HDR

HDR () tarkoittaa kuvantamista, missä kuvaa käsitellään muodossa, jossa on dynamiikkaa enemmän kuin tavalliset näytöt ja tulostimet pystyvät esittämään. Dynamiikalla tarkoitetaan tässä sitä, kuinka laaja kirkkausalue voidaan esittää niin, että kuvan yksityiskohdat vielä erottuvat. Dynamiikka mitataan yleensä aukkoina siten, että kukin aukko kaksinkertaistaa kirkkauden. Korkealle ja matalalle dynamiikalle ei ole yksikäsitteistä rajaa, mutta tyypillinen matalan dynamiikan kamera, filmi tai näyttö toistaa noin 5–9 aukon laajuisen dynamiikka-alueen. Kuvaa, jossa käytetään HDR-tekniikkaa, kutsutaan laajasävykuvaksi.

Jotta laajasävykuva voitaisiin näyttää tavanomaisilla näytöillä tai tulostaa valokuvapaperille, pitää tavanomaista laajempi kirkkausalue kutistaa näyttölaitteen tai tulostimen kirkkausaluetta vastaavaksi. Yksinkertaisin, lineaarinen kutistaminen johtaa kontrastittomiin ja mitäänsanomattomiin kuviin, jotka eivät vaikuta luonnollisilta.
Kehittyneemmät tonemapping-algoritmit (esimerkiksi Fattal et al. ja Mantiuk et al. ) pyrkivät säilyttämään paikallisen kontrastin.

Laajasävykuvan muodostaminen 
Laajasävykuva tyypillisesti muodostetaan valotushaarukoinnilla ottamalla samasta näkymästä useampi valokuva eri valotuksilla, esim. viisi kuvaa valotusajoilla 1/125 s, 1/250 s, 1/500 s, 1/1000 s ja 1/2000 s muiden valotusparametrien (aukko, herkkyys) pysyessä samana.

Näiden kuvien yhdistämiseen on lukuisia ohjelmistoja, esimerkiksi Photomatix Pro, Photoshop ja Luminance HDR (entinen Qtpfsgui). Nämä ohjelmistot osaavat rekonstruoida eri valotusajoilla otetuista kuvista kameran toistokäyrän ja sen pohjalta laskea kullekin pikselille todellisen kirkkauden.

Esitysmuodot 

HDR-muotoinen kuva esitetään yleensä jossakin muodossa missä dynamiikalla ei ole käytännössä rajoja, esimerkkinä OpenEXR. OpenEXR-muodossa kunkin pikselin kukin värikomponentti (RGB, punainen, vihreä, sininen) esitetään liukulukuna, jolloin kirkkauden suuruusluokka voi vaihdella huomattavasti ja merkitsevien numeroiden määrä pysyy silti vakiona.

Tällainen liukulukuina esitetty laajasävykuva on tavallaan rekonstruktio siitä millaiset valoisuuserot maisemassa oli ennen kuin se kuvattiin, lisättynä mahdollisesti kuvantamisvälineen virheillä.

Vaihtoehtoisesti 32-bittistä liukulukumuotoa käyttävä TIFF-muoto tekee kuvista tarpeettoman suuria ja tilaa vieviä. OpenEXR käyttää 16-bittistä liukulukumuotoa, jota IEEE 754 -standardissa ei ole.

Tonemapping 

Tonemapping tarkoittaa prosessia, jolla korkean dynamiikan kuva käsitellään esitettäväksi normaalilla matalan dynamiikan esityslaitteella, kuten monitorilla tai tulostimella. Laajasävykuva ei sinänsä vaadi tonemappingia tehtäväksi, koska se voidaan vain "valottaa", ts. kiinnittää sen kirkkaus johonkin kohtaan asteikkoa ja esittää sellaisenaan. Jos kuvassa kuitenkin on dynamiikkaa enemmän kuin matalan dynamiikan laite pystyy esittämään, tällöin joko valoisuuserot näyttölaitteella eivät vastaa todellisuutta (liian alhainen kontrasti) tai suuri osa kuvasta on joko täysin valkoinen (ylivalottunut) tai täysin musta (alivalottunut).

Tonemapping-algoritmit pyrkivät vähentämään kuvanlaajuista kontrastia ilman että paikallinen kontrasti samalla vähenee. Tämän tekemiseksi eri tonemapping-algoritmit käyttävät eri periaatteita, jotka johtavat ihmisen näköaistin kannalta enemmän tai vähemmän luonnollisiin kuviin.

Joskus virheellisesti kutsutaan HDR:ksi kuvia, jotka ovat normaaleja matalan dynamiikan kuvia, mihin on sovellettu tonemapping-tekniikoita. HDR ja tonemapping eivät kuitenkaan ole yksi yhteen toisistaan riippuvia, vaikka usein esiintyvätkin yhdessä.

Lähteet

Aiheesta muualla

 HDR-kuvia Flickrissä
 HDR-artikkeli Muropaketissa

Tietokonegrafiikka
Valokuvauksen tekniikka
Seulonnan keskeiset artikkelit