High Dynamic Range, Teil I: Grundlagen.

Schon vor ein paar Monaten bin ich auf das Thema High Dynamic Range in der Fotografie gestoßen (auf deutsch so viel wie „Bilder mit hohem Kontrastumfang“). Dabei handelt es sich um ein spezielles Aufnahme- und digitales Nachbearbeitungsverfahren in der Fotografie, bei der besonders spektakuläre Bilder mit, wie der Name schon sagt, hohem Kontrastumfang entstehen und die Bilder dadurch hohe Tiefe, großen Detailreichtum und teilweise sogar surrealistische Farben bekommen.

In insgesamt drei Artikeln möchte ich ein bisschen das Thema vorstellen:

• Im ersten Teil (also diesem hier) werde ich etwas über die Grundlagen und -prinzipien der HDR-Fotografie schreiben. Ein Einstieg in die Materie sozusagen.
• Anschließend will ich im zweiten Teil ein kleines Tutorial präsentieren, mit dessen Hilfe sich HDR-Bilder erstellen lassen. Dazu verwende ich die Software Photoshop und das Tone-Mapping PlugIn von Photomatix.
• Zum Abschluss will ich dann im dritten Teil ein paar Beispiele online stellen mit deren Hilfe man sich einen Eindruck der Möglichkeiten von HDR machen kann.

Los geht’s also mit dem ersten Teil über die Grundlagen und -prinzipien der HDR-Fotografie:

Was zeichnet HDR-Bilder aus?
Der hohe Kontrastumfang von HDR-Bildern führt zu beeindruckenden Bildern: Sie weisen einen sehr hohen Detailgrad auf, vor allem bei Szenen mit komplexen Lichtverhältnissen. Außerdem haben diese Bilder eine hohe räumliche Tiefe und ihre teilweise überzeichneten Farben wirken fast schon surreal.

Wie kommt es zu diesen Effekten?
Normale (analoge und digitale) Fotografie bilden nur ein sehr geringes Spektrum des Kontrastes der Wirklichkeit ab. Ähnlich verhält es sich mit Anzeigegeräten wie Fernseher, Computermonitore und Fotopapier. Während die Wirklichkeit (mit Sonnenlicht) Kontrastverhältnisse von 1:10.000 bis 1:100.000 aufweisen kann, können oben genannte Utensilien lediglich Kontraste im Verhältnis von 1:50 bis maximal 1:1.000 darstellen.
Hier setzt HDR an: Sie ermöglicht es, Aufnahmen mit Kontrastverhältnissen nahe an der Realität zu generieren.

Wie erstellt man HDR-Bilder?
Um den hohen Kontrastumfang in HDR-Bildern zu erhalten benötigt es zwei Schritte:

1. Von der Szene die aufgenommen werden soll werden neben einem Bild mit normaler Belichtung weitere über- und unterbelichtete Bilder erstellt. Auf diese Weise erfasst man bei den überbelichteten Bildern genauere Informationen über eher dunklere Bereiche des Bildes und bei den unterbelichteten Bildern mehr Details über hellere Stellen im Bild, als das bei dem Bild mit normaler Belichtung der Fall ist.
   Je nachdem wie die Kontrastverhältnisse des Motivs sind, sind neben einem Bild mit normaler Belichtung je weitere ein, zwei oder drei über- und unterbelichtete Aufnahmen nötig, jede mit einer anderen Belichtung, um möglichst viele Details der Szenerie zu erfassen. Eine Vervierfachung beziehungsweise Viertelung der Belichtungszeit zwischen zwei Bildern ist hierbei ein guter Richtwert.
   Die Tatsache, dass von ein und derselben Szenerie mehrere Aufnahmen gemacht werden setzt jedoch voraus, dass sich die Szene währenddessen nicht ändert. Außerdem ist ein Stativ für die Digitalkamera zwingend notwendig. Darüber hinaus ist es sinnvoll, gleich digitale Aufnahmen zu machen, da die Bilder am Computer weiterverarbeitet werden müssen.
   Mit einer Software lassen sich nun die Aufnahmen in einem Bild vereinen. Dabei werden von jeden Bild die Informationen verwendet, die einen Ausschnitt des Bildes mit den meisten Details zeigt. Dieses Zusammenfügen erfolgt automatisch. Auf diese Weise erhält man den hohen Kontrastumfang des Gesamtbildes.
2. Das so gewonnene Bild muss jedoch weiter verarbeitet werden. Schließlich beinhaltet es nun so viel Kontrast, dass dieser weder von einem Monitor noch von einem Fotodruck dargestellt werden kann. Das sogenannte Tone-Mapping rechnet das Bild sozusagen herunter und schafft es so, die Kontrastunterschiede auch auf konventionellen Anzeigegeräten anzuzeigen.

Welche Szenarien sind besonders für HDR-Bilder geeignet?
Man kann ganz einfach sagen: Je höher die Kontrastkomplexität der Szene, desto besser geeignet für HDR. Dies ist vor allem bei Bildern mit großer räumlicher Tiefe der Fall. Ein Gruppenbild mit einer Ebene und gleichmäßiger Ausleuchtung ist also weniger geeignet. Klassisch kann man hier drei Kategorien erwähnen:

• Bilder mit markanten Vorder- und Hintergrund: Als Hintergrund dient hierbei oft der Himmel mit spektakulären Wolken- und Lichtverhältnissen.
• Bauwerke, mit interessanter Architektur: Moderne Gebäude mit interessanten Formen und Ausleuchtung wirken besonders gut, ebenso wie Kirchen und Kathedralen, vor allem von innen.
• Bilder durch Fenster: Da der Innenraum in der Regel wesentlich dunkler ist als die Landschaft außerhalb des Fensters, kann man so sehr schöne HDR-Bilder erhalten.

Aber nur, weil eine Szene nicht in diese drei Kategorien passt heißt das noch lange nicht, dass man von ihr kein interessantes HDR-Bild machen könnte.

Da Bilder mehr als tausend Worte sagen will ich an dieser Stelle auf zwei Beispiele linken, die auf den Seiten von Photomatix zu sehen sind. Die kleineren drei Bilder stellen das Ausgangsmaterial mit unterschiedlicher Belichtung dar, das größere dann das zusammengefügte und tonegemappte Endprodukt:
Erstes Beispiel…

…und ein weiteres Beispiel:

Wer noch etwas mehr Hintergrund haben möchte, dem sei der c’t-Artikel in der Ausgabe 13/2007 auf Seite 144 wärmstens empfohlen.

Ansonsten gibt es in den nächsten Wochen Teil II und III meiner Berichte über HDR-Fotografie.