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HDR – High Dynamic Range (Image)

07 Feb

Als HDR-Bilder bezeichnet man digitale Bilder, die einen sehr großen Helligkeits- oder Farbumfang besitzen.
Die Bilder können mit speziellen Kameras aufgenommen werden (die einiges kosten dürften) oder, so wie ich es hier zeigen will, mit einer Belichtungsreihe aus mehreren Bildern einer “normalen” Digitalkamera zusammengesetzt werden. Darstellen lassen sie sich allerdings nur bedingt an den herkömmlichen Monitoren. Hierfür werden die HDR-Bilder wieder zurück in normale Bilder gewandelt (in ein sogenanntes LDR – Low Dynamic Range (Image)). Dieses Verfahren nennt man auch Tonemapping.

Etwas Theorie

Im Normalfall werden die Bilder in die drei Grundfarben zerlegt (Rot, Grün, Blau) und jede dieser Farben belegt 8 Bit (also 256 Mögliche Helligkeitswerte). Das entspricht etwa durch Kombination der drei Farbbits 16,7 Millionen Farben. Aber die Natur beherrscht weit aus mehr als fast 17 Millionen Farbwerte :) . Da unsere Geräte aber nur einen begrenzten Farbraum besitzen, wurde bisher auch nur dieser Farbraum verwendet. Da sich das menschliche Auge in jeder Situation auf die entsprechende Helligkeit einstellen kann, herkömmliche Kameras jedoch nicht, sind kontrastreiche Motive an einigen Stellen in einer Fotografie über- oder unterbelichtet. Für das Auge jedoch hat jedes Detail die richtige Helligkeit. HDR-Bilder werden nun aus Bildern verschiedener Helligkeit (Lichtwerte) zusammengesetzt. Dadurch ist es möglich, bis zu 96 Bit pro Farbkanal zu speichern. Bei der Anzeige wird dann zum Vorteil, dass die Helligkeiten bestimmter Bildausschnitte  “naturnah” angezeigt werden.

HDR kurz beschrieben

Aus 3 Bildern mit verschiedenem Lichtwert (Helligkeitswert) entsteht ein Bild, welches einen größeren Helligkeitsumfang besitzt. Übrigens, es müssen nicht immer nur 3 Bilder sein, es können auch mehr oder sogar nur 1 sein (dann aber am besten ein RAW).

HDR-Bilder erzeugen

Ich möchte euch den Prozess bis zum fertigen HDR an den folgenden 3 Bildern zeigen. Ich muss dazu sagen, dass meine Kamera das Erstellen von Belichtungsreihen beherrscht. Ich denke, das dürfte mittlerweile jede aktuelle Kamera auf dem Markt können. Einige Kameras wie die Pentax K-x können sogar direkt die Bilder zusammenrechnen. Allerdings ist dann ein Stativ zu verwenden, da beim manuellen Schießen der Fotos Verwacklungen auftreten können. Diese können manche Kameras nicht herausrechnen, Software in der Regel schon.

Bild 1, Lichtwert 0

Bild 1, Lichtwert 0

Bild 2, Lichtwert -1

Bild 2, Lichtwert -1

Bild 3, Lichtwert +1

Bild 3, Lichtwert +1

Das erste Bild hat einen Lichtwert von 0 und würde dem entsprechen, was ihr mit eurer Digitalkamera auch macht. Aufällig ist hier folgendes: Unter dem Fenster ist das kleine gelbe Kreuz kaum zu erkennen, auch ist der Blick aus dem Fenster eher zu hell. Am oberen Bildbereich bei den Bögen ist es wiederum etwas zu dunkel. Die Bänke sind auch etwas dunkler als sie in Wirklichkeit sind.

Das zweite Bild besitzt den Lichtwert -1 und ist dementsprechend dunkler. Hier kann man das Kreuz sehr gut erkennen und auch der Blick aus dem Fenster erscheint realistischer. Allerdings sind die Bögen im oberen Bereich nun sehr dunkel. Von den Bänken und den Details der danebenliegenden Dachziegeln mal ganz abgesehen.

Das dritte und letzte Bild meiner Belichtungsreihe besitzt den Lichtwert +1, das bedeutet es ist heller. Die Dachziegeln neben den Bänken und die Details in den Bogengewölben am oberen Bildrand sind nun sehr gut zu erkennen.

Ich möchte jetzt die Bilder zu einem Bild zusammenfügen, sodass jeder Bildbereich die richtige (natürliche) Helligkeit besitzt. Hierzu kann man Picturenaut verwenden wie ich für dieses Beispiel. Das Programm ist sehr übersichtlich gehalten und es gelingen ohne Einarbeitungszeit gute Ergebnisse. Außerdem ist keien Installation erforderlich.
Nach dem Öffnen des Programms wählt man entweder über “Datei” –> “HDRI erzeugen” oder drückt “STRG”+”g”. Allerdings erkannte das Programm aus den EXIF-Daten nicht, welchen Belichtungswert jedes Bild besitzt. Daher habe ich sie eingetragen:

Picturenaut - Screenshot der Einstellungen

Picturenaut - Screenshot der Einstellungen

Weiterhin sollte man die Bilder ausrichten, wenn kein Stativ verwendet wurde. Die Geisterbildfunktion sollte man nutzen, wenn folgendes Problem auftritt:

Ghostartefact

Es kann vorkommen, dass sich während der Aufnahme etwas bewegt, also zum Beispiel Personen durchs Bild laufen oder Autos vorbeifahren. Das kann zur Folge haben, dass auf einem der drei entstandenen Bilder dieser bewegte Gegenstand abgelichtet ist. Beim zusammenfügen entsteht dadurch ein Geist, auch Ghostartefact genannt. Einige Programme können dies wieder ausgleichen, in dem sie für diese Bildbereiche nur die anderen beiden oder gar nur ein Bild verwenden.

Nach einem Klick auf das Schieberreglersymbol auf der Menüleiste kann man die Bilder selbst noch bearbeiten und nach seinen eigenen Vorstellungen anpassen.Probiert am besten selbst mit den Parametern daran herum. Ich schaue fast bei jedem Bild erneut wie es am besten rüberkommt. Über den Menüpunkt “Bild”–>”Modus” könnt ihr übrigens einstellen welche Farbtiefe euer Bild haben soll. Wählt ihr 8 Bit wird es ein Tonemappingbild, welches für den Druck oder die Anzeige am PC gedacht ist. Hierzu werden die Tonwertbereich entsprechend reduziert.

Man kann aus den HDR-Bildern auch sehr surrealistische Bilder entstehen lassen, die teilweise auch gemalt aussehen können. Hierbei sollte mann dann allerdings nicht mehr direkt von HDR sprechen, sondern von impressionistischer oder hyperrealistischer Fotografie.

Ergebnis

Das fertige Bild könnte nun folgendermaßen aussehen:

HDR-Tonmapping

HDR-Tonmapping

Der Blick aus dem Fenster ist nun etwas realistischer, die Gewölbe sind nun deutlich zu erkennen und gleichzeitig ist das Kreuz in der mitte auch gut sichtbar. Die Dachziegel sind  gut zu erkennen.

Wo kann man HDR einsetzen

Motive für HDR gibt es einige, zum Beispiel in dunklen Räumen mit einem hellen Fenster. Motive vor einem hellen Hintergrund. Zum Beispiel ein Gebäude vor einem Sonnenaufgang. Auch interessant sind Reliefs in denen die Vertiefungen so dunkel sind, dass man die Struktur kaum noch erkennen kann.

Software

Picturenaut, Luminance HDR sowie FDRTools Basic sind kostenfrei. FDRTools Advanced kostet eine Kleinigkeit, beherrscht dafür aber auch ein paar mehr Funktionen. Adobe Photoshop erzeugt natürlich ab der Version CS2 HDR Bilder. Ab CS5 können die Ursprungsbilder auch ausgerichtet werden.

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