HDR DRI ADR

sind Schlagworte, die man in letzter Zeit immer häufiger hört. Kaum eine Fotozeitschrift, die nicht über Bilder mit erhöhtem Kontrastumfang berichtet. Was steckt dahinter und ist diese Technik in der Panoramafotografie anwendbar?

ist wohl so alt wie die Fotografie selbst: Die Szenerie, die man aufnehmen möchte enthält starke Helligkeitsunterschiede, das Medium, auf dem man abbildet ist aber nicht in der Lage diesen Dynamikumfang komplett aufzuzeichnen, kann also feine Tonwertabstufungen nur in einem begrenzten Bereich darstellen. Dieser ersteckt sich bei einer Digitalkamera über etwa 8 Blendenstufen. Alles was darunter ist wird komplett schwarz, was darüber ist weiß abgebildet - enthält also keinerlei Informationen mehr.

könnte die HDR Technik sein (High Dynamic Range = erhöhter Tonwertumfang), bei der der Kontrastumfang der Aufnahme durch Belichtungsreihen erheblich erhöht wird.

In der herkömmlichen Fotografie versucht man seit je her das Problem mit der "richtigen Belichtungsmessung" in den Griff zu bekommen, dessen Ziel es ist, die bildrelevanten Bestandteile in diejenigen Bereiche zu legen, in dem das Medium am empfindlichsten ist, also die meisten Tonwertabstufungen darstellen kann. Was jetzt aber bildrelevant ist oder nicht, ist bei genauerer Betrachtung reine Interpretationssache, abhängig vom der Beurteilung des Fotografen.

Bei vielen Panoramen - und Panorama bedeutet ja übersetzt "ganzes" oder "breites Bild" könnte man sich als Ziel setzten, möglichst die ganze Szenerie unbewertet darzustellen. Die "richtige Belichtung" wäre dann diejenige, die die meisten Tonwertabstufungen über das gesamte Panorama enthält und somit den besten Kompromiss zwischen hellen und dunklen Bildpartien darstellt.

Dieses Meßergebnis erhält man, indem man die eigene Kamera einfach auf "Mehrfeldbelichtungsmessung" stellt - meine Kamera liefert hier ziemlich gute Resultate.
Allerdings ist die Sache dann doch nicht so einfach. Bei der Stitchtechnik macht man ja mehrere Aufnahmen hintereinander, bei der die Zeit- Blendenkombination konstant bleibt (Aufnahme Programm M). Was bei Bild 1 optimal ist, kann bei Bild 2 schon um eine Belichtungsstufe im Plus und bei Bild 3 um zwei Stufen im Minus liegen. Man muss also die "richtige Belichtung", den "besten Kompromiss" über die komplette Bilderserie ermitteln, was manchmal etwas zeitaufwändiger ist. Hilfreich sind ein paar Probeschüsse vor Ort und deren anschießender Betrachtung in schneller Abfolge auf dem Display der Kamera.
Mein Tipp: Legen Sie die Blende von vorne herein fest (wegen großer Tiefenschärfe und geringer Vignettierung empfehlen sich Wert zwischen 11 und 16) und suchen Sie sich die am besten dazu passende Belichtungszeit. Im Sucher jeweils anmessen und die Lichtwaage beobachten.

In diesem Beispiel habe ich mich nach einigen Versuchen für Blende 14 und 1/40 Sek. über die komplette Bildserie entschieden.

Bild 1 und 6 sind hierbei eindeutig zu dunkel, enthalten aber noch erkennbare Details, Bild 3 und 4 sind zu hell - einige Stellen sind überbelichtet. Der Boden ist im mittleren Bereich.

Diese Belichtung stellt dennoch den best möglichen Kompromiss für die gesamte Szenerie dar.

wäre eine Möglichkeit dieses Panorama noch zu verbessern. Ein Indiz dafür sind die optimalen Belichtungswerte der Einzelbilder im Vergleich zueinander. Liegen sie mehr als 3 Belichtungsstufen auseinander lohnt sich in der Regel das Erstellen einer Belichtungsreihe und das anschließende Verarbeiten zum HDR-Panorama.

Es werden drei exakt gleiche Panoramen erzeugt, die nur in ihrer Belichtung um jeweils zwei Stufen auseinander liegen. Hieraus wird ein HDR-Panorama erzeugt. Damit auch auf "Low-Dynamic Range" Medien - und dazu gehören herkömmliche Monitore und Drucker - der Detailreichtum der HDR-Szene betrachtet werden kann, bedarf es noch eines zweiten Schritts. Mit einer Dynamikkompression (engl. Tonemapping) wird der Kontrastumfang des Bildes wieder kontrolliert reduziert. Hierbei werden vom überbelichteten Bild die tiefen Tonwerte benötigt, vom unterbelichteten Panorama die Lichter und vom normal belichteten die Mitteltöne. Das Ergebnis hat im eigentlichen Sinn gar keinen höheren Tonwertumfang - nur eine geänderte Verteilung der Tonwerte. Es ist, als würde man die Szene vor der Belichtung besser ausleuchten, z.B. in dem man in die dunklen Ecken Scheinwerfer stellen und die hellen Partien abschatten würde.

Es gibt sicherlich unterschiedliche Vorgehensweisen was die Reihenfolge der Arbeitsschritte betrifft. Ich möchte mich hier auf das von mir getestete und favorisierte Verfahren beschränken:
Da ich nach Möglichkeit pixelgenau arbeiten muss sind ein stabiles Stativ, ein solider Panoramakopf, ein Kabelfernauslöser und eine Kamera mit Bracketing Funktion (AEB= Belichtungsreihenautomatik) und der Möglichkeit zur Spiegelvorauslösung Grundvoraussetzungen für ein erfolgreiches Arbeiten. In meinem Fall verwendete ich das Manfrotto MA 055 MF4 Carbon Stativ, das Novoflex VR-System PRO und die Canon EOS 5D.

Wie gewöhnt richte ich zunächst den Panoramakopf exakt aus und nehme Nodalpunkt- und Schrittweiteneinstellungen vor (siehe Kapitel Aufnahme).
Durch Anmessen der Einzelbilder und eventuell ein paar Probeschüssen ermittel ich anschießend die optimale Belichtung für die Gesamtszenerie, d.h. entscheide mich im Program M für eine feste Zeit- Blendenkombination (siehe oben).
Die Bracketing (AEB) Funktion der Kamera stelle ich auf +-2 Stufen, den maximalen Abstand zwischen den Belichtungen. Später wird die Kamera bei konstanter Blende hier die Belichtungszeit für 3 aufeinander folgende Aufnahmen um jeweils 2 Stufen variieren (0, -2, +2).
Im Anschluss mache ich die ersten drei Aufnahmen, jeweils mit Spiegelvorauslösung um Mikroschwingungen durch den Spiegelschlag vor der eigentlichen Aufnahme abklingen zu lassen. Zwischen den Aufnahmen berühre ich weder Kamera noch Stativ. Die Steuerung der Kamera erfolgt ausschließlich über den Kabelfernauslöser.
Ist diese Winkelstellung abgearbeitet drehe ich den Panoramakopf zum nächsten Rastpunkt und beginne mit den nächsten drei Aufnahmen.

Auch hier führen viele Wege zum Ziel. Wer PTGui PRO besitzt kann sich automatisch HDR-Panoramen gleich in der Stitchsoftware erzeugen lassen. In diesem Falle ist das hier beschriebene Verschieben und Kopieren von Bilddateien natürlich nicht nötig.

Da ich die Standardversion von PTGui benutze, mache ich es so:

Zunächst sortiere ich die Bilder nach Belichtung: Die hellen in ein eingenes Verzeichnis, die mittleren in ein eigenes Verzeichnis und auch die dunklen Aufnahmen speichere ich in einem sparaten Ordner.
Zusätzlich erstelle ich einen Arbeitsordner, für das aktuelle Projekt.
Die Dateinamen der Einzelbilder ändere ich jetzt: Statt den von der Kamera vergebenen Namen z.B. IMG_6354.JPG erhalten die Bilder einheitliche Namen wie Bild_01.JPG, Bild_02.JPG usw.
Dies mache ich für alle drei Verzeichnisse. Bild_01.JPG steht jetzt im ersten Ordner als normal belichtetes, im zweiten Ordner als unter- und im dritten Ordner als überbelichtetes Einzelbild.
Nun kopiere ich die Bilder des ersten Ordners in den Arbeitsordner und verarbeite sie dort mit PTGui zu einem Panorama. Nach erfolgreichem Stitchen speichere ich das Projekt im Arbeitsordner.

Jetzt schließe ich PTGui. Das erzeugte Panorama verschiebe ich in den Ausgangsordner zurück.

Die Einzelbilder im Arbeitsordner lösche ich. Im Arbeitsordner steht jetzt nur noch die PTGui Projektdatei.

Nun kopiere ich Bilder des nächsten Ordners in den Arbeitsordner und starte PTGui erneut.

Ich beginne in PTGui sofort mit dem Öffnen der Projektdatei im Arbeitsordner und lasse das Panorama ohne weitere Anpassung rechnen.

PTGui hat dabei nicht gemerkt, dass ich die Einzelbilder zwischenzeitlich ausgetauscht habe.

Aus diesem Grund habe ich vorher die Dateinamen der Einzelbilder vereinheitlicht.

Die Software erstellt ein zweites Panorama was dem ersten pixelgenau entspricht, nur eben eine andere Helligkeit besitzt.

Dementsprechend entsteht das unter- und im nächsten Arbeitsschritt das überbelichtete Panorama.

Wenn Sie die aktuelle Version von PTGui verwenden können Sie statt dem oben beschriebenen Austauschen der Bilddateien auch die "Apply Template" Funktion benutzen:

Erstellen Sie das erste Panorama wie gewohnt und speichern Sie das Projekt.
Beim zweiten (dunklen) Panorama laden Sie zunächst nur die unterbelichteten Einzelbilder, klicken Sie dann auf "File", "Apply Template", "Choose Template..." und laden Sie die zuvor erstellte Projektdatei.
Nun wechseln Sie ohne weitere Bearbeitung sofort in den letzten Reiter "Create Panorama" und vergeben unter "Output File" einen entsprechenden Namen.
Wenn Sie das Panorama jetzt rechnen lassen, werden die selben Einstellungen wie beim ersten Panorama verwendet - nur eben mit den dunklen Einzelbildern. Auch beim dritten (hellen Panorama) können Sie anschließend das gleiche Template benutzen.

So, meine Ausgangspanoramen für die Weiterverarbeitung zur HDR-Aufnahme sind jetzt fertig. Im nächsten Arbeitsschritt könnte man eine HDR-Software z.B. Photomatix Pro verwenden um das HDR-Panorama zu erstellen und anschießend das Tonemapping durchführen.

Drei Panoramen, unterschiedlich belichtet

Ich überspringe den ersten Schritt gerne, denn was soll ich mit einem HDR-Bild von 32 Bit Farbtiefe anfangen, was auf keinem Gerät dargestellt werden kann?

Also gleich zum Tonemapping mit meiner favorisierten Methode mit Ebenen und Masken im Photoshop.

Das Verfahren wurde bereits 2004 von Benjamin Kirchheim unter der Überschrift "Dynamic Range Increase (DRI) mit Photoshop" beschrieben und auf www.digitalkamera.de
veröffentlicht.

Das Ergebnis sehen Sie oben. Im Vergleich zum ersten Bild sind keine wirklich dunklen Ecken oder hell überstrahlten Bereiche mehr zu erkennen Das Panorama hat deutlich an Qualität gewonnen.

Es gibt natürlich auch HDR Gegner, die der Meinung sind, solche Bilder würden unnatürlich aussehen, da sie der Erwartungshaltung des Betrachters nicht so recht entsprechen.

Eine Möglichkeit dieser wohl berechtigten Kritik zu entsprechen wäre, die ADR Technik für die Darstellung des Panoramas zu benutzten. ADR bedeutet "Adaptive Dynamic Range". Dieses Verfahren funktioniert nur innerhalb eines Panoramaplayers, am besten mit dem auf Shockwave basierenden Player SPi-V von fieldOfView.
Je nach Position der Maus bzw. Helligkeit der gerade betrachteten Bildpartie ändert sich die Helligkeit des Gesamtbildes, was dem menschlichen Sehverhalten sehr nahe kommt.

Um sich einen eigenen Eindruck von ADR zu verschaffen, klicken Sie einfach auf die Kugel rechts unten. Wie bereits erwähnt benötigen Sie zur Darstellung den Shockwave Player, welchen Sie sich kostenlos von der Website des Herstellers herunterladen können.

Um die ADR-Funktion im SPi-V Players zu realisierenwerden werden drei Panoramabilder benötigt. Ein Panorama, was die dunklen Bildbereiche enthält, ein Bild mit den hellen Bereichen und ein weiteres, was das Verhältnis zwischen den beiden ersteren Bildern je nach Position steuert. Diese drei Bilder lassen sich leicht aus den oben erzeugten Panoramen generieren.

Die ADR Funktion sieht zwar sehr schön aus, hat aber auch Nachteile, z.B. diese:

Da drei Bilder benötigt werden verlängert sich die Ladezeit im Vergleich zum "normalen Panorama" entsprechend.
Nicht jeder Betrachter ist bereit das Shockwave PlugIn herunterzuladen - ohne Shockwave funktioniert der Player aber nicht.

Am meisten beeindruckt die ADR Funktion, wenn das Panorama große dunkle und helle Flächen besitzt, die dann interaktiv in der Helligkeit verändert werden.

Sind diese Flächen allerdings relativ klein, wie z.B. bei meinem Panorama vorm Hofbräuhaus, so empfehle ich ein DRI Bild und auf die ADR Funktion zu verzichten.

Link zum DRI Kugelpanorama vom Hofbräuhaus

Die HDR-Reihenbelichtungstechnik ist ein großartiges Werkzeug um schwierige Lichtsituationen in den Griff zu bekommen. Gerade in der Panoramafotografie kämpft man aufgrund des großen Bildwinkels sehr oft mit dem Problem des zu großen Kontrastumfangs.

Natürlich ist diese Technik um einiges aufwändiger als das Erstellen herkömmlicher Panoramen. Um wie häufig in der Fotografie muss man für ein bischen mehr an Qualität einen großen Aufwand betreiben.
Problematisch sind Bewegungen und Veränderungen zwischen den Einzelaufnahmen (z.B. Menschen, Fahnen, Fahrzeuge).

Ich persönlich nutze diese Technik gerne bei Architekturinnenaufnahmen (helles Fenster auf der einen, dunkle Wand auf der anderen Seite) und bei Aufnahmen in der Dämmerung.

Vielleicht sind jetzt noch ein paar Fragen offen geblieben, z.B. diese:

F: Warum an der Kamera das Programm M benutzen, wäre AV nicht sinnvoller?
A: Ich habe es mal ausprobiert - das Ergebnis ist ziemlich ernüchternd. Die "Sprünge" in der Helligkeit sind einfach zu hoch und der Stitchsoftware bleibt nur ein kleiner Bereich zum Überblenden. Besonders schlimm wird der Himmel.

F: Warum werden +-2 Belichtungsstufen und drei Panoramen verwendet?
A: Der optimale Belichtungsabstand ist vom Dynamikumfang der Szenerie abhängig. Oftmals sind ein größerer Abstand und mehr Aufnahmen besser geeignet. Die AEB Funktion der meisten Kameras erlaub aber maximal +-2 Stufen und drei Belichtungen. Schaltet man AEB aus und stellt die Belichtungszeit jeweils von Hand ein, läuft man Gefahr, die Position der Kamera zwischen den Aufnahmen minimal zu verändern, was zu Qualitätseinbußen beim fertigen HDR-Bild führen kann. Ich möchte aber niemanden davon abhalten, es auszuprobieren.

Jan Röpenack, August 2007

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