HDR (High Dynamic Range)

Die Begriffe DRI und HDR werden gerne in einen Topf geworfen. Während beim Exposure Blending mit 8 Bit je Farbkanal gearbeitet werden kann, sind HDR-Aufnahmen jedoch in HDR-Grafikformaten mit 16 Bit oder mehr gespeichert. Im Vergleich zum Exposure Blending resultiert hieraus natürlich ein noch höherer Dynamikumfang der HDR-Bilder.
Von 8 nach 16 Bit ist nicht nur eine Verdoppelung, der Auflösung, sondern eine 256 fache Vervielfältigung.
Mit n Bits lassen sich 2n verschiedene Zustände darstellen. Mit beispielsweise zwei Bits können 2² = 4 verschiedene Zustände repräsentiert werden, nämlich 00, 01, 10 und 11. Mit vier Bits können 16 verschiedene Zustände dargestellt werden, mit acht Bits 256, und so weiter. Jedes zusätzliche Bit verdoppelt die Anzahl der möglichen darstellbaren Zustände.

→ 8 Bit – 256 Zustände → 16 Bit – 65536 Zustände

High Dynamic Range Image

Die Abkürzung für „High Dynamic Range“ macht aus kontrastarmen Digitalbildern, mit der entsprechenden Software Fotokunst. Ein High Dynamic Range Image (HDRI, HDR-Bild, „Bild mit hohem Dynamikumfang“) oder Hochkontrastbild ist ein digitales Bild, das große Helligkeitsunterschiede detailreich wiedergibt. Digitale Bilder mit geringem Dynamikumfang werden als Low Dynamic Range Images oder LDR-Bilder bezeichnet.
HDR-Bilder können von DSLR über Smartphone bis Spezialkameras aufgenommen werden, als 3D-Computergrafiken künstlich erzeugt oder aus einer Belichtungsreihe von LDR Fotos konstruiert werden. Bisher existieren nur wenige Ausgabegeräte, die zur Anzeige von HDR-Bildern fähig sind. Auf herkömmlichen Bildschirmen und Medien können sie nicht direkt dargestellt werden, sondern müssen wieder in LDR-Bilder umgewandelt werden, indem die Helligkeitskontraste des HDR-Bildes verringert werden. Dieser Vorgang wird Dynamikkompression (engl. Tone Mapping) genannt. Ungeachtet dieser Einschränkung können ausgehend von HDR-Bildern Über- und Unterbelichtungen vermieden, Bilddetails besser erhalten und weiterreichende Bildbearbeitungen vorgenommen werden. Nicht nur die Fotografie und Computergrafik, sondern auch Anwendungen wie die Medizin oder virtuelle Realität profitieren von diesen Vorteilen.
Dabei wird von der Szene eine Belichtungsreihe, min. 3 Bilder unterschiedlicher Belichtungsstufen, aufgenommen (zum Beispiel +/- 2,0 EV und Korrekte Belichtung), bei der jede Bildregion in mindestens einem der Einzelbilder korrekt belichtet wird. Die Einzelbilder werden anschließend per Software zu einem HDR-Bild kombiniert. Wichtig ist dabei, dass sich das Motiv zwischen den einzelnen Aufnahmen nicht bewegt. Obwohl es bis zu einem gewissen Grad möglich ist, Verwackelungen nachträglich zu korrigieren, wird die Verwendung eines Fotostativs empfohlen.

Damit aus der Belichtungsreihe korrekte Helligkeitsdaten berechnet werden, sind die Lichtwerte der Einzelbilder erforderlich, diese stehen meist in den Exif-Einträgen der Bilddateien. Nach der Erzeugung des HDR-Bildes sollte die Linsenstreuung (Lens Flare) der Kamera herausgefiltert werden, um übermäßige Lichtstreuungen im Bild zu vermeiden.

Für eindrucksvolle HDR-Fotos brauchen Sie keine teure Profi-Ausrüstung: Eine Digitalkamera / Smartphone genügt, welches die Bilder in unterschiedlichen Belichtungsstufen aufnehmen kann. Grundsätzlich gilt: Der automatische Modus einer Kamera ist zur Aufnahme das Ausgangsmaterials ungeeignet. Einige günstige Kompaktkamera-Modelle verändern selbst im manuellen Modus eigenständig die Blenden-Einstellung. Die Folge sind unbrauchbare Bilder mit unterschiedlicher Tiefenschärfe. Hier hilft nur Experimentieren, bis die Kamera das macht, was Sie wollen.

Wenn alles vorbereitet ist, geht es an die eigentlichen Aufnahmen. Fotografieren Sie das Motiv mit unterschiedlichen Belichtungseinstellungen; am Besten im RAW-Format. Falls Ihre Kamera kein RAW unterstützt, verwenden Sie hochauflösende JPGs. Achten Sie auch auf das Bildrauschen. Bei den meisten Kameras empfiehlt sich eine ISO-Empfindlichkeit zwischen 100 und 400.

HDRI Automatik

Der einfachste Weg ist die Bracketing-Funktion: Bracketing ist die englische Bezeichnung für Reihenautomatik. Ist dieser Funktion macht die Kamera automatisch eine Reihe von Aufnahmen mit unterschiedlichen Einstellungen. Am geläufigsten ist die Belichtungsreihe, meist mit AEB (Auto Exposure Bracking) abgekürzt. Einige Kameras können aber auch automatische Schärfereihen (AFB / Auto Fokus Bracketing) für Bildserien mit variierender Schärfeeinstellung und/oder automatische Weißabgleichreihen (AWB / Auto White-Balance Bracking) für Bildreihen mit unterschiedlichen Weißabgleicheinstellungen schießen. Fehlt eine Bracketing-Funktion, müssen Sie die EV-Belichtungskorrektur verwenden. Die genauen Einstellungen finden Sie in Ihrem Kamera-Handbuch unter „Belichtung ändern“. Drei Aufnahmen mit den EV-Werten -2,0/0/+2,0 beziehungsweise -1,5/0/+1,5 genügen.

HDRI Manuell

Für die Manuelle HDR Aufnahmen können mit zwei verschiedenen Wertekombinationen aufgenommen werden: Av/Tv.

1. Messen Sie in einem Wunschprogramm (Av/Tv/P) die korrekte Belichtung aus.
2. Wechseln Sie in den Manuellen Modus
3. Bei Beibehaltung eines Wertes Zeit oder Blende (t/F), verändern Sie den jeweiligen anderen Wert (Zeit oder Blende), solange bis die gewünschte Unter- und Überbelichtung (EV-Werten -2,0/0/+2,0 oder -0,5/0/+1,5) erreicht ist, und erstellen Sie so drei Fotos.

Software Tipp

Meist kommen die am Markt angebotenen Software Produkte, besser zurecht, wenn die Blende gleich bleibt und nur die Zeit geändert wird, sogenanntes Time Shift verfahren

[25.11.2015 Nachtrag / Beitrag :: InVisage Quantum: Revolutionärer Bildsensor soll CMOS und CCD ablösen]