HDR-DRI


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 Spezialkameras aufgenommen, als 3D-Computergrafiken künstlich erzeugt oder aus einer Belichtungsreihe von Fotos mit niedrigem Dynamikumfang (low dynamic range, LDR) rekonstruiert 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 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 Unterbelichtungenvermieden, 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.

 

Die meisten digitalen Bilder verwenden nur 256 Helligkeitsstufen (8 Bit) für jeden der Rot-, Grün- und Blau-Farbkanäle. Diese Farbtiefe reicht oftmals nicht aus, um die in natürlichen Szenen vorkommenden Helligkeitsunterschiede wiederzugeben. Höhere Farbtiefen werden üblicherweise kaum verwendet, da Bildschirme und Druckmedien zu deren Darstellung ohnehin nicht fähig sind.[1]

Die von einer Kamera oder einem Betrachter aus sichtbare Umgebung weist typischerweise einen Dynamikumfang (Verhältnis von größter und kleinster Leuchtdichte) in der Größenordnung von 10.000:1 auf. Der Dynamikumfang ist noch wesentlich größer, wenn eine Lichtquelle direkt sichtbar ist oder sowohl ein Innenraum als auch ein vom Sonnenlicht erhellter Außenbereich zu sehen sind.[2] Die menschliche visuelle Wahrnehmung ist in der Lage, sich Lichtverhältnissen anzupassen, die über nahezu zehn Größenordnungen (ein Faktor von 1010) reichen; innerhalb einer Szene sind bis zu ungefähr fünf Größenordnungen gleichzeitig sichtbar.[3] In der Fotografie ist auch die Angabe des Dynamikumfangs in Lichtwerten (LW) üblich. Eine weitere Einheit zur Angabe des Dynamikumfangs ist das Dezibel (dB).

Im Gegensatz zur visuellen Wahrnehmung leiden Fotografien, die mit herkömmlichen Digitalkameras erzeugt wurden, häufig an Über- und Unterbelichtungen. Beim High Dynamic Range Imaging werden Bilddateien mit einem Dynamikumfang erzeugt, der die in der Natur vorkommenden Helligkeiten in ihrer Gesamtheit besser erfassen kann. Die Pixelwerte stehen dabei in proportionalem Verhältnis zur tatsächlichen Leuchtdichte. Erst bei der Darstellung eines HDR-Bildes wird dessen Helligkeitsumfang geeignet reduziert. Auch wenn nach wie vor fast alle Bildschirme einen geringen Helligkeitsumfang besitzen, bieten HDR-Bilder Vorteile; so etwa bleiben ausgehend von HDR-Bildern Details in sehr dunklen und hellen Bereichen erhalten.

Quelle: wikipedia