HDR

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
HDR-valokuva Pasilasta joulupäivänä.
Sisätiloissa otettu HDR-kuva.

HDR (tulee englanninkielistä sanoista High Dynamic Range) tarkoittaa kuvantamista, missä kuvaa käsitellään muodossa, jossa on dynamiikkaa enemmän kuin tavalliset monitorit 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 monitori toistaa noin 5-9 aukon laajuisen dynamiikka-alueen.[1]

Jotta HDR-kuva voitaisiin näyttää tavanomaisilla monitoreilla 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.[2] ja Mantiuk et al. [3]) pyrkivät säilyttämään paikallisen kontrastin.

HDR-kuvan muodostaminen[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

HDR-kuva 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[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

HDR-muotoinen kuva esitetään yleensä jossakin muodossa missä dynamiikalla ei ole käytännössä rajoja, esimerkkinä EXR.[4] EXR-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 HDR-kuva on tavallaan rekonstruktio siitä millaiset valoisuuserot maisemassa oli ennen kuin se kuvattiin, lisättynä mahdollisesti kuvantamisvälineen virheillä.

Tonemapping[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Tonemapping tarkoittaa prosessia, jolla korkean dynamiikan kuva käsitellään esitettäväksi normaalilla matalan dynamiikan esityslaitteella, kuten monitorilla tai tulostimella. HDR-kuva ei sinänsä vaadi tonemappingia tehtäväksi, HDR-kuva 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[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. Shivanand Sharma: Demystifying HDR: High Dynamic Range Myths and Truths Viitattu 17.7.2009. (englanniksi)
  2. Raanan Fattal, Dani Lischinski, Michael Werman. [http://www.cs.huji.ac.il/~danix/hdr/ "Gradient Domain High Dynamic Range Compression"
  3. Rafal Mantiuk, Karol Myszkowski, Hans-Peter Seidel. "A Perceptual Framework for Contrast Processing of High Dynamic Range Images"
  4. OpenEXR Viitattu 17.7.2009. (englanniksi)

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]