HDR - Fotografie High Dynamic Range (hoher Dynamikumfang)

Transkript

1 High Dynamic Range (hoher Dynamikumfang) Theorie und Praxis Beitrag von Harald Lydorf und Achim Schüler für f r den Fotoclub - Troisdorf

2 Was versteht man unter HDR Fotografie Welche Ausrüstung stung benötige ich Das geeignete Motiv Die richtige Kameraeinstellung Belichtungsreihen oder Pseudo HDR Der Workflow wie funktioniert HDR mit Exposure Blending oder Tone Mapping Die geeignete Software Das Finishing Das praktische Ergebnis

3 Was versteht man unter HDR Fotografie HDR-Fotografie wird immer bekannter und ist in aller Munde. Die HDR-Fotografie (High Dynamic Range Imaging) kommt dem menschlichen Auge entgegen, welches viele Vorzüge im Vergleich zu einer Kameratechnik hat. Zum einen kann das menschliche Auge helle Bereiche sowie dunkle Bereiche des Motivs sehr viel besser erfassen als die durchschnittliche Kamera (analoger Film kann etwa 8 LW-Stufen, das menschliche Auge 14 LW-Stufen differenziert aufnehmen. Eine Ausgabe auf Fotopapier differenziert nur noch etwa 6 LW-Stufen.). Zum anderen sieht das Auge (und Hirn) anders als die Optik und erfasst viele Dinge, welche aber auf einem Foto nicht mit drauf sind (z. B. die Umgebung in der wir uns beim Fotografieren befinden, oder was wir gerade in einem anderen Blickwinkel gesehen haben ganz abgesehen vom räumlichen Sehen).

4 Was versteht man unter HDR Fotografie HDR-Fotografie machen wir eher nicht, da es dazu teurer Spezialkameras bedarf!! HDRI (High Dynamic Range Images = Bilder mit hohem Dynamik-/ Kontrastumfang) benutzen wir wahrscheinlich nur als Zwischenschritt auf dem Weg zu einem LDRI (Low Dynamic Range Image) DRI (Dynamic Range Increase erweiterter Dynamikumfang) ist wohl der eigentliche Oberbegriff für zwei Verfahren, mit denen in der Bildbearbeitung aus LDRI mehr heraus geholt wird man will sich dem Kontrastumfang des menschlichen Auges nähern: Exposure Blending oder Exposure Belichtungsvermischung HDRR (HDR Rendering = Bildsynthese) mit anschließendemtone Mapping = Dynamikkompression

5 Was versteht man unter HDR Fotografie Solange es noch keine preisgünstigen Digitalkameras mit HDR-Modus gibt, müssen wir das HDR-Bild aus Einzelbildern kombinieren, die mit unterschiedlichen Belichtungszeiten aufgenommen werden. Der recht hohe Aufwand lohnt sich vor allem dann, wenn der Kontrastumfang des Motivs deutlich über dem Dynamikbereich der Kamera liegt also wenn in einem korrekt belichteten Foto im Histogramm die Tiefen und oder die Lichter beschnitten sind.

6 Was versteht man unter HDR Fotografie Aber auch Motive, die eine stärkere Tiefenaufhellung benötigen, ohne dass ein Rauschen sichtbar werden soll, profitieren von der HDR-Methode. Gut geeignet sind hierfür Gegenlichtaufnahmen, Nachtaufnahmen, sowie Aufnahmen in Innenräume mit hellen Fenstern

7 Welche Ausrüstung stung benötige ich Die Anforderungen an die Kamera-Ausrüstung sind nicht allzu hoch. Man braucht eine Digitalkamera, bei der die Belichtung, Verschlusszeit, Blende und Fokus manuell eingestellt werden kann. Am besten geeignet sind digitale Spiegelreflexkameras. Wichtig ist ein Stativ. Für HDR benötigt man mehrere Bilder mit exakt gleichem Bildausschnitt ohne Verwackler -. Deshalb ist neben dem Stativ auch ein Fernauslöser sehr vorteilhaft. Damit sind Schnappschüsse möglich, ohne dass der Fotograf die Kamera berühren muss. Kontakt würde zwangsläufig zu leichten Vibrationen führen und damit Unschärfen bei der späteren Bildmontage nach sich ziehen. Kabelauslöser, oder auch der Selbstauslöser der Kamera können hier sehr hilfreich sein. Viel mehr braucht man nicht. Wichtig ist nur noch der richtige Aufnahmezeitpunkt. Gut geeignet ist der Sonnenuntergang oder die Zeit direkt danach. Dann sind noch Reste von Tageslicht vorhanden, aber auch Beleuchtung ist schon zu sehen.

8 Welche Ausrüstung stung benötige ich Die meisten auf dem heutigen Markt erhältlichen digitalen Kameras sind durchweg in der Lage gute und gelungenen HDR Bilder zu erzeugen. Neben dem bereits erwähnten Zubehör, lohnt sich ebenfalls der Einsatz von diversen Farb und Graufiltern. Besonders dynamische Ergebnisse werden hier mit Circular-Graufilter erreicht. Die schon bekannten dramatischen Wolkenbilder erzielen in der HDR-Fotografie einen noch ganz besonderen Ausdruck.

9 Das geeignete Motiv Grundsätzlich sind alle Motive mit hellen und dunklen Elementen für HDR-Fotografie geeignet. Da bei diesem Verfahren mehrere Fotos nacheinander aufgenommen und anschließend zusammengefügt werden, muss es sich um ein statisches Motiv ohne viel Bewegung handeln. Wo kommt der HDR-Effekt besonders gut zur Geltung? Zunächst entscheidet hier natürlich der eigene Geschmack. Es wird sicher keinen Spaß machen, dunkle Kellerverliese zu fotografieren, wenn man eher ein Fan romantischer Sonnenuntergänge ist. Darüber hinaus gibt es jedoch Motive, die durch die Aufnahme im HDR-Verfahren zu echten Hinguckern werden. Dazu zählen in der Regel Maschinen oder auch Maschinenteile, Bauwerke mit vielen feinen Details und Kirchen oder Kathedralen. Reizvolle Aufnahmen ergeben sich auch zum Beispiel aus beleuchteten Nachtszenen, Kirchen, sowie dem Auf- und Untergang der Sonne.

10 Die richtige Kameraeinstellung Weißabgleich: Der automatischen Weißabgleich sollte durch den manuellen Weißabgleich ersetzt werden. Zeitautomatik: Für eine gleichbleibende Tiefenschärfe beizubehalten, muss die Einstellung Modus Zeitautomatik - A gewählt werden. ISO-Wert: Als ISO-Einstellung sollte der kleinstmögliche Wert gewählt werden, den das Kamerasystem anbietet. Autofokus: Der sonst so beliebte Autofokus muss ausgeschaltet werden. Es sollte manuell fokussiert werden.

11 Die richtige Kameraeinstellung Sonstige Einstellungen: Um Bewegungsunschärfe zu verhindern, sollte mit dem Fernoder Selbstauslöser sowie Spiegelvorauslöser gearbeitet werden. Jetzt ist Ihre Kamera perfekt für ein HDR-Foto eingestellt. a) Niedrigste ISO-Einstellung -200 oder kleiner b) Zeitautomatik [A] c) mind. 3 Belichtungseinstellungen d) EV 0 für das erste Bild e) EV -2 für das zweite Bild f) EV+2 für das dritte Bild

12 Die richtige Kameraeinstellung Wenn ein Motiv mit sehr grossem Kontrastumfang fotografisch aufgezeichnet werden soll, empfiehlt es sich eine sogenannte Belichtungsreihe von diesem Motiv anzufertigen. Dabei werden mehrere deckungsgleiche Aufnahmen von der selben Szene mit unterschiedlichen Belichtungszeiten aufgenommen. Im Anschluss werden mehrere dieser unterschiedlich belichteten Bilder zu einem HDR-Bild zusammengefügt.

13 Die richtige Kameraeinstellung Es werden mindestens drei Belichtungseinstellungen für eine gelungene HDR-Aufnahme vorgenommen. Wenn die Kamera eine automa-tische Belichtungsreihe also ein * Auto-exposurebracketing * beherrscht, sollte folgende Ein-stellung vorgenommen werden: EV 0 für das erste Bild EV -2 für das zweite Bild EV+2 für das dritte Bild

14 Belichtungsreihen oder Pseudo HDR Die Belichtungsreihe (bracketing) : Bei JPEG-Bildern sollten mindestens 2EV, bei RAW-Bildern 3EV zur Belichtungskorrektur eingestellt werden. Gerade bei großen Belichtungsunterschieden kann das Ergebnis ganz gravierend von der Einzelaufnahme abweichen. Natürlich gibt es auch "normale" Szenerien, die mit einer Einzelaufnahme eher zu unbefriedigenden Ergebnissen führen - wie etwa ein spektakulärer Wolkenhimmel. Meistens ist man vom Ergebnis der Aufnahme eher enttäuscht.

15 Belichtungsreihen oder Pseudo HDR Das Pseudo-HDR-Bild : Verschiedene Programme wie etwa Adobe LightRoom bieten die Möglichkeit, für ein im RAW-Format erzeugtes Foto nachträglich die Belichtung zu ändern. Dabei kann man das Foto in bestimmten Grenzen über- oder unerbelichten. Man kann also aus dem ursprünglich erzeugten Bild mit -1EV, - 2EV, +1EV und +2EV Belichtungskorrektur zusätzliche Abbildungen erzeugen und diese - nun 5 Aufnahmen - in der HDR-Software wie eine übliche Belichtungsreihe verarbeiten lassen. Ein gangbarer Weg bei Bildern mit bewegten Objekten. Längere Versuche haben jedoch gezeigt, dass es allemal besser ist, die Bilder wirklich von der Kamera erzeugen zu lassen. Das Ergebnis einer echten Belichtungsreihe übertrifft die Pseudo-Reihe bei weitem.

16 Der Workflow Exposure Blending Beim Exposure Blending oder auch Fusion genannt werden unterschiedlich belichtete Aufnahmen im Bildbearbeitungsprogramm in Form von Ebenen verarbeitet. Dabei beginnt man mit der am längsten belichteten Aufnahme. Anschliessend geht man zum nächst dunkleren Bild bis sämtliche Aufnahmen aus einer Belichtungsreihe übereinander liegen. Am Ende soll durch Verrechnung mittels Ebenenmasken ein Bild entstehen, dass sowohl an den hellsten als auch den dunkelsten Stellen Zeichnung aufweist. Dies lässt sich auch automatisieren, z.b. mit der Freeware DRI-Tool von Traumflieger oder mit der Bearbeitungsvariante >Fusion< im eher für die HDR-Verarbeitung bekannten Tool Photomatix

17 Der Workflow Tone Mapping Beim HDR-Rendering werden ebenfalls mehrere Bilder aus einer Belichtungsreihe zusammen gefügt. Durch Verrechnung werden aus den 256 Helligkeitswerten eines typischen 8-Bit-LDR-Bildes die (4Milliarden) Helligkeitswerte eines 32-Bit-HDR-Bildes. Der Dynamikumfang des 8-Bit-Bildes ist 255:1, ein Kamerasensor schafft etwa 1.000:1, wie auch ein guter Monitor, das menschliche Auge bringt es auf :1, aber ein sonniger Tag bietet :1!! Ein HDR-Bild lässt sich an Monitoren oder mit Druckern normaler Preisklasse nicht darstellen, es sieht schlicht und ergreifend einfach grausam aus.

18 Der Workflow Tone Mapping Nach der Generierung der HDR-Bildes muss dessen 32-Bit umfassender Dynamikumfang in einen für Standardgeräte darstellbaren Farbraum mit einer Farbtiefe von 8- oder 16- Bit umgewandelt werden. Diese Kompression wird Tone- Mapping genannt. Die Kunst besteht nun darin, die Millionen Helligkeitswerte des 32-Bit-Bildes auf die Werte eines 16-Bit-Bildes oder gar die 256 Werte eine 8-Bit-Bildes herunterzurechnen. Es werden physiologische Wahrnehmungen nachgeahmt. Je nach Verfahren und Anwendungsparametern entstehen somit verfremdete Bilder. Christian Bloch empfiehlt deshalb diese Bilder nicht >HDRI< sondern Hyperrealismus zu nennen. Für den kompletten Workflow gibt es einige Software- Produkte

19 Die geeignete Software Adobe Photoshop CS ab CS2 -> für Mac und Windows Der Preis des Gesamtpaketes liegt über 1.000,- FDR-Tools von Traumflieger, die Basisversion ist kostenlos zu erwerben Advanced schlägt mit 40,- zu Buche Photomatix, ein Klassiker für Mac und Windows. Essentials kostet 30,-, für Pro sind 70,- fällig. Picturenaut läuft nur unter Windows, ist kostenlos Pixel Image Editor, ein komplettes Bildbearbeitungsprogramm für Mac und Windows, das auch DRI erzeugt. Dafür muss man 35,- investieren. Bei allen Programmen empfiehlt sich ein Arbeitsspeicher von 4G aufwärts

20 Das Finishing In den meisten Fällen reicht Tonemapping bereits aus um ein sehr brauchbares Ergebnis zu erhalten. Dennoch ist es sinnvoll das HDR Bild in einem Grafikprogramm nachträglich in Helligkeit und Kurven zu verändern. Ein Anheben der Kontraste ist oft nicht notwendig, stattdessen sollte man die Farbverteilung anpassen und mit den Kurven experimentieren. Mit Problemen wie Unschärfe, Artefakten oder schlecht verteilten Kontrastverhältnisse muss sich niemand zufrieden geben. Photoshop bietet dem erfahrenen Nutzer eine Menge Möglichkeiten, diesen Fehlern Herr zu werden.

21 Das Finishing Wurde das HDR Bild aus mehreren JPEG Bildern zusammengesetzt, so kann häufig eine leichte Unschärfe auftreten. Je mehr Bilder verwendet werden, desto stärker kann dieser Effekt auftreten. Wer auf keine Bilder verzichten möchte, der kann mit dem Photoshop Filter Unscharf maskieren nachhelfen. Je größer Stärke und Radius gewählt werden, desto schärfer wird das Bild gezeichnet. Höhere Werte bedingen allerdings die Bildung von Artefakten und sollten nicht zu hoch gewählt werden. Mit dem Erhöhen des Schwellenwertes kann hier gegensteuert werden, jedoch sinkt dabei die Schärfe wieder.

22 Das Finishing Sehr häufig tritt das Problem der falschen Tonwerte auf. Zwar lassen sich bereits während des Zusammenfügens einstellen, jedoch werden diese Einstellungen für das gesamte Bild übernommen. So entstehen zwangsläufig Bereiche, in denen die Tonwerte in Ordnung sind, aber auch Bereiche, in denen diese nicht dem gewünschten Ergebnis entsprechen. Hier kann mittels Tonwertkorrektur bzw. einer Anpassung der Gradiationskurve nachgeholfen werden.

23 Das praktische Ergebnis Exposure Blending mittels Fusion von Photomatix normal unter über Belichtungsreihe dann Überlagerung, -> LDR-Bild man sieht die Veränderung während der Eingabe

24 Das praktische Ergebnis Tone Mapping mittels Details Enhancer von Photomatix normal unter über HDRI Belichtungsreihe dann HDR-Rendering -> HDR-Bild dann Tone-Mapping -> LDR-Bild Hyperrealismus LDRI

25 Das praktische Ergebnis Tone Mapping mittels Details Enhancer von Photomatix normal unter über Belichtungsreihe dann HDR-Rendering -> HDR-Bild dann Tone-Mapping -> LDR-Bild HDRI Realismus LDRI

26 Das praktische Ergebnis Tone Mapping mittels Details Enhancer von Photomatix normal über HDRI unter Belichtungsreihe dann HDR-Rendering -> HDR-Bild dann Tone-Mapping -> LDR-Bild Hyper-Realismus LDRI

27 Das praktische Ergebnis Tone Mapping mittels Details Enhancer von Photomatix normal Belichtungsreihe dann HDR-Rendering -> HDR-Bild dann Tone-Mapping -> LDR-Bild weitere Bearbeitung (Farbe) fehlt noch Realismus unter über LDRI

28 Das praktische Ergebnis Tone Mapping mittels Details Enhancer von Photomatix

29 Das praktische Ergebnis Tone Mapping mittels Details Enhancer von Photomatix

30 Das praktische Ergebnis Tone Mapping mittels Details Enhancer von Photomatix

31 HDR Fotografie Viel Spaß beim Ausprobieren Beitrag von Harald Lydorf und Achim Schüler für f r den Fotoclub - Troisdorf