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Okt 28

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Unsere 3-Teilige HDRI Serie beginnt mit der Frage „Was genau ist HDRI eigentlich?“. Daniel Mechenbier erklärt im ersten Teil der Serie die Grundlagen der HDRI Technik. Dynamikumfang, Kontrastumfang, LDR, HDR …

Eine kurze Einleitung

Bevor ich loslege, möchte ich ersteinmal ein grundsätzliches Problem der digitalen Bildbearbeitung beschreiben. Dann fällt eventuell später das Begreifen der HDRI-Thematik etwas leichter.

Man muss sich bewusst machen, dass das menschliche Auge, im Zusammenspiel mit unserem Gehirn, eines der komplexesten werke ist, dass die Evolution hervorgebracht hat. Es ist in der Lage, einen Dynamikumfang oder Kontrastumfang von ca. 10.000.000:1 zu unterscheiden, was in etwa 10 Millionen verschiedenen Helligkeitswerten von hell nach dunkel entspricht. Der Dynamikumfang ist also der Bereich zwischen den hellsten und dunkelsten Stellen eines Bildes.

Ein ganz einfaches Beispiel:

Stellt euch an einem sonnigen Tag in etwa zwei Meter Abstand vor ein Fenster und schaut nach draussen. Ihr werdet merken, dass ihr sowohl Objekte im Raum, als auch Objekte draussen deutlich erkennen könnt.
Der Helligkeitsbereich dunkelster Stelle im Raum zu hellster Stelle draussen ist der Dynamikbereich den ihr in diesem Moment zu erfassen in der Lage seid.

Im alltäglichen Leben fallen uns solche “Kleinigkeiten” nicht mehr auf, weil wir von Kindesbeinen an daran gewöhnt sind. Trotzdem ist diese Fähigkeit, wenn man sie genauer Betrachtet, einen unglaubliche Leistung, die, wie so oft in der Natur, mit technischen Mitteln nur mit sehr, sehr großem Aufwand erreicht werden kann. Entsprechende Systeme befinden sich derzeit in der Entwicklung.

Sofern ihr eine Digitalkamera zur Hand habt, könnt ihr ja nun einmal versuchen, ein Bild zu knipsen das dem entspricht, was ihr eben gesehen habt: Details innen und gleichzeitig Details aussen.
Es wird euch sehr wahrscheinlich nicht gelingen. 🙂

Die Kamera wird sich für eins von beiden entscheiden müssen. Entweder muss sie das Bild soweit abdunkeln, dass man durchs Fenster schauen kann, dann erkennt man innen nichts mehr. Oder sie stellt den Innenbereich dar, was ein gnadenloses Überbelichten der Aussenszene zur Folge hat.

Um beides in ein Bild zu packen reicht schlicht der Dynamikumfang nicht aus. Je nach Modell stellen Digitalkameras pro Farbe (Rot, Grün, Blau) 255 Grauwerte, von weiss nach schwarz, hell nach dunkel, dar. Das entspricht etwa einem Dynamikumfang von 1000:1. Gegenüber den 10.000.000:1, die der Mensch unterscheiden kann, ist das natürlich lächerlich gering. Aktuelle LCD-Monitore schaffen einen Wert von 800:1 bis 1000:1. Ganz schlecht ist es um Druckerzeugnisse bestellt. Der Druck auf Hochglanzpapier erreicht einen Dynamikumfang von ca. 300:1…

Bild 1: Unterbelichtet
Aussenbereich ist gut erkennbar, dafür
“säuft” der Innenraum ab, da er viel zu
dunkel ist. Details sind so gut wie nicht
erkennbar.
Bild 2: Normal belichtet
Aussenbereich überstrahlt, dafür innen
alle Details, zum Beispiel der Pflanze,
erkennbar.
Bild 3: Überbelichtet
Der Aussenbereich ist so stark überbelichtet,
dass der Fensterrahmen fast
vollständig “weggebrannt” und nicht
mehr erkennbar ist.









Bild 4: Fertiges HDR-Bild
Durch das Mischen der drei obenstehenden Bilder
entsteht ein HDR-Bild mit neuem Kontrastumfang,
indem sowohl helle als auch dunkle Bereiche erkennbar
sind. Dieses Bild entspricht unserem Sehverhalten
deutlich besser.

 

Und hier beginnt das oben angesprochene Problem der digitalen Bildbearbeitung. “Out of the box” gibt es bisher für den privaten Gebrauch keine Möglichkeit Bilder zu erstellen oder darzustellen, die dem menschlichen Sehen entsprechen. Wir müssen uns, was den Dynamikbereich der Bilder angeht, mit minderwertiger Qualität zufrieden geben.
Oder wir behelfen uns eines eigentlich recht simplen Tricks. Und hier kommen HDRI-Bilder ins Spiel!

HDRI – was ist das eigentlich?…

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