Was ist HDR?
(lux.camera)- HDR (High Dynamic Range) ist ein Begriff, der in der Fotografie und bei Displays zwei unterschiedliche Konzepte bezeichnet
- Bei Kameras gibt es den „HDR-Modus“, der mehrere Belichtungen kombiniert, um den Kontrastumfang zu erweitern, während Displays mit einem „HDR-Bildschirm“ einen größeren Helligkeitsbereich darstellen
- Moderne Smartphone-Kameras setzen mehrere Fotos oft automatisch zusammen und versuchen mit KI-basierter Tone Mapping, natürlich wirkende Bilder zu erzeugen
- Solche KI-Algorithmen verändern Bilder jedoch häufig anders als vom Nutzer beabsichtigt oder lassen Details verloren gehen
- Kamera-Apps wie Halide bieten mit „Fotografieren ohne KI“, manuellem Tone Mapping und der Wahl zwischen SDR/HDR mehr kreative Freiheit
Was ist HDR?
HDR (High Dynamic Range) wird in Foto- und Videobereichen oft mit zwei verwandten, aber unterschiedlichen Konzepten verwechselt
- Bei Kameras: der 2010 auf dem iPhone eingeführte „HDR-Modus“
- Bei Displays: eine neue Bildschirmtechnologie für lebendigere und detailreichere Bilder
Dieser Artikel erklärt aus mehreren Blickwinkeln die tatsächliche Bedeutung von HDR, die damit verbundenen Probleme und drei Wege zu ihrer Lösung
Was ist Dynamikumfang?
- Der Dynamikumfang bezeichnet den Unterschied zwischen den dunkelsten und hellsten Bereichen einer Szene
- Fotografierte man einen Sonnenuntergang mit älteren Kameras, war das Bild wegen des Helligkeitsunterschieds zwischen Himmel und Schatten immer entweder zu hell oder zu dunkel
- Das menschliche Sehen kann den breiten Kontrastumfang einer ganzen Szene erfassen, Kameras und besonders Displays können das jedoch nicht in gleichem Maß wiedergeben
- Die meisten Fotos sind nicht extrem und werden deshalb als „SDR-Szenen (Standard Dynamic Range)“ bezeichnet
- Wenn sowohl Kamera als auch Display weniger Dynamikumfang haben als die Szene selbst, gehen Informationen in hellen oder dunklen Bereichen verloren
Lösung 1: „HDR-Modus“
HDR-Aufnahmetechnik und Geschichte
- In den 1990er-Jahren entwickelten Forschende HDR-Algorithmen, die Bilder mit unterschiedlichen Belichtungen kombinieren
- Dabei entstand auch Tone Mapping: eine Methode, den Kontrastumfang so zu „komprimieren“, dass er auf SDR-Displays dargestellt werden kann
- Tone Mapping, das komplexe Software erforderte, wurde zunächst als Profiwerkzeug eingeführt, war jedoch schwer zu bedienen und führte oft zu übertriebenen Ergebnissen
- Moderne Smartphones nehmen heute automatisch mehrere unterschiedlich belichtete Bilder auf, danach übernimmt ein komplexer Deep-Learning-basierter Algorithmus das Tone Mapping
- Apple, Google und andere bezeichnen diesen Prozess als „HDR“, obwohl das endgültige Bild tatsächlich auf SDR-Niveau bleibt
Probleme mit HDR-Algorithmen und Nutzererfahrung
- Aktuelle Kamera-Algorithmen wie Smart HDR, Deep Fusion erzeugen manchmal unbeabsichtigte Kanten, Detailverluste oder einen „verschmierten“ Eindruck
- Weil bewegte Szenen mehrfach aufgenommen und anschließend zusammengesetzt werden, entstehen bei der Pixelausrichtung deutliche Verluste
- Viele Nutzer wünschten sich daher eine Option zum Fotografieren ohne KI, die auch die App Halide schnell eingeführt hat
- Auch der Aufnahmemodus Process Zero, der vollständig auf KI verzichtet, ist beliebt, kann aber wegen fehlender HDR-Verarbeitung in manchen Bereichen Informationen verlieren
Was sich aus der analogen Fotografie lernen lässt
- In der Zeit der Filmfotografie verfügte Negativfilm von Natur aus über einen großen Dynamikumfang
- Beim Entwickeln von Abzügen wurden Lichter und Schatten mit manuellen Techniken wie „Dodge and Burn“ angepasst
- Meisterfotografen wie Ansel Adams schufen mit solchem manuellen Tone Mapping dramatische Bilder
- Halide führt diese Tradition heute mit manuellem Tone Mapping auf Basis einer Einzelaufnahme fort
- Bei der Feinabstimmung eines Fotos können Nutzer einen eigenen Regler verwenden, mit dem sich der Dynamikumfang auf einmal anpassen lässt
Lösung 2: Echte HDR-Displays
Stand der Einführung von HDR-Displays
- Moderne Smartphones, Fernseher und Monitore unterstützen inzwischen tatsächlich HDR-Ausgabe
- HDR-Bildschirmschoner auf dem Apple TV wirken ähnlich beeindruckend wie einst der Übergang vom analogen Fernsehen zu HDTV
- Wegen der Kosten für den Infrastrukturaustausch und der Abneigung von Content-Erstellern gegen übertriebene Darstellung verbreitet sich die Technik jedoch nur langsam
- Einige Videoproduzenten weisen darauf hin, dass übertriebenes HDR durch visuelle Ablehnung und Ermüdung die Einführung der Technik sogar behindern kann
Kompatibilitäts- und Plattformprobleme
- Viele aktuelle iPhones unterstützen bereits HDR, doch je nach Situation und Umgebung wird HDR deaktiviert, etwa im Stromsparmodus oder bei starkem Sonnenlicht
- Die meisten Webbrowser unterstützen die Darstellung von HDR-Fotos noch nicht richtig
- Deshalb führen Apple, Google und andere Verfahren wie Adaptive HDR und Ultra HDR ein, die SDR- und HDR-Informationen gleichzeitig in einer Datei speichern
- Auch Browser und Apps wie Safari und Chrome arbeiten schrittweise an einer breiteren HDR-Unterstützung
- Wegen Bugs in Apples Photos-App und Problemen bei der Unterstützung in iOS wird eine flächendeckende Verbreitung in der Praxis noch Zeit brauchen
Halides HDR-Unterstützungspläne
- Halide will unter Berücksichtigung von Geschmacksfragen drei HDR-Stufen anbieten: Standard, Max, Aus
- Eine begrenzte Vorschau wird bereits als Entwickler-Preview verteilt und ist aufgrund der TestFlight-Richtlinien von Apple nur wenigen Personen zugänglich
Lösung 3: Die Wahl von SDR respektieren
- Manche Nutzer bevorzugen weiterhin SDR
- Es wird betont, dass das Wesen der Fotografie weniger in der „Dokumentation“ der Realität liegt als in der Ausdrucksform von Empfindung und in unterschiedlichen Interpretationen des Motivs
- Wenn HDR jedes Detail sichtbar macht, können dadurch Natürlichkeit und die Konzentration auf das Motiv sogar geschwächt werden
- Es gibt weiterhin Nutzer, die Wert auf die Ästhetik analoger und SDR-orientierter Bildstile legen
- Halide bietet verschiedene Optionen wie HDR, SDR und Tone Mapping an und stellt die Intention des Künstlers in den Mittelpunkt
Fazit
- Tone Mapping war in der Geschichte der Fotografie über Jahrhunderte eine wichtige Funktion
- HDR-Displays besitzen großes Potenzial, Bilder zu erzeugen, die wir zuvor nicht sehen konnten
- Die Aussicht auf eine Zukunft, in der SDR und HDR koexistieren, wird positiv bewertet
- Zentral ist, dass Nutzer Methode und Stil selbst wählen können
- Die Zukunft der Fotografie und der Anblick von Sonnenuntergängen dürfte noch heller werden
1 Kommentare
Hacker-News-Kommentare
Unsere Augen können mit beiden Situationen gut umgehen. Das ist eine häufige Beschwerde bei Spielen: Unser natürlicher Blick tastet eine Szene ab und passt sich ständig an (Beleuchtung, Fokus usw.). Das Gehirn integriert diese Informationen zu einem einzigen Augenblick. In Spielen schmälern Effekte wie „HDR“ oder Depth of Field dagegen eher die Immersion. Es wirkt nur dann natürlich, wenn man den Blick exakt auf den Punkt richtet, den die Software erwartet; schaut man in die Peripherie, werden Farben unrealistisch verfälscht oder es wird unscharf. Solche Probleme werden bleiben, bis Eye-Tracking zum Standard wird. Am Ende wirken solche Funktionen nicht so, als wäre man wirklich vor Ort, sondern eher wie Aufnahmen mit einer fehleranfälligen Videokamera. Wenn dann noch „Film grain“ dazukommt, wird der Unterschied noch deutlicher.
Obwohl ich im Promotionsstudium für AMO physics bin, wusste ich erstaunlich wenig darüber, wie normale Kameras aufgebaut sind. Das in kurzer Zeit zu lernen, war in der Frühphase von Waymo und Motional sehr wichtig. Ich habe vor ein paar Jahren ein unterhaltsames Video über HDR gemacht, das ich sehr empfehle: https://www.youtube.com/watch?v=bkQJdaGGVM8. Wenn du ernsthaft in die digitale Fotografie einsteigen willst, empfehle ich die Stanford-Vorlesungen von Marc Levoy: https://www.youtube.com/watch?v=y7HrM-fk_Rc&list=PL8ungNrvUY.... Marc Levoy leitete bei Google erfolgreich die Entwicklung der Pixel-Kamera und führt heute sein eigenes Team bei Adobe. (Wie bei Smartphone-Innovationen üblich, haben andere Firmen allerdings nicht lange gebraucht, um aufzuholen.)
Ich halte es für einen Fehler, HDR-Aufnahme, HDR-Format und HDR-Display in einen Topf zu werfen. Das sind völlig unterschiedliche Konzepte. Zu behaupten, Ansel Adams habe HDR verwendet, dürfte eher Verwirrung stiften und ist nicht korrekt. HDR-Formate, -Aufnahme und -Bearbeitungs-Workflows gab es schon lange vor HDR-Displays. Der größte Vorteil von HDR ist, dass sehr helle Bereiche nicht ausfressen und in sehr dunklen Bereichen Farbdetails nicht verloren gehen. Früher war eine falsch gesetzte Belichtung kaum noch zu retten, mit HDR kann man die Belichtung später anpassen. Adams arbeitete jedoch nicht auf dieselbe Weise wie heutiges HDR, sondern war geradezu göttlich darin, exakt für das von ihm verwendete Medium zu belichten. Informationen, die im Negativ nicht enthalten sind, kann man später nicht wieder hervorholen; Adams einen HDR-Nutzer zu nennen, stiftet daher nur noch mehr Verwirrung.
HDR auf Displays zu erleben, finde ich persönlich sehr unangenehm. Das hellste Weiß sollte meiner Meinung nach nur für Sonne oder extrem starke Lichtquellen genutzt werden, nicht für die Wand in einem Innenraumfoto. Auch die Tone-Mapping-Beispiele wirken auf mich viel zu flach und mit zu wenig lokalem Kontrast.
Als Fotograf finde ich HDR-Inhalte zwar reizvoll, aber in der Praxis ist es störend, wenn Fotos im Feed auf einmal so hell auf dem Bildschirm erscheinen, dass die Augen schmerzen, während andere weiße Hintergründe im Gegenzug stumpf und seltsam aussehen. Wenn ich nachts mit heruntergeregelter Helligkeit lese und dann ein HDR-Foto erscheint, muss ich weiter herunterregeln, und sobald ich wieder zu Text komme, muss ich wieder heller stellen. Für Vollbildinhalte wie Spiele oder Filme passt HDR, aber für die alltägliche Computernutzung ist es eher ein Schock für den Nutzer.
dynamic range limit) über CSS erst jetzt. In Zukunft dürfte das auch in Feed-basierten Web-Erfahrungen immer verbreiteter werden.Die TV-, Film- und Fotoindustrie braucht Milliarden Dollar und endlos viel Zeit für Infrastruktur-Upgrades, und für Verbraucher gilt dasselbe. Ich selbst habe weder ein 4k- noch ein HDR-Display und werde mir keinen HDR-Fernseher kaufen, bevor mein alter kaputtgeht, und auch keinen 4k-Monitor, bevor mein Arbeitsmonitor ersetzt werden muss.
KI kann die Absicht des Nutzers nicht lesen. Das ist auch ein Kriterium dafür, wer in der Softwareentwicklung wirklich ein Gespür hat — Computer können wie Menschen weder Absichten ableiten noch Gedanken lesen.
Auch in der analogen Fotografie kann man mit Ausgleichsentwicklern dunkle oder helle Bereiche feiner steuern, und es gibt Verfahren wie stand development, bei denen man stark verdünnten Entwickler lange einwirken lässt. Dodge und Burn sind also nicht die einzige Möglichkeit, den Dynamikumfang zu erhöhen. An HDR-Smartphonefotos stört mich viel: Schatten und Highlights verschwinden, weshalb sie sich als kreatives Werkzeug schlecht eignen, für Familienfotos und Dokumentation aber durchaus brauchbar sind.
Ich finde es spannend zu sehen, wie sich die Bedeutung von „HDR“ seit den professionellen Video-/Filmkreisen der 90er Jahre bis heute verändert hat. Früher meinte SDR ungefähr 8 Blendenstufen Dynamikumfang und HDR mehr als 10, wobei man auf Farbprimärkoordinaten und das Mapping von Transferfunktionen achtete. Heute werfen Leute mit „HDR“ mehrere Konzepte zusammen. Praktisch muss man drei Dinge verstehen.
HDR kann alles Mögliche bedeuten — oder auch gar nichts. Für Einsteiger würde ich heute vor allem betonen, dass Farbe und Luminanz als „absolute Werte“ behandelt werden. Wichtig ist auch zu verstehen, dass Informationen je nach Eigenschaften des Displays automatisch angewendet werden, etwa durch adaptives Mapping.
HN, lohnt sich ein HDR-Monitor? Vor etwa zehn Jahren habe ich gehört, dass sie bald kommen würden, und gewartet, aber in meiner Preisklasse sind sie nie angekommen. Jetzt frage ich mich, ob ich mich wieder damit beschäftigen sollte. Dass HDR nützlich ist, halte ich für unstrittig. Der Unterschied zwischen einer Landschaft draußen mit eigenen Augen und derselben Szene als Foto auf einem Bildschirm ist deutlich.
vim/vscode) oder normale Arbeit braucht man es nicht.