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— HDRI: Erstellen —

Ein HDRI erstellen

Für ein HDRI benötigt man eine Serie von Aufnahmen. Die Kamera bleibt am selben Standort und man variiert einer der folgenden vier Parameter:

  • Die Blende um eine volle Stufe (f/32 — f/22 — f/16 — f/11 — f/8 — f/5.6 — f/4 — f/2.8),
  • die Belichtungszeit wird verdoppelt oder halbiert (1/4 — 1/8 — 1/15 — 1/30 — 1/60 Sekunde),
  • verschidene neutrale Graufilter werden vor das Objektiv geschraubt,
  • die Filmempfindlichkeit wird verstellt (100 ISO — 200 ISO — 400 ISO — 800 ASA — 1600 ISO — 3200 ISO).
  • Abwarten, bis die Zeit abgelaufen ist und der Himmel dunkler wird.

Das bedingt eine Kamera, welche mindestens eine der genannten Möglichkeiten anbietet. Man kann durchaus auch mit traditionellem chemischen Film HDRIs aufnehmen. Das ist allerdings etwas mühsam, da man sicherstellen muss, dass bei der Entwicklung und für den Papierabzug keine Helligkeitskorrekturen vorgenommen werden. Die Fotos müssen ebenfalls so gescannt werden, ohne dass sich die ursprüngliche Helligkeit ändert. Eine Digitalkamera macht einem das Leben viel leichter.

Stabilität
Vorzugsweise steht die Kamera auf einem stabilen Stativ und wenn man den Verschluss über eine Fernedienung auslösen kann ist das ein Vorteil. Die Bilder müssen nach der Aufnahmesitzung genau übereinander passen. Auch wenn die Kamera zwischen den Aufnahmen nur leicht verschoben wird, handelt man sich sehr viel Zusatzarbeit ein. Es lohnt sich daher unbedingt, sich bei den Aufnahmen etwas Mühe zu geben – wenn man an der Kamera fummeln muss, um eine neue Stufe einzustellen.

Belichtung
SLR (Single Lens Reflex) und DSLR (Digital) Kameras lassen oft sogenanntes «Bracketing» zu. Dabei findet die Kamera die idealen Belichtungseinstellungen, macht eine Aufnahme, dunkelt um 1/3 bis 2 Stufen ab, macht eine zweite Aufnahme, dann hellt sie um den gleichen Bereich auf. Das genügt bereits, um damit DRI (Dynamic Range Increased, vergrößerter Dynamikberreich) zu erstellen.

Ernsthafte HDRI-Fotografen geben sich damit allerdings nicht zufrieden, auch wenn sie nicht unbedingt eine Aufnahmeserie, welche 32 Blendenstufen umfasst, anstreben. In der Praxis kommt man mit 8 bis 15 Blendenstufen bereits zu hervorragenden Resultaten.

Blendenstufen
In der HDRI Fotografie spricht man von Blendenstufen. Das bedeutet jedoch nicht, dass man nur die Blende verändern darf. Eine Blendenöffnung um eine volle Stufe, z.B. von f/16 zu f/11 entspricht auch einer Verdopplung der Expositionszeit, z.B. von 1/500 Sekunde auf eine 1/250 Sekunde oder der Verdoppelung der Filmempfindlichkeit von beispielsweise 400 ISO auf 800 ISO (was ja bei Digitalkameras direkt einstellbar ist und eigentlich nur die Verstärkung der Ausleseelektronik verstellt). Am Einfachsten ist es, die Expositionszeit zu variieren, weil hier der größte Bereich zur Verfügung steht – typischerweise von 30 Sekunden bis 1/8000 Sekunde (18 Stufen) wobei die Blende im besten Falle um 10 Stufen (f/64 bis f/2) verändert werden kann und die Filmempfindlichkeit nur um 6 Stufen (100 ASA bis 6400 ASA). Bei den Filtern liegt die Grenze beim Budget: Wieviele kann ich kaufen und vor das Objektiv schrauben…

Bewegte Sujets
Es ist klar, dass aus Aufnahmen von vorbeiflitzenden Rennwagen kein HDRI gemacht werden kann. Menschen bewegen sich in der Regel und sie werden verschmiert oder als Geister erscheinen. HDRI-Fotografie beschränkt sich auf unbewegte Objekte. Wolken ziehen vielleicht bereits zu schnell über den Himmel und Aufnahmen von Vegetation – Bäumen und Blumen – versucht man besser gar nicht erst, wenn Wind herrscht. Auch eine Briese kann schon zu stark sein. Weitwinkelaufnahmen sind weniger heikel als Teleaufnahmen, bei fernen Objekten fällt die Bewegung weniger auf als bei nahen.

Beispiel
Nun zur Illustration des Gesagten eine Aufnahmeserie, die erfolgreich zu einem HDRI zusammengestellt wurde.

8 s
8 s
4 s
4 s
2 s
2 s
1 s
1 s
1/2 s
1/2 s
1/4 s
1/4 s
1/60 s
1/60 s
1/125 s
1/125 s
1/250 s
1/250 s
1/500 s
1/500 s
1/1000 s
1/1000 s
linear s
Linear tonwertumgesetzt

Das letzte Bild ist das HDRI, welches die 14 Bilder davor in sich vereint. Die verwendeten Expositionszeiten entsprechen 13 Blendenstufen, tatsächlich gerechnet wurden 17. Es weißt eine Dynamik von 158'873:1 auf und hat eine maximale Leuchtkraft von 276 (Leuchtkraft, eigentlich Radiosity, ist ein Parameter, welcher interessiert, wenn man ein HDRI als Lichtquelle für eine 3D Computergrafik verwenden möchte).

Zur Anzeige wurde das HDRI linear tonwertumgesetzt. Das bedeutet, dass der Dynamikbereich von 158'873:1 linear auf die anzeigbaren Werte von 256:1 gestaucht wurde. Auch wenn das Bild nicht sonderlich gelungen wirkt muss man eingestehen, dass es weder über- noch unterbelichtete Anteile aufweist. Keines der anderen 14 Bildern ist so ausgewogen (man achte auf die Leuchtsoffröhren und den blauen Himmel draußen). Allerdings kann nun aus diesem Bild noch wacker etwas herausgeholt werden, wie unter «Tonwertumsetzung» gezeigt wird.

Wie die Bilder zu einem HDRI zusammengestellt werden
Es wird ein Programm benötigt. Dieses liest die Aufnahmeserie ein und rechnet die Licht- und Farbwerte für jeden Bildpunkt zusammen und zeigt das Bild in der Regel linear tonwertumgesetzt an. Nicht alle Programme sind gleich konfortabel ausgestattet. Manche können leicht gegeneinander verschobene Aufnahmen automatisch ausrichten, andere erlauben das manuelle Ausrichten und wieder anderen fehlt eine solche Einrichtung vollständig. Manche Programme lesen die EXIF-Daten aus den JPG-Aufnahmen, bei anderen muss man die Expositionswerte manuell eingeben, wieder andere stellen ein Hilfsmittel zur Verfügung, mit welchem die Empfindlichkeitskurve für die verwendete Kamera berechnet und gespeichert werden kann um dann als Referenz für die HDRI Erzeugung herangezogen zu werden. Nicht alle Programme sind kostenpflichtig.

An dieser Stelle ist es angebracht, darauf hinzuwesen, dass JPG-Bilder aus der Kamera in der Regel bereits manipuliert sind und die Bilddaten nur in 8 Bit per Pixel zur Verfügung stehen. Wenn die Kamera Rohbilder (RAW) speichern kann, sollte die Kamera entsprechend eingestellt werden. Man wird ein Programm des Kameraherstellers benötigen, um diese Rohbilder in ein allgemein lesbares Format umwandeln. Rohbilder haben meistens eine Dynamikauflösung von 12, 14 oder 16 Bit. Bereits bei 12 Bit Auflösung reicht eine Aufnahmeserie im Abstand von 2 Belichtungsstufen anstatt einer, was die Anzahl benötigter Aufnahmen für die Serie halbiert.

Programme
Das Gebiet ist im Fluss, Programme verschwinden, neue erscheinen, Optionen kommen hinzu. Wenn das Interesse besteht, sich in die HDRI Fotografie einzuarbeiten, sollte man sich in diesem Zeitpunkt im Internet umsehen. Einige Programme, die mir bekannt sind und mit denen ich schon arbeitete, zu Teil in früheren Versionen:

  • HDRShop ist ein Klassiker für den PC. Die kostenlose Version 1 ist nicht mehr verfügbar. Die ziemlich teure Version 3 ist immer noch eine 32 Bit Anwendung.
  • Picturenaut ist zur Zeit nur für den PC verfügbar, an einer Mac Version wird gearbeitet. Picturenaut ist trotz der vielen Optionen leicht zu bedienen und arbeitet zuverläßig.
    Banty's Toolkit kann in HDRShop und Picturenaut eingebunden werden. Es ist kostenlos.
  • Luminance HDR, früher als Qtpfsgui bekannt, ist kostenlos und erhältlich für PC, Mac und Linux.
  • Photomatix gibt es für PC und Mac und kostet so um die $100 aber es gibt eine kostenlose Testversion.
  • Fhotoroom war früher Artizen und hat nun eine sehr günstige kostempflichtige App mit welcher man seine Bilder via Cloud auf der Webseite verarbeiten kann.
  • HDR Expose gibt es für Mac und PC und kostet um die $120. HDR Express ist eingeschränkt, dafür billiger und kostet etwa $80.

Praktisches Hilfsmittel
Ein stabiles Dreibeinstativ ist unerläßlich, wenn man HDRI Fotografien machen will. Ein weiteres – eher unkonventionelles – Hilfsmittel ist die Gorillakralle «Joby».

Joby Joby

Weniger umständlich und sperrig zum Herumtragern als ein Stativ. Einfach an einem Baum oder Lampenpfosten zu befestigen. Allerdings nicht billiger als ein billiges Dreibein – insbesonders wenn man den Joby noch mit einer Schnellverschlussplatte versieht.

Zeit abwarten …
Diese undokumentierte Methode ist in keinem Lehrbuch über HDRI zu finden und ist natürlich ein Witz. Trotzdem funktioniert es auch so, allerdings nur in der Morgen- oder Abenddämmerung. Balkon-Studie mit einem Fischaugeobjektiv …

Zeit

Die Aufnahme oben links wurde mit automatischer Belichtungsmessung aufgenommen: f-4, 1/250 Sekunde bei ASA 200. Danach wartete ich, bis die optimale Belichtungszeit bei gleicher Blende etwa doppelt solange hätte sein sollen, belichtete aber trotzdem mit 1/250 Sekunde. Das setzte ich fort. Hier die Werte:

3. August 2008. f-4, 1/250 s, 200 ASA
Zeit
(MESZ)
Expositionszeit
soll (s) | HDRShop (s)
  Zeit
(MESZ)
Expositionszeit
soll (s) | HDRShop (s)
  Zeit
(MESZ)
Expositionszeit
soll (s) | HDRShop (s)
20:40 1/250 | 250 20:58 1/80 | 80 21:02 1/50 | 50
21:06 1/25 | 25 21:09 1/15 | 15 21:14 1/8 | 8
21:18 1/4 | 4 21:23 1/2 | 2 21:26 1 | 1

Die Bilder wurden in HDRShop geladen und als absolute Expositionszeit die umgekehrten Werte eingegeben. Also für die 1/250 Sekunden Aufnahme 250 Sekunden (siehe Tabelle). Das HDRI bekam eine Dynamik von 136'203'908 : 1.

HDR

Die Pixelwerte wurden mit 10 multipliziert und die Tonwertumsetzung wurde wie folgt gemacht.

1. In Picturenaut 2.12 mit dem Photoreceptor Physiology Operator
Exposure adjustment: 3.00,
Dynamic compression: 0.00,
Saturation: 0.500,
Contrast: 0.500,
Gamma 2.500, Rec. 709 not ticked.
 
2. In Artizen 2.60 beta2, mit dem Dramatic Operator
PreGamma 1.50,
Brightness -4.00,
Saturation 0.25,
Strength 0.25,
Soften Detail 0.50,
Fine Detail 0.50,
Contrast 0.00,
Highlights 0.00,
Shadows 0.50,
Midtones 0.50.

Beide Bilder wurden in HDRShop geladen und miteinander addiert. Schließlich wurde das Bild noch mit PTLens «entfischt». Ich sass hier, es sieht so aus, wie ich es bei der ersten Aufnahme empfand. Ein voller Erfolg ;-)

 
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