Hintergrund: HDR-Bilder (High Dynamic Range)

Der Dynamikumfang (Dynamic Range) eines Bildes ist das Verhältnis des Tonwerts des dunkelsten Bildpunktes zum Tonwert des hellsten Bildpunktes. Für die technische Qualität des Bildes ist weiterhin wichtig, wieviele Zwischenwerte sich zwischen diesen beiden Extremen darstellen lassen.

Fotografen stellen den Dynamikumfang üblicherweise nicht als Quotienten dar (z. B. 1:4000), sondern in Lichtwert-Einheiten (LW). Der Lichtwert ist ein Maß für die auf den Bildsensor fallende Lichtmenge, abhängig von der Verschlusszeit und dem Blendenwert der Kamera. Es ist ein logarithmischer Wert. Eine Verdoppelung der Lichtmenge erhöht den LW um eins. Ein Dynamikumfang von 1:4000 entspricht ca. 12 LW.

Ein paar Richtwerte für den Dynamikumfang:

Die Helligkeitswerte von Bildern werden üblicherweise als Ganzzahlen (Integer) unterschiedlicher Größe gespeichert.

Beispiele:

Das heute am weitesten verbreitete Format für Fotos ist RGB 8.

Die gespeicherten Werte sind als logarithmische Werte zu interpretieren, die über den sog. Gamma-Wert (z. B. 2.2) in ihre physikalische Leuchtdichte überführt werden können.

Im Unterschied zu den oben genannten Formaten setzt HDR für die Speicherung auf Fließkommazahlen. Auf diese Weise kann ein erheblich größerer Dynamikumfang mit einer feineren Abstufung kombiniert werden. Bei geschickter Definition erhöht sich der Speicherbedarf nicht wesentlich.

HHDR-Speicherformate sind - anders als die heutigen Raw-Formate der Kameras - Hersteller-unabhängig.

HDR könnte längerfristig im Bereich der professionellen Bildverarbeitung sowohl die Raw-Formate als auch die 16-Bit-Integer-Formate ablösen!

HDR-Bilder lassen sich - bis zu einem gewissen Dynamikumfang - aus Kamera-Raw-Daten erstellen. Bei höherwertigen Kameras gibt es einen klaren Trend hin zu Bildsensoren mit höherem Dynamikumfang.

Für richtig großen Dynamikumfang lassen sich mit spezieller Software HDR-Bilder durch Überblenden mehrerer unterschiedlich belichteter Einzelbilder erstellen (Exposure Blending).

HDR-Bilder lassen sich auch in Zukunft nur in wenigen Fällen direkt darstellen - z. B. auf HDR-tauglichen Bildschirmen oder mittels eines HDR-tauglichen Viewers (s. u.).

Betrachet man solche Bilder aber als Rohmaterial, erschließen sich weitere interessante Anwendungsbereiche:

• Herstellung von sog. Environment Maps. Das sind sphärische oder kubische Panoramabilder, die als Hintergrundbilder für 3D-Rendering eingesetzt werden; beispielsweise für Filmproduktionen, Werbegrafik oder Computerspiele.
• Herstellung künstlerischer Bilder, die Details aus weit auseinander liegenden Helligkeitsbereichen enthalten. Dazu werden sog. Tonemapping-Verfahren eingesetzt.