HDR-Aufnahmetechnik mit Raw-Workflow

Transkript

1 HDR-Aufnahmetechnik mit Raw-Workflow Prof. Gregor Fischer Klaus Hesse-Camozzi FH Köln Institut für Medien- und Phototechnik Dr.-Ing. Nils Kohlhase Dr.-Ing. Volker Zimmer Leica Camera AG

2 Überblick Motivation HDR Workflow-Szenarien Bisherige Struktur Raw Workflow Vorteile HDR Demo System Realisierte Software Ergebnisse Zusammenfassung

3 Motivation Problemstellung: Der in einer natürlichen Szene auftretende Dynamikumfang ist nicht reproduzierbar Zugelaufene Schatten Ausgefressene Lichter

4 High Dynamic Range Imaging Eine Belichtungsreihe wird zu einem HDR Bild kombiniert: Aufnahmen verschiedener Belichtung Dynamikkomprimiertes HDR Bild

5 Derzeitiger HDR-Workflow Aufnahme Manuelle Belichtungsreihe oder Bracketing-Funktion Stativ Bildformat vorzugsweise Raw (Linearisierung kann entfallen) Konsistenz Weißabgleich zwischen den Belichtungen Bildbearbeitung (z.b. Photoshop CS5) Funktion: Automatisieren::Zu HDR Pro zusammenfügen Farbraum: ProPhoto RGB Ergebnisdatei *.hdr Funktion: Korrekturen::HDR-Tonung Dynamikkompression (Tone Mapping)

6 Bisherige Verarbeitungsstruktur Raw Aufnahmen Pixel WB + Farbkorrektur I + Demosaicking n WB + n Farbkorrektur I + Pixel Demosaicking Exposure Fusion HDR HDR- Dateiformat.hdr,.exr HDR Capture HDR Tone Mapping Color Rendering (inkl. Farbkorrektur II) Output Color Space Adobe RGB x Byte HDR Processing

7 Bisherige Verarbeitungsstruktur Ergebnis: Einzelbild (DNG) HDR-Bild (.hdr)

8 Bisherige Verarbeitungsstruktur Ergebnis: Einzelbild (DNG) HDR-Verarbeitung (Photoshop-Modus: fotorealistisch )

9 Bisherige Verarbeitungsstruktur HDR-Verarbeitung (Photoshop-Modus: fotorealistisch )

10 Bisherige Verarbeitungsstruktur Nachteile Hoher manueller und zeitlicher Aufwand Hoher Rechenaufwand (-> Farbinterpolation!), hohes Datenvolumen (RGB Farbauszüge) Automatische Bildqualität verbesserungsfähig RGB-Farbinformation (.hdr) undefiniert Status Kamera-Rohdaten Fehlende Korrekturen: Weißabgleich Streulichtkorrektur / Schwarzwertabgleich Farbkorrektur / Farbmatrix Gradation

11 Bisherige Verarbeitungsstruktur Nachteile Hoher manueller und zeitlicher Aufwand Hoher Rechenaufwand (-> Farbinterpolation!), hohes Datenvolumen (RGB Farbauszüge) Automatische Bildqualität verbesserungsfähig RGB-Farbinformation (.hdr) undefiniert Status Kamera-Rohdaten Fehlende Korrekturen: Weißabgleich Streulichtkorrektur / Schwarzwertabgleich Farbkorrektur / Farbmatrix Gradation Rawkonverter- Funktionalität

12 Bisherige Verarbeitungsstruktur Raw Aufnahmen Pixel WB + Farbkorrektur I + Demosaicking n WB + n Farbkorrektur I + Pixel Demosaicking Exposure Fusion HDR HDR- Dateiformat.hdr,.exr HDR Capture HDR Tone Mapping Color Rendering (inkl. Farbkorrektur II) Output Color Space Adobe RGB x Byte HDR Processing

13 Neue Verarbeitungsstruktur I Raw Aufnahmen Pixel n Pixel n Exposure Fusion HDR HDR-Raw- Dateiformat.dng HDR Capture HDR WB + Farbkorrektur I + Demosaicking Tone Mapping Color Rendering (inkl. Farbkorrektur II) Output Color Space Adobe RGB x Byte HDR Raw Processing

14 Neue Verarbeitungsstruktur I Raw Aufnahmen Pixel n Pixel n Exposure Fusion HDR HDR-Raw- Dateiformat.dng HDR Capture HDR WB + Farbkorrektur I + Demosaicking Tone Mapping Color Rendering (inkl. Farbkorrektur II) Output Color Space Adobe RGB x Byte HDR Raw Processing

15 Neue Verarbeitungsstruktur I Raw Aufnahmen Pixel n Pixel n Exposure Fusion HDR HDR-Raw- Dateiformat.dng HDR Capture HDR WB + Farbkorrektur I + Demosaicking Tone Mapping Color Rendering (inkl. Farbkorrektur II) Output Color Space Adobe RGB x Byte HDR Raw Processing

16 Neue Verarbeitungsstruktur I Raw Aufnahmen Pixel n Pixel n Exposure Fusion HDR HDR-Raw- Dateiformat.dng HDR Capture HDR WB + Farbkorrektur I + Demosaicking Tone Mapping Color Rendering (inkl. Farbkorrektur II) Output Color Space Adobe RGB x Byte HDR Raw Processing

17 Neue Verarbeitungsstruktur II Raw Aufnahmen Pixel n HDR Capture Pixel n Exposure Fusion Tone Mapping x 2 3 Byte HDR-Raw- Dateiformat.dng x 2 3 Byte HDR x 2 3 Byte WB + Farbkorrektur I + Demosaicking Color Rendering (inkl. Farbkorrektur II) Output Color Space Adobe RGB x Byte (HDR) Raw Processing

18 HDR-Demo-System Raw Aufnahmen Pixel n HDR Capture Pixel n Exposure Fusion Tone Mapping x 2 3 Byte HDR-Raw- Dateiformat.dng à S2 HDR-Demo-System x 2 3 Byte HDR x 2 3 Byte WB + Farbkorrektur I + Demosaicking Color Rendering (inkl. Farbkorrektur II) Output Color Space Adobe RGB x Byte (HDR) Raw Processing à Photoshop (ACR)

19 HDR-Demo-System Photokina 200

20 HDR-Demo-System Vorteile Vollautomatisch (-Knopf-Lösung) Fusionierung von Rohdaten Keine Farbinterpolation (Demosaicking) nötig Kleinere Datenmenge und Dateigröße (ca. /3) Rechenzeitersparnis (ca. /3) Tonemapping auf Rohdaten Tonemapping lässt sich in die Raw-Datei integrieren HDR-DNG mit 24/32 Bit Farbtiefe HDR-Datei verhält sich wie Kamera-Raw-Datei (Kompatibilität) HDR-Datei lässt sich mit Raw-Konvertern öffnen und editieren Unbegrenzter Farbumfang (nativer Kamerafarbraum) Definierte Farbgebung (Adobe Farbmodell)

21 Realisierte Software Exposure Fusion Punktoperation zur Überblendung zwischen den Belichtungen Fusionierung auf Rohdaten möglich Int -> Float float 32 Bit Rohbild int 6 Bit Blending-LUT float 32 Bit 0 x Exposure Factor Max - + Arbeitsbild float 32 Bit x + Arbeitsbild 32 Bit

22 Realisierte Software Tone Mapping auf Rohdaten Bayer Raw Luminanz- Trafo L Tone Mapping Retinex L TM /x x Helligkeitsmaske RGB Bayer x Bayer Raw TM

23 Realisierte Software Tone Mapping auf Rohdaten HDR (DNG24) ohne Tonemapping

24 Realisierte Software Tone Mapping auf Rohdaten Helligkeitsmaske

25 Realisierte Software Tone Mapping auf Rohdaten HDR mit Tonemapping

26 Ergebnisse Photokina Szene Glühlampe DNG HDR mit Tone Mapping

27 Ergebnisse Photokina Szene Glühlampe HDR-Photoshop (Modus: fotorealistisch ) HDR mit Tone Mapping

28 Ergebnisse Photokina Szene Richter-Fenster DNG HDR mit Tone Mapping

29 Ergebnisse Nachtaufnahme Kölnmesse DNG HDR mit Tone Mapping

30 Zusammenfassung Was ist neu? HDR-Automatik Durchgängiger und beschleunigter Rohdaten-Workflow Eigenes Tonemapping zur Erhaltung der Farberscheinung Tonemapping auf Rohdaten HDR-DNG mit 24 Bit Farbtiefe Kritische Punkte Bewegte Motive