HDR (high dynamic range )

Die Farbaufnahme und -darstellung und die Wiedergabe von Farbdrucken und Fotos ist im Dynamikbereich begrenzt. Alle Aufnahme- und Wiedergabeverfahren unterliegen in ihren Kontrastverhältnissen gewissen technischen Einschränkungen. Diese Grenzen gilt es so zu erweitern, dass sie nach Möglichkeit dem Dynamikumfang des menschlichen Auges angepasst werden.

High Dynamic Range (HDR) ist ein solcher Ansatz, der gleichermaßen in der Bildaufnahme und auch in Displays und Druckern unterschiedlich angewendet wird.

Um das Kontrastverhältnis bei der Aufnahme- und Wiedergabetechnik zu verbessern, muss das Verhältnis zwischen hellstem und dunkelstem Bilddetail erhöht werden, da jede Aufnahme durch den Kontrast zwischen hellstem und dunkelstem Bilddetail begrenzt ist. Dies zeigt sich im Besonderen, wenn partiell helle Bilddetails in dunkler Umgebung aufgenommen werden sollen. Beispielsweise ein von der Sonne beleuchteter Gegenstand in einem dunklen Raum. Der Kontrast der CCD-Elemente reicht nicht aus um Details im dunklen Bereich deutlich erkennbar zu machen. Ein solcher Kontrastumfang kann bei 10.000:1 und höher liegen. Digitalkameras haben aber nur eine Auflösung von 256:1, und der Papierausdruck eine noch geringere.

Das HDR-Verfahren komprimiert den Dynamikumfang der Bilder auf ein für die Aufnahmetechnik und Darstellung realisierbares Maß. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von Tone-Mapping. High Dynamic Range setzt bereits bei der Aufnahmetechnik an. Um den eingeschränkten Dynamikbereich von Digitalkameras zu umgehen, kann man die Bilder unterbelichten oder einen Gradationsfilter benutzen. Nachteilig ist bei der Unterbelichtung, dass das Rauschen in den ohnehin dunklen Bilddetails besonders hervorgehoben wird. Dagegen weisen die neutralen Gradationsfilter im oberen Bereich einen weichen Übergang zu neutralem Grau auf. Es gibt auch Digitalkameras mit optimierten CCD-Elementen, die einen größeren Kontrastbereich aufnehmen können.

Hintergrundausleuchtung beim HDR-Display

Eine andere Aufnahmetechnik stützt sich auf mehrere Aufnahmen des gleichen Motivs, die verwackelungsfrei von der gleichen Position mit verschiedenen Blenden aufgenommen werden. Die Einzelaufnahmen, die wegen des Kontrasts bereits im RAW-Format aufgenommen werden sollten, werden anschließend mit einem entsprechenden Programm im HDR-Verfahren mit einem Kontrast von 32 Bit berechnet.

Was die Wiedergabetechnik auf Displays betrifft, so gibt es bei LCD-Displays eine Technik mit der der Dynamikumfang von normalen LCD-Displays durch eine adaptierte Hintergrundbeleuchtung wesentlich erhöht wird. Diese Technik wird in HDR-Displays eingesetzt und basiert darauf, dass die Hintergrundbeleuchtung partielle abhängig ist von der Bildschirmdarstellung.