HDR - DRI

[AndreasB]

Mal eine Frage an die entsprechenden EBV-Experten:

Habt Ihr Euch auch mal mit der HDR-Aufnahmetechnik ("High-Dynamic-Range-Technologie") befasst und wo liegen da eigentlich die Unterschiede zum wohlbekannten DRI ?
Liest sich für mich ganz laienhaft ganz ähnlich wie DRI: bei Motiven mit starken Hellihkeitskontrasten, bei denen eine korrekte Belichtung der Lichter und Tiefen mit einem Bild nicht möglich st, werden meherer Aufnahmen vom Stativ mit verschiedenen Belichtungseinstellungen (Belichtungsreihe) gemacht und die Aufnahmen dann in Photoshop als Ebenen kombiniert, so dass man ein einziges Bild bekommt, in dem sowohl die hellen Lichter, als auch die dunklen Tiefen richtig belichtet erscheinen.
Das ist soweit doch scheinbar bei DRI und HDR ziemlich gleich, oder?
Aber bei HDR halt mit 32 bit und bei DRI nicht? Oder wie?

Andreas

 

[Sebastian W.]

http://de.wikipedia.org/wiki/Dynamic_Range_Increase

Nach meinem Verstandnis beschreiben "HDR" im Photoshop und "DRI" im Bereich der digitalen Fotografie die gleiche Technik.

 

[AndreasB]

Danke schon mal für die erse Antwort.
Durch Deine Quelle angeregt, habe ich da auch nach HDR gesucht und vielleicht einen Unterschied gefunden:
Zum einen kommt HDR wohl mehr aus dem 3D-Grafikbereich, zum anderen wird bei HDR wohl ein größerer Farbraum verwendet, und zwar für jeden der 4 Farbkanäle (rot, grün, gelb und Alpha/Transparenz) 32 bit, also insgesamt 128 bit zur Verfügung stehen.
Wenn ich das richtig gelesen und verstanden habe ........
Bei DRI ist es weniger?

Andreas

 

[Sebastian W.]

DRI bedeutet in Bezug auf digitale Fotografie die Erweiterung des Dynamikbereiches mit dem Ziel, Kontraste einzufangen, dir über den Dynamikbereich des Sensors hinaus gehen.

Ein Sensor X kann einen Dynamikbereich Y von n-Blendenstufen abdecken.

Der interessante Dynamikbereich einer Szene kann größer sein als Y.
Man fotografiere deckungsgleich mit verschiedenen Belichtungszeiten. Dadurch wird der Dynamikbereich Y mehrfach (mit Überschneidung) auf den tatsächlichen Dynamikbereich gelegt und zeitlich verschoben je ein Teilbereich des gesamten Dynamikbereiches eingefangen.

Anschließend werden die Teilbereiche miteinander verrechnet. Das Ergebnis ist ein vergrößerter Dynamikbereich.

Um diesen Dynamikbereich auszudrücken, sind mehr Bits erforderlich, als es für den Bereich Y erforderlich wäre. Wie viele Bits das sind, ist nicht fest definiert. Praktischerweise wählt man eine Größe, die
a) ausreichend groß ist, um den erweiterten Dynamikbreich abzudecken
b) von aktuellen Computern leicht gehandhabt werden kann.

In Frage kämen Fließkommazahlen (80Bit+) oder 32-Bit-Festkomma-Zahlen pro Kanal wie im Photoshop.

Das entspräche 32-Bit mal drei gleich 96-Bit bei RGB oder 32-Bit mal vier gleich 128-Bit bei CMYK.
Einen Alphakanal gibt es nicht, da Transparenz nicht definiert ist.

Das Ergebnis von DRI (=Dynamic Range Increase = Erweiterung des Dynamikbereiches) ist HDR (=High Dynamic Range = großer Dynamikbereich).


Mit dem HDR (=High Dynamic Range Rendering) aus dem 3d-Grafik/Spiele-Bereich hat das wenig zu tun. Hier wird mit RGBA-Daten mit großem Dynamikbereich gerendert (RGBA, je 32-Bit). Ich nehme an, das Ziel ist es, Rundungsfehler bis in den vernachlässigbaren Bereich zu minimieren und insbesondere, einen Anreiz für den Kauf neuer Grafikkarten zu schaffen.

 

[AndreasB]

Was DRI ist, habe ich gleube ich schon auch so verstanden.
Aber dass eben auch HDR nicht nur, wie Du vermutest, im 3D_Grafikbereich eingesetzt wird, sondern jetzt auch im Foto-Bereich, ist mir halt neu.
Ich bin nur darauf gekommen, weil ich über das Buchkonzept eines Autors gestolpert bin, der darin diese neuere Anwendung des HDR auf den Fotobereich aufzeigen, erklären und mit vielen Bildbeispielen zeigen will.
Nur hatte ich dabei eben nicht den konkreten Unterschied zu DRI so ganz verstanden.
Höchstens eventuell so, dass die Qualität bei HDR wohl viel besser sein soll?
Er schreibt jedenfalls, dass HDR mit der Version CS2 von Photoshop Einzug in die Standard-Bildbearbeitung gehalten habe.
Mal sehen, was ich da noch mehr rausbringe ..........

Andreas

 

[scorpio]

Er schreibt jedenfalls, dass HDR mit der Version CS2 von Photoshop Einzug in die Standard-Bildbearbeitung gehalten habe.
Mal sehen, was ich da noch mehr rausbringe ..........

es ist schon so, wie du am anfang vermutet hast. hdr ist im grunde nichts anderes als das ergebnis eines dri-prozesses mit 32 bit.

aus der ps cs2-hilfe:

"About High Dynamic Range images
The dynamic range (ratio between dark and bright regions) in the visible world far exceeds the range of human vision and of images that are printed or displayed on a monitor. But whereas human eyes can adapt to very different brightness levels, most cameras and computer monitors can capture and reproduce only a fixed dynamic range. Photographers, motion picture artists, and others working with digital images must be selective about what?s important in a scene because they are working with a limited dynamic range.
High Dynamic Range (HDR) images open up a world of possibilities because they can represent the entire dynamic range of the visible world. Because all the luminance values in a real-world scene are represented proportionately and stored in an HDR image, adjusting the exposure of an HDR image is like adjusting the exposure when photographing a scene in the real world. This capability lets you create blurs and other real-world lighting effects that look realistic. Currently, HDR images are used mostly in motion pictures, special effects, 3D work, and some high-end photography.

In Photoshop, the luminance values of an HDR image are stored using a floating-point numeric representation that?s 32 bits long (32‑bits-per-channel). The luminance values in an HDR image are directly related to the amount of light in a scene. This is not so with (non-floating point) 16‑bits-per-channel and 8‑bits-per-channel image files, which can store luminance values only from black to paper white; this represents an extremely small segment of the dynamic range in the real world.
You can create an HDR image using multiple photographs, each captured at a different exposure. In Photoshop, the Merge To HDR command lets you create HDR images from multiple photographs. Because an HDR image contains brightness levels that far exceed the display capabilities of a standard 24‑bit monitor or the range of tones in a printed image, Photoshop lets you adjust the preview of the HDR image so it can be viewed on a computer monitor. Some Photoshop tools, adjustments, and filters can be used with HDR images. If you need to print the image or use Photoshop tools and filters that don?t work with HDR images, you can convert the HDR image to an 8‑ or 16‑bits-per-channel image."


scott kelby schreibt dazu übrigens in seinem neusten ps cs2 buch:

"While Photoshop CS2 is the first version to compile High Dynamic Range (HDR) 32-bit images, you kind of have to think of this as more of a 'technology preview' than of a tool that will get a lot of use (at this point anyway), because thus far there are no monitors that can truly display HDR images or printers that can print the range of colors they possess, but there will be one day (and we'll all fly around with jet packs, too)."

 

[Gast_7865]

Und nun noch einmal in Deutsch:

Der dynamische Bereich (das Verhältnis zwischen dunklen und hellen Bereichen) in der Realität übersteigt bei weitem den für das menschliche Auge sichtbaren Bereich und den von gedruckten oder auf Monitoren angezeigten Bildern. Während sich aber das menschliche Auge an viele unterschiedliche Helligkeitsstufen anpassen kann, können die meisten Kameras und Monitore nur einen festgelegten dynamischen Bereich erfassen und reproduzieren. Fotografen, Filmkünstler und andere Personen, die digitale Bilder verwenden, müssen entscheiden, was in einer Szene wichtig ist, da sie mit einem eingeschränkten dynamischen Bereich arbeiten.
Bilder mit hohem dynamischen Bereich (HDR-Bilder) eröffnen ganz neue Möglichkeiten, da sie den gesamten dynamischen Bereich der sichtbaren Welt abbilden können. Da in einem HDR-Bild alle Luminanzwerte einer realen Szene proportional dargestellt werden, hat eine Änderung der Belichtung bei HDR-Bildern denselben Effekt wie das Ändern der Belichtung beim Fotografieren. Dadurch können Sie Unschärfen und andere reale Beleuchtungseffekte naturgetreu darstellen. Derzeit werden HDR-Bilder hauptsächlich für Kinofilme, Spezialeffekte, 3D-Grafiken und in manchen Bereichen der professionellen Fotografie eingesetzt.

In Photoshop werden die Luminanzwerte von HDR-Bildern als Gleitkommazahl mit einer Länge von 32 Bit gespeichert (32 Bit pro Kanal). Die Luminanzwerte in HDR-Bildern stehen direkt in Zusammenhang mit der Lichtmenge in einer Szene. Dies ist bei Bildern mit 8 und 16 Bit pro Kanal (Nicht-Gleitkomma-Dateien) nicht der Fall, in denen Luminanzwerte nur von Schwarz bis Papierweiß gespeichert werden. Dadurch ist nur ein extrem kleiner Abschnitt des dynamischen Bereichs der Realität abgedeckt.
Sie können HDR-Bilder mithilfe mehrerer Fotos erstellen, die mit unterschiedlicher Belichtung aufgenommen wurden. In Photoshop lassen sich mit dem Befehl ?Zu HDR zusammenfügen? HDR-Bilder aus mehreren Fotos erstellen. Da HDR-Bilder Helligkeitswerte enthalten, die weit über die Möglichkeiten eines standardmäßigen 24-Bit-Monitors oder den Tonwertbereich eines gedruckten Bildes hinausgehen, können Sie in Photoshop die Vorschau von HDR-Bildern bearbeiten, sodass diese auf einem Monitor angezeigt werden können. Es ist möglich, einige Werkzeuge, Korrekturen und Filter in Photoshop auf HDR-Bilder anzuwenden. Wenn Sie das Bild drucken oder Photoshop-Werkzeuge und -Filter verwenden müssen, die mit HDR-Bildern nicht funktionieren, können Sie das HDR-Bild in ein Bild mit 8 oder 16 Bit pro Kanal konvertieren.

LG Thomas

 

[AndreasB]

Also ist HDR auf die Fotografie angewandt, nichts anderes, als eine verbesserte DRI-Methode, mit einem größeren Tonwertumfang, der aber die darstellungsmöglickeiten heutiger Monitore und Druckerausgaben übersteigt und daher in der heutigen Praxis keine wesentlichen Vorteile gegenüber herkömmlichem DRI hat ... ?

Andreas

 

[scorpio]

Also ist HDR auf die Fotografie angewandt, nichts anderes, als eine verbesserte DRI-Methode, mit einem größeren Tonwertumfang, der aber die darstellungsmöglickeiten heutiger Monitore und Druckerausgaben übersteigt und daher in der heutigen Praxis keine wesentlichen Vorteile gegenüber herkömmlichem DRI hat ... ?

Andreas

jepp.
wobei ich ich Sebastian W. beipflichten möchte. dri ist die methode, hdr das ergebnis

 

[CaBu]

Nun frage ich mich nach all den Erklärungen, worin der Sinn dieser Sache sein soll.

Man spricht oben von einem Dynamikrange, der weder auf Papier noch auf Monitoren dargestellt werden kann. Wo ist da der Sinn, und auf was für Medien soll ich denn das bearbeiten, bzw. darstellen, wenn es gar nicht gesehen/dargestellt werden kann?

 

[AndreasB]

Nun frage ich mich nach all den Erklärungen, worin der Sinn dieser Sache sein soll.

Man spricht oben von einem Dynamikrange, der weder auf Papier noch auf Monitoren dargestellt werden kann. Wo ist da der Sinn, und auf was für Medien soll ich denn das bearbeiten, bzw. darstellen, wenn es gar nicht gesehen/dargestellt werden kann?

Du hasts genau erfasst - das frage ich mich eben auch.

Andreas

 

[scorpio]

Du hasts genau erfasst - das frage ich mich eben auch.

Andreas

wozu steigt der mensch auf hohe berge? weil er's kann

 

[CaBu]

 

[slm]

http://www.digitalkamera.de/Tip/22/25.htm da sieht man gut was es bringt

 

[scorpio]

http://www.digitalkamera.de/Tip/22/25.htm da sieht man gut was es bringt

sicherlich nicht

 

[Mi67]

Nun frage ich mich nach all den Erklärungen, worin der Sinn dieser Sache sein soll.
Man spricht oben von einem Dynamikrange, der weder auf Papier noch auf Monitoren dargestellt werden kann. Wo ist da der Sinn, und auf was für Medien soll ich denn das bearbeiten, bzw. darstellen, wenn es gar nicht gesehen/dargestellt werden kann?

Wieso? Das günstige Resultat eines DRI mit entspr. Dynamikkompression ist ja sicherlich klar und hier nicht Gegenstand der Diskussion. Ein HDR-Datensatz kann sicherlich nicht in seinem mathematischen Kontrastumfang durch normale Ausgabemedien dargestellt werden, aber er dient dennoch als ein Datenformat, welches den durch DRI gesteigerten Dynamikumfang einfach mal halten bzw. speichern kann (was in den allermeisten Fällen mit einem 16-bit-Farbtiefe RGB-TIFF auch ginge). Machst Du DRI mit JPEG-Ausgabeformat, so entsteht möglicherweise ein Datenformat, welches nach weiteren Tonwertkorrekturen dann rasch Tonwert-Abrisse zeigen kann und daher nicht die volle Nachbearbeitungs-Möglichkeiten erhält. Mit einem Datenformat höherer Farbtiefe (16-bit-TIFF oder HDR) behält man einfach nach der ganzen DRI-Rechnerei die komplette gesteigerte Dynamik für evtl. weitere Bearbeitungsschritte bei. Nichts Weltbewegendes, aber immerhin ein gewisser Vorteil gegenüber einem geJPEGgten DRI-Bild. In meinen Augen ist das HDR-Format so etwas wie ein RAW-Format der DRI-Rechnerei: ein Format, welches den gesteigerten Dynamikumfang erst mal konservieren kann.

 

[Gast_7865]

Nun frage ich mich nach all den Erklärungen, worin der Sinn dieser Sache sein soll.

Man spricht oben von einem Dynamikrange, der weder auf Papier noch auf Monitoren dargestellt werden kann. Wo ist da der Sinn, und auf was für Medien soll ich denn das bearbeiten, bzw. darstellen, wenn es gar nicht gesehen/dargestellt werden kann?

Ein HDR (32 Bit) alleine macht tatsächlich zunächst kein direkten "Sinn", da es in der Helligkeitsweite nicht darstellbar ist.
Aber jetzt kommt der Clou an der Sache: Wenn nun die HDRs in 16 oder 8 Bit/Kanal umgesetzt werden, dann können die Helligkeitsbereiche (der Ausschnitt) relativ frei bestimmt werden. Dies kann man bei der Umsetzung über eine Art Gradationskurve steuern. Man nehme etwas Schatten, mache den etwas heller, dann nimmt man die Mitteltöne und danach die Lichter, deren Spitzen man etwas abdunkelt. Das Ergebnis ist zwar nach wie vor ein 8 Bit-Bild aber mit einem SCHEINBAREN Tonwertumfang der deutlich größer ist. Das ist das gleiche Prinzip, was hinter dem DRI steht. Und das ist das gleiche, was unser Auge macht, in dem es sich auf unterschiedliche Helligkeiten einstellt (Adaption).

LG Thomas

 

[Mi67]

Ein HDR (32 Bit) alleine macht tatsächlich zunächst kein direkten "Sinn", da es in der Helligkeitsweite nicht darstellbar ist.
Aber jetzt kommt der Clou an der Sache: Wenn nun die HDRs in 16 oder 8 Bit/Kanal umgesetzt werden, dann können die Helligkeitsbereiche (der Ausschnitt) relativ frei bestimmt werden. Dies kann man bei der Umsetzung über eine Art Gradationskurve steuern.

Sehr schön und anschaulich ausgedrückt! Ebenso sehe ich es auch.

Zudem: mit einer Farb- bzw. Helligkeitstiefe von 32 bit erschlägt das HDR einen weiteren Punkt relativ elegant: es bildet alle natürlich vorkommenden Helligkeitswerte ab, die unser Auge einschliesslich aller Adaptationsvorgänge bildhaft wahrnehmen kann: ca. 9,5 Zehnerpotenzen (von ca. 10 Nanolambert bis ca. 30 Lambert). Ein Datenformat in HDR kann also eine Szene speichern, in der im hellsten Mittagslicht z.B. eine Szenerie mit schneebedeckten Bergen und einer Tunneleinfahrt abgebildet ist. Man kann nun "virtuell" in das Tunnel hineinmarschieren, die Adaptation am Computer durch veränderte Gradationskurven imitieren lassen - und sieht dann im schwach erleuchteten Tunnel immer noch gut die Strukturen.

In der Fotografie macht dennoch IMO nur ein solches Datenformat Sinn, welches man noch mit halbwegs sauberen Daten befüttern kann. Eine Abbildung mit Kontrasten von mehr als 1000-fach ist nämlich nicht nur für den Sensor schwer zu knacken (dies könnte man noch per Belichtungsreihe ausbügeln), sondern die Optik bringt durch ihr Streulichtverhalten einen Datensatz mit solch hoher Dynamik nie zuwege. Ein sauber befütterter 16-bit-Datensatz, der einen Kontrast von knapp 1:100.000 auch von Seiten der Optik fordert, ist dabei schon aller Ehren wert!

 

[Hoogo]

Also wenn ich das Marketing-Bla weglasse habe ich das so verstanden:

-Eine normale Bilddatei kann alles von tiefster Dunkelheit bis zur strahlendsten Sonne abbilden, und dazu auch noch 254 Zwischenstufen. Eben weil nirgends definiert ist, wie Hell $ff/255 und wie Dunkel $00/00 eigentlich sind. $FF/255 ist eigentlich auch nicht als die Helligkeit eines weissen Blattes definiert. Ist halt alles relativ.

-Andererseits: Drucke ich ein Bild aus, werden die hellsten Stellen so weiß wie das Papier, und ein Monitor wird ja normalerweise auch so kalibriert, daß sein Weiß dem des Druckers bei gutem Licht, üblicherweise halt 6500K, entspricht. $FF/255 =weisses Blatt ist also doch irgendwie ganz OK so.

-Im HDR-Format sind die Helligkeiten nun ordentlich definiert worden. So verstehe ich den Text zumindest. Wie genau die definiert wurden geht aus dem Text nicht hervor, ich denke mir einfach mal, daß auch in den Datein $FF/255 einem weißen Blatt Papier entspricht. Kann aber auch eine ganz andere Zahl sein.

-Das Fließkommaformat hat aber seine Grenze nicht bei 255, sondern irgendwo absurd jenseits der Milliarden und hat dazu auch noch in unserem Bereich der Helligkeit Pi mal Daumen 16Bit Nachkommastellen. Man kann damit also prima die Helligkeit des weissen Blattes und des Urknalls in der gleichen Datei darstellen. Den Urknall weniger genau, aber darauf kommt es nicht an, ein Monitor oder ein Drucker würden eh beides gleich hell darstellen.

-In unserer Art der Bildbearbeitung dürfte das wenig nutzen, normalerweise knipst man nichts helleres als das weisse Blatt. Die ordentliche Definiton der Helligkeiten klingt aber sehr nützlich, damit dürfte meiner Meinung nach die ganze Farbraum-Sch*** wegfallen. Künftige Technik, die mehr Helligkeit darstellen kann, wird solche Dateien wohl genauso getreu darstellen können wie die heutige, natürlich mit Vorteilen in den Lichtern.

-Es bringt aber was, wenn man in der Datei helle Lichtquellen hat. Ein Bild mit Sonne und weissem Blatt dürfte auf dem Monitor gleich aussehen, egal ob 8Bit oder HDR. Rechnet man jetzt aber einen Nebeleffekt rein werden im 8Bit-Bild die Sonne und das Blatt gleich verwaschener und dunkler, weil ja beide an die Grenze von $FF/255 gegangen sind. Mit dem HDR-Bild wird man das korrekt darstellen können. Ein heutiger Renderer rechnet zwar schon genauer als "nur" 32Bit, aber fürs Ergebnis wird ja wieder auf 8Bit runtergerechnet.

-Ich weiß nicht, ob man unser DRI als Mittel bezeichnen kann, um HDR-Bilder zu machen. Man könnte natürlich ein Programm schreiben, das intern mit 32Bit Fließkomma arbeitet, in das man seine Bilder lädt und dem man irgendwie beibringt, wie hell die einzelnen Stellen absolut sind. Aber am Ende wird man doch wieder alles auf 8Bit mappen und die absoluten Helligkeiten wegwerfen. Und der höhere Umfang eines DRI-Bildes geht auf Kosten der feinen Kontraste.

 

[Mi67]

-Ich weiß nicht, ob man unser DRI als Mittel bezeichnen kann, um HDR-Bilder zu machen. Man könnte natürlich ein Programm schreiben, das intern mit 32Bit Fließkomma arbeitet, in das man seine Bilder lädt und dem man irgendwie beibringt, wie hell die einzelnen Stellen absolut sind. Aber am Ende wird man doch wieder alles auf 8Bit mappen und die absoluten Helligkeiten wegwerfen. Und der höhere Umfang eines DRI-Bildes geht auf Kosten der feinen Kontraste.

Wie willst Du denn sonst HDR-Bilder machen? Mit einem einzigen Schuß einer DSLR bist Du bei ISO-100 doch maximal bei nutzbaren 10-12 Blendenstufen Dynamik. Dafür brauchst Du kein HDR-Format (RAW oder 16-bit-TIFF genügen). Also wirst Du eine Belichtungsreihe machen müssen, die dann überhaupt das Datenmaterial bildet, mit dem man den HDR-Raum sinnvoll mit Inhalten befüttern kann. Wenn Du aber mehrere unterschiedlich belichtete Einzelbilder zu einen einzigen Bild mit höherem Kontrastumfang (oder feineren Abstufungen in den Schatten) verrechnen musst, dann - so dachte ich - nennt man dies nun mal "DRI".