{"id":2031,"date":"2008-12-30T11:28:04","date_gmt":"2008-12-30T10:28:04","guid":{"rendered":"https:\/\/www.herr-rau.de\/wordpress\/?p=2031"},"modified":"2023-06-10T08:07:26","modified_gmt":"2023-06-10T06:07:26","slug":"hdr","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.herr-rau.de\/wordpress\/2008\/12\/hdr.htm","title":{"rendered":"Farben am Computer, HDR, Belichtungsreihen"},"content":{"rendered":"
(3 Kommentare.<\/a>)<\/small> <\/div>

(Aus der Reihe: Alles muss raus. Angefangene Blogbeitr\u00e4ge des Jahrs 2008 aufr\u00e4umen.)<\/p>\n

Wenn man mit der Digitalkamera ein Foto macht und sich das auf dem Bildschirm anschaut oder ausdruckt, dann kann man aus einer Palette von \u00fcber 16 Millionen Farbt\u00f6nen ausw\u00e4hlen. So viel verschiedene gibt es dabei n\u00e4mlich. Dabei setzen sich die Farben wie beim Fernseher auch aus unterschiedlichen Anteilen dreier Grundfarben zusammen: Rot, Gr\u00fcn und Blau.
\nWir erinnern uns an den Kunstunterricht in der Schule: Bei der subtraktiven<\/em> Farbmischung mit dem Wasserkasten sind die Grundfarben Rot, Gelb und Blau, und wenn man sie alle mischt, kriegt man, hm, sagen wir mal einfach Schwarz dazu. (Erg\u00e4nzung, Dank an Reinhard: Eigentlich sind die Farben Cyan, Magenta und Gelb. Und seit zwanzig Jahren gibt es diese Farben auch im Malkasten. Zu meiner Schulzeit allerdings noch nicht. Wenn man Magenta und Gelb mischt, kommt unser Rot heraus.)
\nBei der additiven<\/em> Mischung von Lichtstrahlen sind die Grundfarben Rot, Gr\u00fcn und Blau, wenn man sie alle mischt, kriegt man Wei\u00df.<\/p>\n

F\u00fcr jede Grundfarbe gibt es 256 verschiedene Werte (von 0-255), demnach gibt es 256*256*256 verschiedene Mischungen. Leuchtendes Rot besteht aus 255 Rot (also dem Maximum) und jeweils 0 Gr\u00fcn und Blau. Gelb besteht aus 255 Rot, 255 Gr\u00fcn und 0 Blau. <\/p>\n

Auf dem Bild sieht man, dass der ausgew\u00e4hlte pastellige Gr\u00fcnton aus 121 Rot, 237 Gr\u00fcn und 145 Blau besteht:<\/p>\n

\"hdr_paint_farben\"<\/p>\n

Wer HTML schreibt, der kennt das: Dort werden die Farben in genau dieser Form eingegeben, nur dass dazu das Hexadezimalsystem<\/a> verwendet wird. Statt 121-237-145 schreibt man #79-ED-91. Die Farbe Schwarz ist #000000 (also jeweils null Anteile RGB), die Farbe Wei\u00df ist #FFFFFF (also jeweils #FF RGB, oder 255 in Dezimalschreibweise, das Maximum).<\/p>\n

Als Mensch kann man intuitiv nicht viel anfangen mit diesen Mischungen. Deshalb gibt es alternative Beschreibungsm\u00f6glichkeiten, HSV und HSL<\/a>. Damit wird derselbe Farbbereich beschreiben, aber statt dazu die Anteile RGB zu nehmen, wird die Farbe in Form von Hue, Saturation und Value<\/strong> beschrieben. Hue ist der Farbton, also etwa ein bestimmte Art von Gr\u00fcn; Saturation gibt an, wieviel Wei\u00df diesem Farbton beigemischt wird (also wie pastellig er ist); Value gibt an, wieviel Schwarz beigemischt wird.<\/p>\n

Auf dem Bild sieht man, dass die Farbe #79ED91 auch beschrieben werden kann als H133, S49 und V93:<\/p>\n

\"hdr_gimp_farben\"<\/p>\n

F\u00fcr einen Mensch ist es vielleicht einfacher, in Form von HSV zu denken als von RGB. (HSL ist eine weitere Beschreibungsform, bei der Saturation etwas anderes bedeutet und L f\u00fcr lightness<\/em> steht.)<\/p>\n

Worauf ich eigentlich hinauswill: Es gibt zwar 16 Millionen Farbt\u00f6ne, aber dabei nur 256 verschiedene Helligkeitsstufen. Das sieht man gut am Histogramm<\/em> eines Bildes. Das Histogramm zeigt \u00fcbersichtlich, aus wieviel hellen und wieviel dunklen Pixeln ein Bild besteht:<\/p>\n

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Die horizontalen Achse gibt die Helligkeitswerte von 0 (links) bis 255 (rechts) an. Je h\u00f6her der Wert auf der vertikalen Achse, desto mehr Pixel mit dieser Helligkeit gibt es im Bild. An diesem Histogramm sieht man, dass es keine Pixel gibt mit Helligkeit 0, der Gro\u00dfteil der Pixel hat Werte zwischen 30 und 150 (gesch\u00e4tzt), und ganz rechts sieht man noch viele Pixel mit sehr hohen Werten, viele davon mit 255. Wenn man Histogramme gew\u00f6hnt ist, sieht man gleich: Dieses Bild ist etwas \u00fcberbelichtet. So sieht es \u00fcbrigens aus:<\/p>\n

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Folgendes Histogramm sieht ausgeglichener aus:<\/p>\n

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Zugegeben, auch hier dr\u00e4ngen sich noch etliche Pixel an den linken und rechten R\u00e4ndern. Eigentlich sollten einige davon noch dunkler und andere noch heller sein, aber das geht nun mal nicht, weil der Helligkeitsumfang nur 256 betragen kann. Einige Stellen des Bildes (n\u00e4mlich die mit geringem Helligkeitswert) h\u00e4tten noch etwas mehr Belichtungszeit vertragen, anderen Stellen (n\u00e4mlich den mit hohem Helligkeitswert) h\u00e4tte eine k\u00fcrzere Belichtungszeit gut getan. So sieht das Bild aus:<\/p>\n

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Die Tatsache, dass es nur 256 Helligkeitswerte (auf Monitor, Drucker und allen dort darstellbaren Bildern) gibt, hei\u00dft LDR, low dynamic range<\/strong>. Der Film von analogen Kameras ist empfindlicher, er kann ein breiteres Helligkeitsspektrum abbilden, und das menschliche Auge kann noch weitaus mehr wahrnehmen.<\/p>\n

Bei den meisten Motiven ist das kein Problem. Aber wenn auf einem Bild ein gro\u00dfes Helligkeitsspektrum dargestellt werden soll, wenn sehr dunkle und sehr helle Stellen in einem Bild sind, dann muss man sich entscheiden: Entweder lange Belichtungszeit, so dass die dunklen Stellen detailliert zu sehen sind (und die hellen \u00fcberbelichtet):<\/p>\n

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Oder kurze Belichtungszeit, so dass man Details in hellen Stellen erkennen kann, die dunklen aber nicht mehr auszumachen sind:<\/p>\n

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Oder man erzeugt eine HDR-Aufnahme, high dynamic range<\/strong>. Dabei macht man drei bis f\u00fcnf Aufnahmen vom gleichen Motiv, mit Stativ, mit jeweils unterschiedlichen Belichtungszeiten. (Digitale Spiegelreflexkameras und manche Sucherkameras haben praktischerweise eine Automatik f\u00fcr diese Belichtungsreihe.) Ein geeignetes Programm erzeugt aus diesen einzelnden LDR-Aufnahmen ein HDR-Bild. Das ist ein Bild, bei dem der Helligkeitsbereich f\u00fcr die Pixel gr\u00f6\u00dfer als 256 ist.<\/p>\n

Diese HDR-Aufnahme kann man aber weder direkt auf dem Monitor anschauen noch ausdrucken, denn beide Ausgabeger\u00e4te k\u00f6nnen nur 256 Helligkeitswerte wiedergeben. In einem zweiten Schritt, dem tone mapping<\/em>, wird die HDR-Aufnahme wieder umgewandelt in ein RGB-Bild, zum Beispiel jpeg. Allerdings kann man dabei genauer festlegen, welche Art Pixel wie umgewandelt werden soll. Man kann sich das HDR-Bild ein bisschen wie ein Negativ vorstellen, von dem man auf verschiedene Art RGB-Abz\u00fcge machen kann. Es ist, als w\u00fcrde man den dunklen Ecken des Bilds eine l\u00e4ngere Belichtungszeit zukommen lassen als den helleren. <\/p>\n

Heraus kommt dann zum Beispiel das:<\/p>\n

\"toledo5\"<\/p>\n

HDR macht man schon seit einigen Jahren. Ich wollte eigentlich mit einem Blogbeitrag warten, bis ich selber ein gutes HDR-Bild vorzuweisen hatte. Aber ich habe noch immer keines (weil ich so selten in Sonne-Schatten-Kontraste komme, sollte \u00f6fter in Kirchen gehen) und das Jahr ist schon fast um.<\/p>\n

Hier einige Links, wer sich weiter informieren und Beispiele sehen m\u00f6chte:<\/p>\n