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HDR - Fotografie

Was ist HDR / DRI

HDR-Aufnahme Ein High-Dynamic-Range oder kurz HDR-Bild, also ein Bild mit hohem Dynamikumfang, ist ein digital aufge-nommenes Bild, das die in der Natur vorkommenden großen Helligkeitsunterschiede detailgetreu wiedergeben kann. Herkömmlich aufgenommene digitale Bilder, die diese Helligkeitsunterschiede nicht wieder-geben können, werden hingegen als Low-Dynamic-Range oder LDR-Bilder bezeichnet. Beispiele von HDR-Fotografien seht Ihr h i e r.

HDR-Bilder können mit einer Spezialkamera aufge-nommen werden, als 3D-Computergrafiken künstlich er-zeugt werden, oder aus einer Belichtungsreihe von drei, fünf oder mehr LDR-Bildern zusammengesetzt werden. Bisher existieren nur ein paar Ausgabe-geräte, die HDR-Bilder wiedergeben können. Auf herkömmlichen Bildschirmen und Medien können sie nicht direkt dargestellt werden, sondern müssen in LDR-Bilder umgewandelt werden, indem man die Helligkeitskontraste eines HDR-Bildes verringert. Dieser Vorgang nennt man dann Tone Mapping oder auch Dynamikkompression. Mit dem Erstellen von HDR-Bildern vermeidet man Über- und Unterbelichtungen und man kann Bilddetails wesentlich besser erkennen. Darüber hinaus können weiterführende Bildbearbeitungen vorgenommen werden.

Viele digitale Bilder verwenden nur 256 Helligkeitsstufen für jeden der Rot-, Grün- und Blau-Farbkanäle. Diese 8 Bit Farbtiefe reicht sehr oft nicht aus, um die in digitalen Fotos vorkommenden Helligkeitsunterschiede wiederzugeben. Größere Farbtiefen werden üblicherweise kaum verwendet, da Bildschirme und Druckmedien diese ohnehin nicht wiedergeben können. Die von einem Objektiv festgehaltene sichtbare Umgebung weist üblicherweise einen Dynamikumfang - das Verhältnis von größter zu kleinster Leuchtdichte - in einer Größenordnung von 10.000:1 auf.

Der Dynamikumfang wird noch wesentlich größer, wenn eine Lichtquelle (z. B. Sonne oder Scheinwerfer) direkt sichtbar ist. Das menschliche Auge ist im Gegensatz zu einer Kamera in der Lage, sich diesen Lichtverhältnissen anzupassen. Im Gegensatz zur visuellen Wahrnehmung eines menschlichen Auges leiden Fotografien, die mit herkömmlichen Digitalkameras fotografiert wurden, sehr oft an einer Über- und Unterbelichtungen. Beim HDR-Imaging werden Bilddateien mit einem Dynamikumfang erzeugt, der die in der Natur vorkommenden Helligkeits-unterschiede in ihrer Gesamtheit erfasst. Auch wenn nach wie vor fast alle Bildschirme einen geringen Helligkeits-umfang wiedergeben können, bieten HDR-Bilder Vorteile. So bleiben bei HDR-Bildern Details in sehr dunklen und hellen Bereichen erhalten.

Wie erstellt man nun HDR - Fotos?

Man nimmt eine Szene mehrmals (drei, fünf oder sieben Mal) mit unterschiedlichen Belichtungs-zeiten oder Blendenöffnungen auf. Für eine sinnvolle Weiterbearbeitung zum HDR-Foto sollte man unbedingt beachten, dass alle verwendeten Bilder deckungsgleich aufgenommen worden sind. Das heißt, dass man nicht einfach aus der Hand oder irgendwo aufgestützt mehrere Fotos machen sollte, sondern am besten auf einem stabilen Stativ und einem Fernauslöser. Muss man zwischen den Aufnahmen von Hand die Belichtungszeit verstellen sollte man ganz vorsichtig vorgehen. Bei einer Spiegelreflexkamera macht es Sinn, wenn möglich die Spiegelvorauslösung zu aktivieren. Noch besser wäre es, wenn die Camera in einem Durchgang - das heißt, ohne sie berühren zu müssen - eine Belichtungsreihe machen kann.

Das Verfahren für die Überlagerung der ausgewählten Bildausschnitte aus den verschiedenen Fotos einer Belichtungsreihe ist eigentlich relativ einfach. Man beginnt mit dem am längsten belichteten, also hellsten Bild. Anschließend legt man die nächst dunklere Aufnahme in einer separaten Ebene darüber. Man fährt fort, bis die dunkelste Belichtung als Ebene eingelesen ist. Auf diese Weise bekommt man ein Bild, welches z.B. aus drei, fünf oder sieben Ebenen besteht.

Die Einzelbilder werden anschließend per Software zu einem HDR-Bild kombiniert. Für das Stapeln und Verschmelzen der verschieden belichteten Fotos gibt es verschiedene mehr oder weniger teure, aber auch viele Freeware-Programme.

Hier könnt Ihr HDR-Programme Downloaden

FDRTools Basic (Freeware - Deutsch)

FDRTools Advanced (Deutsch)

Photomatix (Freeware - Deutsch)

Luminance HDR (Englisch)

Was ist Tone Mapping

Unter Tone Mapping, auch Tone Reproduktion genannt, versteht man die Umwandlung eines HDR-Bildes in ein LDR-Bild, indem der Konstrastumfang verringert wird. Dies ist notwendig, um ein HDR-Bild auf einem herkömmlichen Anzeigegerät oder Medium darstellen zu können. Der naturgetreue Helligkeitseindruck geht dabei verloren. Umso wichtiger ist es, die besonderen Eigenschaften des HDR-Bildes, etwa den Detailreichtum in dunklen und hellen Bildregionen, so gut wie möglich beizubehalten. Tone-Mapping-Operatoren sind normalerweise darauf abgestimmt, möglichst natürlich wirkende oder detailreiche Resultate zu erzeugen. Manche HDR-Software enthält jedoch auch Operatoren, die dem Anwender einen künstlerischen Spielraum lassen.

Man unterscheidet verschiedene Arten von Tone-Mapping-Operatoren. Die einfachsten Verfahren verarbeiten jeden Pixel eines Fotos unabhängig voneinander. Diese globalen Operatoren sind vergleichsweise schnell und eignen sich daher für Anwendungen, bei denen das Tone Mapping in Echtzeit stattzufinden hat. Die so genannten lokalen oder frequenzbasierenden Operatoren sind in der Lage, Bilder mit einem besonders großen Kontrastumfang ohne übermäßigen Detailverlust zu komprimieren. Hierbei werden Bildregionen mit hohem Kontrast stark, Regionen mit geringem Kontrast weniger stark komprimiert.

Dass viele Tone-Mapping-Operatoren auf Erkenntnissen über die visuelle Wahrnehmung basieren, liegt nicht zuletzt daran, dass der Mensch selbst das Tone-Mapping-Problem scheinbar mühelos löst. So können Operatoren beispielsweise die helligkeitsabhängige Farb- und Schärfewahr-nehmung simulieren, was besonders bei Nachtszenen zu realistischeren Ergebnissen führt.



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