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  1. 2019.05.14 :: HDR (High Dynamic Range) Image
영상처리 2019. 5. 14. 18:27

Dynamic range란 사진에서 밝기가 가장 밝은 부분과 가장 어두운 부분의 밝기의 비율(Ratio)을 의미한다. 실 세계의 동적 범위는 사람의 시각이 감지할 수 있는 범위와 모니터에 표시되거나 인쇄되는 이미지의 범위보다 훨씬 넓다. 하지만 사람의 눈이 많은 종류의 서로 다른 명도 레벨을 수용할 수 있는 반면, 대부분의 카메라와 컴퓨터 모니터가 재현할 수 있는 동적 범위는 이보다 훨씬 적은 수로 제한되어 있다. 하지만 HDR이미지를 사용하여 실 세계의 Dynamic range의 전 영역을 표현할 수 있다.

 

High Dynamic Range (HDR) 이미지는 한 노출에 대하여 일반 카메라로 촬영해서 얻을 수 있는 Dynamic Range보다 더 큰 범위를 가지는 이미지이다. 또한 실세계의 모든 광도 값에 정확히 비례하여 표현되고, 이 정보를 저장하기 때문에 실세계의 장면을 촬영할 때 노출을 조정하는 것처럼 HDR이미지의 노출을 조절할 수 있다. 쉽게 표현하면 흰색은 더욱 흰색으로, 검정색은 더욱 검게 표시하며, 이 두 색상 사이에 존재하는 다양한 색상을 모두 사용하게 한다.

 

밝은 영역은 세부 묘사가 포함되지만 어두운 영역이 보이지 않는 이미지
어두운 영역은 세부 묘사가 포함되지만 밝은 영역은 보이지 않는 이미지
위의 두 사진을 합성한 HDR이미지

이처럼 카메라가 촬영을 할때, 밝아서 보이지 않는 부분과, 어두워서 보이지 않는 부분을 모두 보이게 촬영할 수 없기때문에 위의 2개의 이미지를 합쳐서 모든 동적범위가 포함된 HDR이미지를 만들어 낼 수 있다.

 

 

실세계에서 가지고 있는 밝기의 범위는 약 108cd/m2정도

사람의 눈이 한번에 수용할 수 있는 밝기의 범위는 약 105cd/m2

일반 디지털 카메라의 센서에서 받아들이는 밝기의 범위 약 102cd/m2

 

일반 이미지는 채널당 8비트로 총 24비트의 RGB포맷으로 밝기를 포함하며, 이를 통해서 실세계의 밝기 정보를 쉽게 HDR 이미지를 얻을 수 있는 방법은, 서로 다른 노출로 촬영한 여러 개의 이미지를 하나로 합쳐서 만들 수 있다.

광원효과와 심도 효과를 얻기 위해서는, 같은 피사체를 다양한 셔터 스피드를 통해 조리개의 값을 달리해서 여러 번 촬영 해야 한다.

 

일반적으로 HDR이미지는 채널당 32 bits이며 넓은 범위에서 색상과 밝기의 정보가 포함되어 있다.

따라서 실세계의 색을 표현하기 위해서는 각 채널이 실수 정보를 표현할 수 있어야 한다. 

 

reference 

1. 박대근, 박기현, 하영호, “다중 노출 복수 영상에서 장면의 다이내믹 레인지 추정을 통한 HDR 영상 획득,” 전자공학회논문지-SP, vol. 45, no. 2,pp. 10-20, 2008년 3월.

2. https://m.post.naver.com/viewer/postView.nhn?volumeNo=10051871&memberNo=34130352

3. https://translate.google.com/translate?hl=ko&sl=en&u=https://www.dummies.com/photography/digital-photography/types-of-photography/what-are-hdr-images-and-hdr-files/&prev=search

4. https://helpx.adobe.com/kr/photoshop/using/high-dynamic-range-images.html

5. https://www.acer.com/ac/ko/KR/content/hdr

posted by 마스터박 MasterPark

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