Ülisuure ulatusega pildistamine

Ülisuure ulatusega pildistamine (inglise "High Dynamic Range Imaging", lühend HDRI või HDR) on digifotograafia võte, mille tulemuseks saadakse foto, mis on kokku kleebitud kahest või enamast erineva säriga fotost.
Dünaamiliseks ulatuseks nimetatakse füüsiliste suuruste maksimaalse ja minimaalse väärtuse suhet. Mõiste sõltub sellest, millele dünaamiline ulatus viitab. Elektroonikas on see näiteks selliste parameetrite nagu elektrivoolu, pinge või sageduse teatud maksimaalse ja minimaalse mõõdetava väärtuse suhe. Fotograafias on selleks foto kõige heledama ja tumedama osa suhe.
Teooria.
Kuna dünaamiline ulatus on suhe, pole sel ühikut. Fotograafias kirjeldab dünaamiline ulatus kahe heledusväärtuse suhet, kus heledus on esitatud kandelates ruutmeetri kohta (cd/m2). Heledusvahemik, mida tajub inimese silm, on päris suur. Näiteks nähtav tähevalgus on 0,001 cd/m2, aga päikeseküllasel päeval võib heledustugevus ületada 100 000 cd/m2 – vahe on saja miljoni kordne. Inimsilm võib ühes vaates tajuda dünaamilist ulatust ligikaudu 1 : 10 000. Looduses on heleduste suhe 1 : 100 000 tavaline nähtus.
Seega HDR-foto piksel peab olema suuteline hoidma kõikvõimalike toonide väärtusi ja selleks kodeeritakse pilt 32-bitisesse (ühe värvikanali kohta) ujukoma vormingusse. 
Vormingu ja kaamera pildisensori bitisügavused (inglise "bit-depth") on ülemisteks piirideks HDR-foto saamisel, kuid pole sugugi otsustavad tegurid. Dünaamilist ulatust mõjutavad veel säri, müra ja tegelikud pildistamisolud. 
Näiteks kaamera 12-bitine CCD-sensor ütleb meile, et selle sensori maksimum dünaamiline ulatus on 1 : 4096 (212 = 4096). Kui arvesse on võetud ka müra, tuleb jäädvustatud dünaamiline vahemik tõenäoliselt aga palju väiksem. Enamik 12-bitiseid sensoreid annab keskmiselt välja ainult 1 : 1000 dünaamilist ulatust. 
Tavakaamera, nn seebika pildisensorid on 8-bitised ja lubavad ainult 256 erinevat tooni iga värvikanali kohta. Pildikvaliteedi poolest 8-bitine värviline pilt on inimsilmale väga korralik – iga piksel on üks 256 x 256 x 256 (3 RGB-värvi) ehk 16,7-miljonilisest värvikombinatsioonist (TrueColor). Hea HDR-foto tegemiseks sellest aga ei piisa. Tabelis on esitatud eri sensorite maksimaalne teoreetiline dünaamiline ulatus.
Pildistamine.
Nagu öeldud, on digitaalse kaameraga võimalik jäädvustada ainult osa dünaamilisest vahemikust. Küll aga saab ühest kohast erineva säriajaga tehtud fotosid kokku kleepides terviku dünaamilist ulatust suurendada. 
Vaatame kolme foto põhjal, kuidas seda saavutada. Tähtis on säriaeg õigesti paika panna.
Paremal nähtav fotoseeria on tehtud AEB-funktsiooni abil Krakowis.
Fotode säriajad on vastavalt -2 EV, 0 ja +2 EV.
Võib tekkida küsimus, kas poleks lihtsam salvestada foto RAW-vormingus ja teisendada see kolmeks erineva säritusega pildiks? See pole siiski hea lahendus, sest edasise kokkukleepimisega saadud HDR-foto dünaamiline ulatus ei saa olla suurem kui originaalse pildi dünaamiline ulatus. RAW-foto teisendamine erineva säriga fotodeks on nagu dünaamilise ulatuse viilutamine mitmeks vahemikuks; kui kujutised uuesti ühendada, saadakse parimal juhul kätte vaid esialgse RAW-pildi dünaamilise ulatuse. Olukorra võib veelgi halvemaks muuta müra, mis tekib tumedate objektide n-ö helendamisel. 
Fototöötlus.
Erineva säritusega fotode kokkukleepimist nimetatakse särisujutamiseks ((inglise "Exposure Blending")), tulemusena saadakse HDR-foto, mida enne kuvari ekraanil korrektse kujutise saamist peab veel toonivastendusega ((inglise "tone mapping")) töötlema. Toonivastendust kasutatakse ka trükikodades, sest trükistel pole suur dünaamilist ulatust. Sama kehtib ka CRT-kuvarite ja projektorite kontekstis. Toonivastendus kujutab endast dünaamilise ulatuse kokkupressimist, mille eesmärgiks on saada pilt, mis näeb välja HDR-fotoga maksimaalselt sarnane. Eesmärk on midagi üle säritamata tuua fotol välja tumedamad objektid. Hiljem pannakse paika värvid, et need oleksid loomulikud, sätitakse paika heledus ja küllastus, eemaldatakse pildimüra. Lõpliku tulemuse dünaamiline ulatus sõltub nendest parameetridest.
HDR-foto loomise/töötlemise protsessiga tutvume tarkvara Photomatix Pro (versioon 2.4) näitel:
Tarkvara.
Mõned levinumad tarkvaratooted HDR-i loomiseks on HDRsoft PhotoMatix, Adobe Photoshop ja Dynamic-Photo HDR arendajalt MediaChance. 
Eelistused valikul sõltuvad vajadustest, Photoshop lubab kasutada RAW-vormingut, PhotoMatixil on head vahendid toonide vastendamiseks ja Dynamic-Photo HDRi on lihtne mugav kasutada. Tasuta tarkvara eelistajatele sobivad Luminance HDR või Picturenaut (viimasel saab kasutada väga vähe funktsioone).
Kokkuvõte.
Tänapäeval räägitakse HDR-fotograafiast rohkem nagu fotograafide hobist ega võeta seda tõsiselt. Leidub aga neidki, kes peavad ülisuure ulatusega fotograafiat paljulubavaks ja tavalise fotoga võrreldes realistlikumaks. Sel teemal pole veel mõtet vaielda, kuna HDR on alles lapsekingades – kaamerate pildisensorid ei luba suuremat dünaamilist ulatust kui 1 : 1000. Rääkimata kuvaritest ja printeritest, ka need ei saa sellistki tulemust taasesitada. 
Positiivne on see, et HDR-i suunas käib pidevalt töö, arenevad välja sellised lahendused nagu SpheroCam HDR kaamera, mis salvestab HDR-videot, turule tulevad suure dünaamilise ulatusega kuvarid nagu Sunnybrook HDR või BrightSide DR37 (vastavalt 1 : 40 000 ja 1 : 200 000). Tulevik on lähedal.