Lidt om HDR

Hvis du nogen gange ser fotografier med stor detaljerigdom i både skygger og højlys, har du måske undret dig over hvordan det kan lade sig gøre at få det hele med, i en eksponering. Især hvis der er tale om situationer med høj kontrast, som f.eks. landskaber i solskin. Det kan have været to forskellige eksponeringer, blandet i Photoshop, eller det kan være resultatet af en omstændelig redigering med masser af lag og kurve redigeringer. Men det kan også have været et HDR foto.

Problemet

De fleste naturligt belyste situationer har højere kontrast eller dynamisk område end et kamera kan registrere.
Et typisk udendørs landskab i solskin har et kontrastforhold på 100.000:1. Vores øjne kan opfatte en del af dette område, ca. 10.000:1. Et digitalt kamera kan typisk kun registrere kontrastforhold på 400:1. Og en almindelig skærm eller printer kan vise endnu mindre, ca. 100:1 - 250:1.
Når vi kigger på en scene med store forskelle i belysning, vil vores øjne tilpasse sig belysningen, så vi kan sidde indenfor og se ting klart, og så flytte øjnene for at kigge ud ad vinduet, og med det samme blænder øjet ned, så vi kan se hvad der er udenfor. I vores hjerne danner vi en mosaik af hele situationen korrekt eksponeret for vores øjne, uden at vi tænker over det.
Et kamera eksponerer hele billedet ens, og hvis vi tager et foto der eksponerer det indvendige af et værelse korrerkt, vil den udendørs scene, set gennem vinduet, være overeksponeret.
Derfor bliver folk tit skuffede over deres fotografier af solnedgange og andre højkontrast situationer. De detaljer de selv kunne se i træerne i forgrunden er blevet til sorte klatter, og himlen er overeksponeret så farverne er væk.

hvad er HDR?

HDR billeder er billeder med et meget stort dynamisk område. Teknisk set er de lagret som 32 bit decimal per kanal. Praktisk betyder det, at HDR billeder ikke har nogen grænser for hvor lyst eller mørkt et billede kan være, hvorimod 8 eller 16 bit billeder har øvre og nedre grænser for lyshed. Da lysværdierne er repræsenteret som decimale værdier, er der heller ingen risiko for "trappetrin", hvor lysværdier skal tilpasse sig det nærmeste trin i en skala fra mørkt til lyst.
For at registrere et meget stort dynamisk område med et kamera der arbejder indenfor et begrænset dynamisk område, bliver man med nutidens teknologi nødt til at eksponere flere gange, med varierende lukkertider, og derefter kombinere eksponeringerne. Det sidste foregår heldigvis næsten automatisk, men der er en del ekstra arbejde i at lave flere eksponeringer, og kameraet skal holdes helt stille (på stativ) så billederne passer fuldstændigt sammen.
Hvad kan HDR bruges til?

De motiver der typisk vil drage fordel af HDR, er dem hvor lysværdierne ikke passer ind i normale 8 eller 16 bit formater. Hvis alle lysværdierne passer ind i et 16 bit format (motivet har lav kontrast), er der ikke nogen fordel i at bruge den ekstra tid det tager at arbejde med HDR. Men jo mere man arbejder med HDR, jo mere opdager man at der er motiver med stor kontrast allevegne. Man har bare vænnet sig til at vælge om man vil overeksponere himlen, eller undereksponere jorden. Eller vælge om man vil overeksponere de forreste træer, eller undereksponere skyggen mellem træerne. Faktisk er vi så vandt til at se på billeder der har begrænset dynamisk område, at det tager lidt tilvænning at se billeder der ikke har nogen helt hvide eller sorte områder.

Optagelserne

For at optage mange eksponeringer af det samme motiv, bliver man nødt til at sørge for at kameraet ikke flytter sig mellem optagelserne. Og for at nogen af optagelserne kan være lyse nok til at de mørkeste områder eksponeres ordentligt, kan lukkertiderne også blive temmelig lange. Så det er næsten umuligt at lave HDR billeder uden et stativ. I nødstilfælde kan man prøve at støtte kameraet mod et fast underlag, men man ender næsten altid med at skulle rette de enkelte optagelser ind after hinanden, som er et ret kedeligt stykke arbejde.

Man skal ændre lukkertiden mellem de forskellige optagelser, og ikke blænden. Hvis man ændrer på blænden, vil optagelserne have forskellig dybdeskarphed, og det færdige bilede vil se mærkeligt ud. Så man skal helst have et kamera der kan indstilles til blændeprioritet, eller manuel instilling af tid og blænde.
Hvilke eksponeringer man skal tage er noget man enten må skønne sig til, eller hvis man har et kamera der kan vise et histogram over lysværdierne efter eksponeringen, kan man bruge det som vejledning.
Man bør tage mindst 3 optagelser for at få det bedste resultat, men ved store lysforskelle i motivet kan det være fordelagtigt at lave 5-6 forskellige optagelser, med 1 - 2 trins forskel.
Da det tager lidt tid at lave de mange optagelser, kan det være et problem hvis dele af motivet bevæger sig. Blade der vifter i vinden, og mennesker og dyr der bevæger sig, ender som halvgennemsigtige spøgelser på det færdige billede. Skyer der driver i vinden bliver heller ikke lige så pæne som hvis der er vindstille.

Generering

Til eksemplet her har jeg lavet 3 optagelser, og vil kombinere dem til et HDR billede. Jeg vil bruge et program der hedder "Photomatix", der er specielt udviklet til arbejde med HDR billeder. Man kan hente en gratis demo her http://www.hdrsoft.com/download.html for at prøve det af. Folkene bag programmet har været venlige og har lavet en ordning for besøgende her, så man kan få 15% rabat ved at gå her http://www.hdrsoft.com/order/discount.html og skrive "pihl.net" i Coupon ID feltet.

Efter at have hentet de 3 fotos ind, tager det et kort stykke tid for Photomatix at regne på det, og man bliver så præsenteret for det færdige HDR billede. Det ser ikke ud af meget, for det kan slet ikke vises på en normal computer skærm. For at kunne se det, skal det igennem en proces der hedder "tonemapping", der presser hele det dynamiske område fra 32 bit billedet sammen til noget der kan vises på en skærm, eller trykkes.

Tonemapping

Photomatix har også en funktion til tonemapping af HDR billeder, og på billedet nedenunder ses hvordan dialogen for tonemapping indstillinger ser ud.

Tonemapping kan gøres på mange måder, fra en simpel sammenpresning af alle lysværdierne i billedet, til en avanceret algoritme der maksimerer lokal kontrast samtidig med at det dynamiske område i hele billedet bliver bragt ned på et niveau der kan håndteres af printere, dvs. 8 eller 16 bit.
Photomatix har mange indstillinger for den proces, og man kan prøve at lege med dem for at se hvad de forskellige indstillinger gør.
Efter et stykke tid er Photomatix færdig med at behandle billedet, og resultatet kan ses nederst

Videre bearbejdning

Det tonemappede billede er ret fladt, og vil nok kræve lidt bearbejdning i et billedbehandlings program.

Jeg har brugt Photoshop, til at øge kontrasten lidt, og stille horisonten lige