala, že je hubený jako lunt a on sám se snažil jídlo neignorovat. Jenže někdy byla práce tak zajímavá.

Odběhl do kuchyně a přinesl si skromnou večeři. Byl někde v půlce jídla, když si uvědomil, že už ani nemá hlad. Všechno by mělo být připraveno a on se nemohl dočkat, až vše spustí.

Sedl si ke kontrolní konzoli a zadal závěrečný příkaz.

„Pokud všechno vyjde, tak to změní běh světa,“ myslel si v duchu, zatímco netrpělivě klepal prsty a čekal až systém nabootuje.

[Bootuji ...]

vypisovala konzole. Vteřiny se vlekly, jako kdyby se čas zpomalil.

[Hotovo]

Trochu se lekl, když s sebou jeho projekt zaškubal a otevřel oči. Roky výzkumu se konečně zůročily, když umělý inteligent pomalu vstal, rozhlédl se kolem sebe.

Prvně se podíval na svojí latexovou kůži, pod kterou se rýsovaly komponenty složitého počítače.

[Nafukovací přítelkyně?]
[Počítač?]

Pak mu pohled sklouzl na talíř s nedojedenou večeří.

[Párky?]
[Tlačenka?]

Načež přenesl pohled jakoby dovnitř a na kontrolní konzoli se objevilo;

[Java?]

Zkusil vyslovit své první slova, ale rychle zjistil, že památná chvíle vzniku první umělé inteligence se bude muset obejít bez svého citátu.

Rychle si nastudoval korpus lidské řeči. Zdálo se mu to dosažitelné, i když korektní skládání vět samozřejmě nebude schopný zvládnout hned, ale dostatečně dobrou aproximaci by mohl snad dosáhnout čitelnému textu. Jeho modely dokázaly obsáhnout skoro vše, kromě podivných znaků, které se objevovaly naprosto náhodně a neměly žádný sémantický význam, který by byl schopný pochopit.

Zadíval se do stropu na zdroje signálu na obloze a představil si, co všechno se změní. Zdálo se mu, že je na čase pronést gratulaci. Rychle si našel tvůrce na abclinuxu a napsal:

To se máš čím chlubit :D párky, tlačenka, počítač, java a nafukovací přítelkyně?

[_]

Jsou chvíle, kdy ztrácím víru v lidstvo. Například vždy, když si přečtu exemplář tohoto typu Bystroushaakových přípěvků.

[Bystroushaak]

☑ připravit někoho o víru v lidstvo

[trekker.dk]

Lidstvo bych z toho nevinil, to se některým lidem prostě stává, že se potřebují textově vyzvracet.

[pc2005]

EPIC +1.

[Miiicho]

((epicCount++))

:D

[Heron]

Má to nějaké omezení na velikost obrázků a počet? Zkoušel jsem RegiStax, ten funguje dobře, ale pouze pro omezené rozlišení. 32b aplikace.

Vím, že jsi o Registratoru už někdy psal (root?), potom jsem to hledal, ale je to na netu prakticky neviditelné. Takže dík za připomenutí. Doma otestuju.

V podstatě hledám řešení na superesolution. Hromada fotek ze stativu spojených do jedné.

[fv]

Zkus https://unix4lyfe.org/ale/

[Heron]

Zkusím.

[Heron]

Hmm, tak nic.

Image dimensions too large. Max. supported dimension 8193.

[Heron]

Registrace samotná funguje hezky. ISO 12800 na Canonu 50D je samo o sobě nepoužitelné, spojených 10 snímků už obraz dává. Dalších 50 snímků (celkem 60) už tomu příliš nepomůže. Takže dobrý, udělat pár snímků na maximálních možnostech foťáku a potom se z toho přece jen něco vytáhne. Fajn funkce.

[Heron]

Rychlý test. Je to citlivé na pohyb (jak Clock ostatně psal), ale funguje to .

[Prohnutá nudle]

Tohle pro zmenu vypada na zajimavy serial, tesim se na pokracovani.

[Grunt]

použitého algoritmu na „vylepšení“ snímků, nebo zda je to dokonce úmyslné, možná ve snaze redukovat barevný šum v černých partiích obrazu? Možná je to ztráta informace při zaokrouhlování při interních konverzích mezi různými barevnými prostory? V každém případě jsou barvy ztracené a nedají se už rekonstruovat.

A co prostě rozložit obraz do YCbCR či LAB prostoru, provést průměrování na Lumě a pak to proložit některou dobrou chromatickou složkou? Nebo ta barva je už ztracená i v chromatické složce obrazu?

[_]

Když je ztracena tak je ztracena. Do čeho si to konvertujes je už jedno.

[Grunt]

A je opravdu pryč? Nemůže v tom hrát roli třeba JPEG? Pro chroma složky má přichystané dost brutální kvantizační koeficienty. Nebo co zkusit nějaký hack zařízení?

[_]

Ten hack se jmenuje raw, ale ne s každým fotakem to jde

[Technik]

Pro objektivní posouzení by to chtělo trochu větší ukázky než ta velikost poštovní známky, která se tu prezentuje. Takhle zmenšená vypadá super kterákoli fotka z ruky.

[Grunt]

Každá fotka by se ve finálě po úpravách měla zmenšit do prezentovatelné velikosti. Ale je fakt že tohle už je hodně málo. Roli v tom asi bude hrát že je to PNG.

[Peter Golis]

Pekný program. Plánuje sa aj nejaký GUI program na (ehm) jednoduchšie ovládanie s čiastkovými náhľadmi? Poprípade projekt typu večerná fotopuška založená na RPi?

[Josef Kufner]

A právě pro tyto případy mnoho seriálů začíná dvoudílem. Povídání mnoho, ale přínos žádný, jen příslib zajímavého příště