User:Taxiarchos228/HDR

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Aufgrund von vielen Bitten und Anfragen, ob ich nicht mal eine Art Anleitung zum Erstellen von HDR-Bildern machen könne, möchte ich hier einige Punkte zusammentragen, die mir zu diesem Thema wichtig erscheinen. Ziel dieser Anleitung ist es, Fotografen, die sich bisher noch nicht so richtig an das Thema getraut haben, die ersten Schritte zu ihrem eigenen HDR-Bild zu erleichtern.

Einführung[edit]

Motivation für HDR-Bilder[edit]

Vielmals heißt es, dass HDR-Bilder künstlicher seien als konventionelle Bilder, aber stimmt das auch? Tatsache ist, dass das menschliche Auge von Natur aus eine enorme Bandbreite bei der Adaption der unterschiedlichsten Lichtverhältnisse hat. Vom spärlichen Licht einer Nacht mit wenig Licht bis zur grellen Mittagssonne vermag das Auge ein Verhältnis von 100.000.000:1 abzudecken. Eine handelsübliche Spiegelreflexkamera schafft dagegen im Vergleich etwa ein Verhältnis von 100:1. Mit einem HDR-Bild versucht mal also lediglich das technische Unvermögen der Kamera durch ein spezielles Verfahren auszugleichen und es dem Seheindruck des menschlichen Auge anzunähern.

Warum wirken HDR-Bilder trotzdem auf einige künstlich?[edit]

Beispiel für ein eher künstlich wirkendes HDR-Bild durch Tone Mapping hergestellt

Zum einen liegt es möglicherweise an der bis heute immer noch nicht sonderlich oft gebrauchten Technik und der Tatsache, dass derartige Bilder vielleicht auch noch ungewöhnlich wirken. Zum anderen wird der Effekt aber auch oftmals übertrieben und die Gratwanderung zwischen dem bloßen Ausgleich des fehlenden Dynamikumfangs und der künstlerischen Verfremdung ist manchmal nicht einfach. Damit wirken manche Bilder wie surreale Gemälde oder die Szenerie wie mit einem „Röntgenblick“ betrachtet. Ob ein HDR künstlich wirkt, hängt vor allem von verwendeten Algorithmus ab.

Etwas Theorie[edit]

Die Lichtmenge eines Objektivs wird durch die Blende und die Verschlusszeit festgelegt. Mit Hilfe dieser beiden Größen kann man den Begriff der Belichtungsstufen oder des Lichtwerts (LW) festlegen. Dabei wird eine Belichtung von 0 LW als Belichtung von 1 Sekunde bei Blende f/1.0 festgelegt. Der Lichtwert von 0 LW kann beispielsweise auch durch die Kombination von der Belichtungszeit 2 Sekunden und der Blende f/1:1,4 erreicht werden; denn die Halbierung der Lichtmenge durch das Objektiv bewirkt eine Verdopplung der Belichtungszeit. Die heutigen digitalen Spiegelreflexkameras bieten häufig Korrekturfunktionen des Lichtwertes an. Im englischen wird der Lichtwert als exposure value (EV) bezeichnet. Das Kontrastverhältnis (KV) zum zugehörigen LW ist seine 2er-Potenz:

2^{LW}=KV

12 Lichtwerte entsprechen daher einem Kontrastverhältnis von etwa 4000:1, da 2^{12}=4096.

Prinzip der HDR-Bilder[edit]

Die Erstellung von HDR-Bildern funktionieren prinzipiell so, dass man ein und dieselbe Szenerie durch verschiedene Belichtungsreihen einfängt und sie später so zusammenfügt, dass das Gesamtbild die extrem unterbelichteten und die extrem überbelichteten Bildteile in ein Bild derart zusammenfügt, dass sie ausgewogen wirkt und dem natürlichen Seheindruck entspricht. Dabei sollte man darauf achten, dass die sehr hellen Bildpartien derart unterbelichtet sind, dass sie konturiert erscheinen und die dunklen Partien beim Überbelichten schön ausgeleuchtet sind.

Galerie[edit]

Eine kleine Auswahl meiner HDR-Bilder:

Praxis[edit]

Technische Voraussetzungen für HDR[edit]

Grundvoraussetzung ist eine Kamera, bei der man verschiedene Belichtungsstufen oder Belichtungsreihen einstellen kann. Das muss nicht zwangsläufig eine Spiegelreflexkamera sein. Ebenfalls wichtig ist ein stabiles Dreibeinstativ. Sehr einfache und leichte Stative mögen bei Windstille ausreichen, bei leichtem Wind sind sie hingegen oft schon untauglich. Die Belichtungsreihen müssen pixelgenau aufeinander liegen, sonst ergeben sich unschöne Überlagerungen und können das ganze HDR-Bild zunichte machen. Bei Tag kann man bei ruhiger Hand und einer Kamera bei sehr schneller Serienbildfunktion zur Not auch mal Freihand versuchen, eine brauchbare Belichtungsreihe hinzukriegen. Dazu ist es empfehlenswert, sich an einer Wand oder Mauer anzulehnen. Aber eine wirkliche Alternative zum Stativ ist es nicht, selbst wenn die Kamera oder das Objektiv einen Verwacklungsschutz hat.

Wahl des Motivs[edit]

Grundsätzlich eignen sich Tag- und Nachtaufnahmen für HDR-Aufnahmen. Naturgemäß wird für Bilder bei Nacht oder Dämmerung diese Technik häufiger eingesetzt. Klassische Anwendungen sind:

  • Gegenlichtsituationen mit Objekten, die entsprechenden Schatten werfen
  • Dämmerung/ Blaue Stunde
  • Schlecht ausgeleuchtete Innenräume mit externen und/ oder unterschiedlichen, inhomogenen Lichtquellen wie z.B. Tageslicht, das durch Fenster hindurchscheint

Was eignet sich für HDR-Aufnahmen nicht?[edit]

Generell muss das Motiv unbeweglich sein. Straßenverkehr oder Passanten stören die Belichtungsreihe und sollten, wenn überhaupt, nur im Hintergrund eines Motives vorkommen. „Geister“ sind beim späteren Verschmelzen der Einzelbilder in solchen Fällen vorprogrammiert.

Zu vermeiden sind:

  • Straßenverkehr oder Passanten
  • starke Bewegungen von fließenden Gewässern
  • windige Wettersituationen lassen Bäume und auch Wolken stark bewegen

Beispiel für die Erstellung eines HDR[edit]

Herstellung der Einzelbilder[edit]

Hier möchte ich Schritt für Schritt die Erzeugung eines HDR-Bildes erklären. Nachdem man sich ein hübsches Plätzchen zum Fotografieren ausgesucht hat, könnte eine Belichtungsreihe von drei Bildern z.B. so aussehen:

Bild A: 15 Sekunden Belichtung
Bild B: 4 Sekunden Belichtung
Bild C: 1 Sekunde Belichtung

Man wählt den Zeitautomatik-Modus, so dass die Blende und damit die Schärfentiefe konstant bleibt. Die genauen Einstellungen der Bilder sind über die EXIF-Datei nachzulesen. Für eine größtmögliche Schärfe mit geringem Rauschen ist bei Nacht- oder Dämmerungsaufnahmen eine möglichst niedrige ISO-Zahl zu empfehlen. Damit steigt logischerweise die Belichtungszeit, was aber kein Problem ist, wenn man ohnehin mit Stativ unterwegs ist. Fernauslöser sind eine Erleichterung. Wer aber vorsichtig hantiert braucht bei regulären HDR-Bildern dieses Zusatzgerät nicht wirklich.

Das wichtigste beim Ausgangsmaterial ist dabei eine gute Bandbreite im Dynamikumfang. Das bedeutet, dass die dunkelsten Bildbereiche durch eine lange Belichtung (Bild A) möglichst hell und deutlich sichtbar erstrahlen. Damit wirken die sehr hellen Bereiche natürlich deutlich überstrahlt, wie z.B. die grüne Leuchtreklame am Hochhaus des Brookfield Place. Mit Bild C versucht man das soweit wie möglich zu kompensieren. Die Leuchtreklame erscheint zwar auch hier mit 1 Sekunde Belichtung überstrahlt, da aber in diesem Fall der Punkt sehr weit weg liegt würde auch eine noch kürzere Belichtung diesen Punkt nicht stärker konturieren. Das sind allerdings Punkte, die man eben vor Ort herausfinden und anschließend am Display seiner Kamera prüfen muss. Bild B sollte ein guter Mittelweg beider Extreme sein und im Notfall auch als eigenständiges Bild ordentlich aussehen. In der Regel belichte ich es lieber unter als über, um bei der Nachbearbeitung mehr Reserven der Bildinformationen zu haben.

Man kann die Anzahl der Einzelbilder zwar auch erhöhen, manche machen sogar fünf Einzelbilder, allerdings habe ich persönlich selbst mit sieben Einzelbildern experimentiert und dabei keine wirklichen Verbesserungen gegenüber einer Belichtungsreihe mit „nur“ drei Bildern gemacht. Ich empfehle daher: drei Bilder reichen, wenn sie gut geschossen sind.

Fusionssoftware[edit]

Es gibt auf dem Softwaremarkt eine Reihe kommerzieller Programme, die entweder als Einzelprogramm oder als Ergänzung zu Bildverarbeitungsprogrammen vertrieben werden. Einige kommerzielle Programme kann man sich teilweise zu Testzwecken herunterladen und ausprobieren. Ein Programm, was bisher meine Wünsche sehr zufriedenstellend erfüllt, ist sogar völlig legal kostenlos nutzbar, da es als Freeware angeboten wird. Es heißt tufuse und ist hier erhältlich. Ein großer Vorteil dieses Programms basiert auf seinem ausgeklügelten Algorithmus, welcher die Bilder für meine Begriffe sehr realitätsnah ineinander verschmelzen lässt. Bei vielen kommerziellen Programmen war ich manchmal regelrecht enttäuscht, wie künstlich die Ergebnisse wirken.

Leider hat dieses Programm auch einen Nachteil und das ist die Bedienung. Dieses Programm lässt sich ausschließlich über die Kommandozeile einer Shell steuern. Es gibt zwar eine GUI für das Programm, allerdings habe ich das vor Jahren ausprobiert und da funktionierte es leider nicht. Vielleicht gibt es inzwischen eine funktionierende GUI, allerdings habe ich mich inzwischen an die Kommandozeileneingabe derart gewöhnt, dass ich diesen Nachteil persönlich als gar nicht mehr so gravierend einstufe. Aber genau aus diesem Grund, weil eben die Bedienung etwas schwierig ist, werde ich darauf noch genauer eingehen.

Warning Wichtig: Sämtliche Bearbeitungsschritte, die man mit dem Bild noch vor hat (z.B. stürzende Linien beseitigen, drehen, etc.) sind erst nach der Fusion durchzuführen, da sonst nicht gewährleistet ist, dass die Bilder nach den Bearbeitungsschritten noch exakt aufeinander passen. Einzige Ausnahme: Skalierung um den selben Faktor ist möglich, sollte aber nach Möglichkeit auch erst zum Schluss geändert werden.

Vorgehen mit tufuse

Nach dem Herunterladen entpackt man das Programm auf der Festplatte seines Rechners (z.B. auf C:/Programme/tufuse). Um mit dem Programm zu arbeiten, öffnet man die Commandshell. In Windows XP findet man diese unter Zubehör/Eingabeaufforderung. Wenn man das Programm häufiger nutzt, erleichtert eine Verlinkung auf dem Desktop fortan die Benutzung. Dann wechselt man vom Hauptverzeichnis in das Pfadverzeichnis, indem man cd Programme/tufuse eintippt.

Fusion aus der Belichtungsreihe Bild A, Bild B und Bild C über den nachstehenden Befehl

Die Ausgangsbilder, die das Programm fusionieren soll, müssen sich in diesem Verzeichnis befinden. Zum Ausprobieren kann man z.B. meine Belichtungsreihe herunterladen und diese Schritte ausprobieren.

Beispiel: Der Befehl

tufuse -o Ergebnis.jpg -a 16 --compression NONE -f -l 9 *.jpg

liefert die Datei Ergebnis.jpg

die so aussieht (siehe Bild rechts), wenn man die obige Belichtungsreihe als Ausgangsbasis zugrunde legt.

Logik und Syntax des Programmbefehls

Der Programmstart über den Befehl tufuse benötigt als Mindesteingabe die Dateien der Belichtungsreihe und die Ausgabedatei.

Das heißt, dass man dem Befehl erst durch den Zusatz *.jpg mitteilt, dass es sämtliche JPG-Dateien als Grundlage für die Fusion nehmen soll. Alternativ kann man die Dateinamen auch einzeln (ohne Komma getrennt) aufzählen. Da das Programm noch eine Ausgabedatei generieren muss, ist als zwingende Ausgabeoption -o <Dateiname> anzufügen. Der Befehl, um eine Belichtungsreihe mit den Dateien Bild1.jpg Bild2.jpg Bild3.jpg in eine Datei zu fusionieren, die Ergebnis.jpg lauten soll, ist damit: tufuse -o Ergebnis.jpg Bild1.jpg Bild2.jpg Bild3.jpg

Als Dateiformat ist im Wesentlichen nur JPG und TIFF möglich.

Optionen

Zwischen Ausgabedatei und Eingabedateie(n) lassen sich eine Reihe von Optionen angeben, welche die Berechnung beeinflussen.

Befehl Bedeutung
-a n n = 8 oder 16, Berechnungstiefe des Bildes, empfehlenswert ist die höchst mögliche Farbtiefe.
--compression x Art der Kompression x = LZW, DEFLATE oder NONE (Standard)
-l n Parameter, der den Übergang zwischen hellen und dunklen Partien und den Lichthof beeinflusst. Hier muss man experimentieren, welche Zahl die besten Ergebnisse liefert.
-p n n = 1 oder 2 (Standard), gibt die Anzahl der Fusionsiterationen ein. Ich würde es immer auf den Standardwert belassen.
-b n Erstellt zur vorgegebenen Schrittweite n eine Art Auto-Bracketing, ein "+" oder ein "-" führt dazu, dass entweder eine hellere oder dunklere Version des Ausgangsbildes erzeugt wird (halte diese Option persönlich nicht für sehr brauchbar)
-w Für die Angleichung an den Bildrändern bei 360°-Rundumsichten, für die genauere Verwendung die Online-Doku konsultieren
-h Hilfefunktion

Photoshop[edit]

Adobe Photoshop konnte in den Versionen bis CS4 zwar HDR erstellen, dies war jedoch sehr unbefriedigend, schlecht zu handhaben und eigentlich unbrauchbar. Bilder waren in der Vorschau knallig bunt, das Endergebnis dann aber mausgrau (oder auch umgekehrt). Kleinste Änderungen an den nicht sehr sensiblen Reglern brachten sehr starke Änderungen. Man musste sehr viel experimentieren, weil die Vorschau völlig falsche Bilder lieferte. Ernsthaftes Arbeiten war mit dieser Software nicht möglich.

Mit CS5 kam ein neues HDR-Modul, welches intuitiv bedienbar ist, viele Einstellmöglichkeiten bietet und durchweg sehr gute Ergebnisse liefert. Die Verwendung eines Stativs ist bei Photoshop nicht erforderlich, die Einzelaufnahmen müssen nicht genau deckungsgleich sein. Siehe → Kurzanleitung auf Wikiversity

Luminance HDR[edit]

Luminance HDR (ehemalig Qtpfsgui) ist eine kompakte grafische Oberfläche mit der man sowohl unter Windows, Linux und Mac OS X arbeiten kann. Bilder können damit sowohl fusioniert als auch getonemapt werden. Ebenfalls sind diverse Möglichkeiten zur Korrektur vorhanden. Als Eingabeformate werden JPEG, PNG, PPM, PBM und TIFF (8 bit) unterstützt. Mögliche Ausgabeformate sind OpenEXR (EXR), Radiance RGBE (HDR), TIFF (16bit, 32bit float und LogLuv), Rawformate und PFS (eigenes natives Format).

Typische Fehler und Tipps[edit]

Beispiel für eine schlechte Bildfusion wegen extremen Kontrastunterschieden bei fehlendem Übergang ergeben einen Halo-Effekt

Das Bild rechts zeigt einen typischen Fehler, der oft bei Tagaufnahmen von HDR-Bildern gemacht wird: der Kontrastunterschied wird so groß gewählt, dass an den Hell-Dunkel-Übergängen unschöne und unrealistische Farbsäume entstehen. Dieser Fehler kann dadurch vermieden werden, dass man an die Helligkeits-Extrema der Ausgangsbilder minimiert, d.h. der Unterschied zwischen dem hellsten und dunkelsten Bild nicht so groß wählt. Dieser Fehler tritt bei Nachtaufnahmen weniger oft auf bzw. fällt nicht so stark ins Gewicht.

Generell steigert man die Qualität von HDR-Bildern, wenn man auf folgende Punkte achtet:

  • Absolut verwacklungslose (stabiles Stativ, eventuell mit Spiegelvorauslösung arbeiten), richtig fokussierte Bilder. Manchmal empfiehlt es sich, von der automatischen Fokussierung auf die manuelle umzuschalten wenn die Lichtverhältnisse den Automatikmodus "irritieren".
  • Absolut deckungsgleiche Bilder der Belichtungsreihe.
  • Die größtmögliche Helligkeitsunterschied bedeutet nicht immer ein besseres Bild. Tendenziell gilt: je heller eine Umgebung (z.B. bei Tag), desto geringer sollte der Helligkeitsunterschied ausfallen. Ausnahmen können hier Gegenlichtaufnahmen sein. Oftmals muss hier experimentiert werden und schlussendlich gelingt das auch erst nach einiger Erfahrung. Deswegen ist es auch gut wenn man als Unerfahrener am Anfang eine ausreichende Bandbreite an unterschiedlichen Belichtungen vornimmt.
  • Die Zahl der Einzelaufnahmen beeinflusst ein HDR kaum, sogar eine Reihe aus nur zwei Belichtungen kann sehr gute Ergebnisse zutage fördern
  • Eine Erleichterung für HDR ist es wenn man die Aufnahmen im RAW-Format anfertigt. Zum einen lassen nur diese sich in der Helligkeit regulieren, zum anderen kann man genau deswegen aus nur einem RAW eine Belichtungsreihe herstellen. Das ist dann hilfreich wenn man beispielsweise nicht ein Stativ einsetzen konnte.

Weblinks[edit]