Echter als echt …

10. Februar 2007 um 23:28 von Manu | Kommentar abgeben | Trackback

Mit der zunehmenden Verbreitung von guten Digitalkameras und guten Monitoren kriechen einige schon lange bekannte Techniken dazu aus ihren Löchern. High Definition TeleVision ( HDTV) sollte inzwischen ja jeder schonmal gehört haben, das ist ja bekanntlich “Schärfer als die Realität” [Pro7]. Jetzt berichtet auch schon der SpOn über  Fotos, die “Wirklicher als die Wirklichkeit” sind. High Dynamic Range Imaging( HDRI) nennt sich das dann.

Was steckt dahinter?
Normale Fotos haben meist Probleme die Lichtstimmung des Motivs richtig zu erfassen, meist wirken sie irgendwie fad. Das liegt (abgesehen von der Motivwahl und mangelder Fotokunst) meist daran, dass der Unterschied zwischen hellen und dunklen Stellen im Bild den wirklichen Unterschieden nicht einmal nahe kommt. Oft ist alles, was ein wenig dunkler ist, verrauschtes Schwarz und alles ,was ein wenig heller ist, glattes Weiß.

Das liegt daran, dass eine handelsübliche Kamera nur eine Kontrastrate von etwa 1000:1 (Weiß ist 1000 mal heller als Schwarz) aufnehmen kann und die gängigen Monitore sogar noch eher schlechter sind. Das menschliche Auge kann auf einen Blick in etwa einen Unterschied von 10 000:1 wahrnehmen, mit Anpassung an die Lichtverhältnisse sogar 1 000 000 000:1. Natürlich kann da das Foto nicht wirklich mithalten. Wir können aber den selben Trick wie die Natur nutzen … wir machen mehrere Bilder mit an die Helligkeit angepasster Emfindlichkeit (bzw. Belichtungszeit) und mischen die zu einem Gesamteindruck:

HDRI example800px-old_saint_pauls_1.jpg Bilder: Dean S. Pemberton, Lizenz: creative commons 2.5

Durch mehrere Bilder mit verschiedenen Belichtungszeiten erweitern wir den erfassbaren Dynamikbereich: Mit kurzen Belichtungszeiten werden auch noch sehr helle Bildbereiche klar aufgenommen, ohne überzulaufen. Mit langen Belichtungszeiten werden auch dunkle Bereiche noch erfasst ohne stark zu verrauschen.
Wenn wir eine Kamera hätten, die hohe Kontraste direkt aufnehmen kann, würde auch ein einziges Bild ausreichen. Natürlich wird auch bereits an derartigen Kameras gearbeitet    

Nun muss aus den Pixelwerten dieser Bilder die wirkliche Helligkeit berechnet werden. Teilweise muss dazu ersteinmal mathematisch bestimmt werden welcher Pixelwert bei welcher Belichtungszeit welcher Helligkeit entspricht.
Jetzt haben wir endlich ein Bild mit hohem Dynamikbereich. Unser billiger Monitor kann das aber nicht darstellen, alle sehr dunklen Bereiche sind schwarz, alle sehr hellen sind weiß.

Jetzt kommt das Tonemapping (Tonwertabgleich) ins Spiel: Dabei wird meist versucht das Bild so auf den Dynamikbereich des Monitors zu reduzieren, dass der entstehende visuelle Eindruck möglichst dem Original entspricht, aber auch künstlerische Abbildungen sind möglich. Monitore mit hohem Dynamikbereich sind selbstverständlich auch schon in Arbeit    

Weitere Info-Links:
 The Future of Digital Imaging – High Dynamic Range Photography
 HDRI Handbuch
 Wikipedia: HDRI

Software:
 Traumflieger DRI Tool
 HDR mit hugin und Co
 Jentech AddDyn
 Softwareliste bei WebHDR

Ergänzung: auch der Don hat das schon ausprobiert … von Hand ;)

 
David:

also ich steh schon länger auf hdr fotos, gib bei flickr einfach hdr + einen suchbegriff ein, da gibts echt ein paar coole sachen. die technik ist nicht gerade neu, aber spon schreibt ja selten über wirklich aktuelle dinge, da ist alles immer schon ein bisschen älter

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Daniel:

Hier gibts auch etlich sehr schicke HDR-Fotos. Ich hab gestern ein bisschen mit dem Tool rumgespielt (Linux), das tut es ganz gut. Allerdings braucht Qt echt ewig zum compilieren… Anyways, noch gibts keine gescheiten HDR-Bilder von mir. Erstens isses grad viel zu beschissenes Wetter um draußen zu fotografieren und zweitens brauche ich ein deutlich stabileres Stativ. Der Dynamikumfang der Belichtungsreihenautomatik meiner EOS ist einfach zu klein für die meisten Situationen, sodass man an der Kamera rumspielen muss. Das geht nur mit einem *wirklich* guten Stativ und auf sehr stabilem Untergrund.

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Manu:

@David: In der Tat wurde HDTV schon in den 90ern spezifiziert und HDRI ist noch viel älter: Bereits sehr früh wandten Fotografen ähnliche Techniken an, indem sie z.B. ein Negativ mehrfach auf Papier belichtet haben oder mehrere mit Farbfilter geschossene Schwarzweißbilder zu einem Farbbild mit höherem Kontrast kombiniert haben. Auch die Astronomen verwenden die Technik schon ewig um die Helligkeit von Sternen zu bestimmen. Für Digitalbilder gabe es auch schon ’85 ein entsprechendes Dateiformat.
@Daniel: Welcher von den Daniels hier bist du denn? Berlin? Ne EOS gekauft? Auch Danke für den Bloganstoss … hab dich mit getaggt ;)

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donvanone:

Erste Versuche vom Don gabs dazu ja auch schon hier zu sehen. Mehr aber auch nicht…

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Logan:

tolle photos

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der Bilder-Blogger:

Ich persönlich habe mich noch nicht an HDR rangewagt. Ja, klar: die Ergebnisse sind teils beeindruckend. Aber andererseits ist es die totale Verfremdung der Wirklichkeit…nichts anderes als eine Photoshop-Montage.

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donvanone:

Das mit der Verfremdung der Wirklichkeit sehe ich nicht so. Die Kameras sind halt nicht in der Lage, eine solche Situations Wirklichkeitsnah abzubilden,d arum hilft man eben nach. Oder welches Bild kommt dem am nächsten, das du mit deinem Auge sehen kannst? Denn das würde ich dann als “Wirklichkeit” bezeichnen. Nicht das, was die Kamera mir liefert.

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Roke:

… außerdem gibt es im industriellen Bereich ja auch schon HDR-Kameras. In einigen Jahren vielleicht ja auch schon im Privat-Bereich …

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Manu:

Wie im Beitrag erwähnt ist bei Low-Dynamic-Range (also heute üblichen) Monitoren das Tonemapping (also die Abbildung des gemessenen Lichts auf das was der Monitor darstellen kann) der Teil, der das endgültige Erscheinungsbild des Bilds bestimmt. Da gibt es Varianten die eher das natürliche Sehen nachahmen aber auch eher künstlerische Interpretationen. Die von Don ausprobierte manuelle Methode ist auch eine eher künstlerische Variante. Wenn man ein paar Sachen beachtet kann man durch die Kombination von mehreren unterschiedlich belichteten Bildern aber eine physikalisch korrekte Messung des auf dem Sensor der Kamera einfallenden Lichts machen. Das ist was ich mit “echt” meine. Nicht umsonst wird die Technik auch von Astrophysikern verwendet um die Helligkeit von Sternen zu messen. Was man mit den durch die Messung gewonnenen Daten dann macht ist dann natürlich wieder etwas ganz anderes…

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