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HDRI aus unterschiedlich belichteten Bildern

Einführung - HDRI aus unterschiedlich belichteten Bildern

HDRI ist das Akronym für High Dynamic Range Image, einem Bild, das große Helligkeitsunterschiede speichern kann. Die folgenden Artikel beschreiben, wie ich ein HDR-Bild aus mehreren unterschiedlich belichteten Bildern erstelle und benutze.

Helligkeitsumfang des Motivs

Der "relevante" Helligkeitsumfang eines Motivs ergibt sich aus der hellsten Stelle und der dunkelsten, die beide detailreich abgebildet werden sollen. Dieser Unterschied wird als Helligkeitskontrast bezeichnet, auch als Kontrastumfang, Dynamikumfang oder Motivkontrast.

Den Helligkeitsumfang kann ich als Verhältnis beschreiben, beispielsweise 1:10.000 – die hellste Stelle ist 10.000 mal heller als die dunkelste – oder als Anzahl in Lichtwerten. Für uns Fotografen ist die Anzahl der Lichtwerte (Blendenstufen, Verschlusszeitenstufen) interessanter. 1:10.000 entspricht ungefähr 13 Lichtwerten: 213,29 ≈ 10.000.

Helligkeitsumfang, den ein Sensor aufzeichnen kann

Die Sensoren "herkömmlicher" Digitalkameras können Helligkeitsunterschiede von ungefähr 11 Lichtwerten aufzeichnen, einige Sensoren vielleicht mehr, andere weniger.

Sind die Helligkeitsunterschiede größer als der Sensor aufzeichnen kann, erfasst er keine Details mehr in wichtigen hellen und/oder dunklen Stellen, dort erscheint auf dem Bild nur eine weiße oder schwarze Fläche.

Helligkeitsumfang eines Digitalbilds

Der Helligkeitsumfang eines Digitalbilds ergibt sich aus der Anzahl der Bits, mit denen ein Pixel kodiert ist und wie Helligkeitsunterschiede umgerechnet wurden. Bei linearer Umrechnung – die doppelte Helligkeit resultiert in einer doppelt so großen Zahl – können in 8 Bit 28 = 256 unterschiedliche Zahlen gespeichert werden. Das entspricht dem Kontrastumfang von 1:256 oder 8 Lichtwerten. Werden Helligkeitsunterschiede anders umgerechnet, lassen sich auch größere Maximalkontraste erreichen.

HDR-Bilder

HDR-Bilder haben meist 32 Bit pro Pixel in einem Farbkanal. Dies ermöglicht die Speicherung von mehr Zahlen und größeren Helligkeitsunterschieden. Ein HDR-Bild kann prinzipiell alle in der Natur vorkommenenden Helligkeitsunterschiede enthalten. Mehr hierzu steht im Essay HDRI-Missverständnisse.

HDR-Bilder umwandeln in LDR-Bilder

Den maximalen Kontrastumfang eines HDR-Bilds kann kein Bildschirm darstellen, noch weniger ein Ausdruck auf Papier. HDR-Bilder sind vorher umzuwandeln (konvertieren) in Bilder mit geringerer Farbtiefe durch Verringern des hohen Kontrasts.

Dies geschieht über das tone mapping: Ein HDRI-Wert wird einem LDRI-Farbwert zugeordnet (Genauer: Mehrere Farbwerte werden konvertiert, in der Regel 3, ein Pixel ergibt sich aus seinen Werten in den verschiedenen Farbkanälen, in der Regel Rot, Grün und Blau.).

Bilder mit geringerem Kontrastumfang werden als LDRI bezeichnet, dem Akronym für Low Dynamic Range Image.

HDR-Bilder erzeugen aus unterschiedlich belichteten Bildern

Computerprogramme können mehrere Bilder des gleichen Motivs, die unterschiedlich belichtet sind (Belichtungsreihe), zu einem HDR-Bild kombinieren.

So vergrößere ich indirekt den Dynamikumfang des Sensors um die Anzahl der zusätzlichen Lichtwerte der Belichtungsreihe. Ist das dunkelste Bild 5 Lichtwerte dunkler als das hellste, entspricht das einer Steigerung um 4 Lichtwerte.

Wann fotografiere ich Belichtungsreihen für HDRI?

Ich fotografiere Belichtungsreihen für HDR-Bilder, falls der Motivkontrast so hoch ist, dass der Sensor das Motiv nicht in einem einzigen Bild zufrieden stellend festhalten kann. Ist mir nicht wichtig, dass bei hohen Kontrasten gleichzeitig Details in den Schatten und Lichtern sind oder will ich das nicht, brauche ich kein HDRI. Ich gehe nicht aus dem Haus mit dem Vorsatz: "Jetzt fotografiere ich HDR-Bilder". HDRI ist ein weiteres Fotografie-"Werkzeug", das ich unter bestimmten Umständen benutze.

Workflow

Mein HDRI-Arbeitsablauf, auf den sich die folgenden Artikel beziehen:

  1. Vom Motiv mehrere unterschiedlich belichtete Bilder fotografieren (Belichtungsreihe)
  2. Diese Bilder zu einem HDR-Bild zusammenfügen
  3. Das HDR-Bild in ein LDR-Bild umwandeln

Elmar Baumann, 15.05.2011.

Letzte Bearbeitung: 02.03.2013.

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