HDRI-Technik angewandt auf Fotos von Mikrokristallen III.

Hallo liebe Freunde der Mikrokristalle,

das Thema HDR (High Dynamic Range) möchte ich abschließen mit einer Simulation des Tone Mapping-Verfahrens. Wir erinnern uns: Beim Tone Mapping wird der Kontrastumfang eines Hochkontrastbildes (Farbtiefe 16-32 Bit) soweit verringert, daß es auf herkömmlichen Ausgabegeräten (Bildschirmen oder Druckern) dargestellt werden kann (Farbtiefe 8 Bit). Was bedeutet eigentlich Farbtiefe von 8 oder 16 Bit?

Um das zu verstehen, machen wir einen kleinen Ausflug in die Arbeitsweise der Computerspeicher. Stellen wir uns einen Computerspeicher vor, wie ein kariertes Blatt Papier. Jedes Karo ist ein Bit, das kleinste ansprechbare Speicherelement. Bits kennen keine Farben. Sie kennen nur zwei Zustände, ausgedrückt in den Zahlen „0“ und „1“. Wir können in ein Karo also entweder eine „0“ schreiben, oder eine „1“. Mehr geht nicht. Farben müssen also irgendwie in Kombinationen dieser 2 Ziffern dargestellt werden.

Digitale Bilder sind aus drei Grundfarben aufgebaut: Rot, Grün und Blau. Für jede dieser drei Grundfarben reservieren wir auf unserem karierten Blatt separate Speicherplätze, die wir Farbkanäle nennen. Es gibt also einen roten (R), einen grünen (G), und einen blauen (B) Farbkanal. Nehmen wir einmal an, wir reservieren für jeden Farbkanal genau je einen Speicherplatz, den wir mit einer „0“ oder einer „1“ belegen können. Schreiben wir z.B. in den roten Farbkanal eine „0“ so bedeutet das, er enthält keine Farbe. Schreiben wir eine „1“ hinein, enthält er die Farbe Rot. Analog können wir mit den beiden anderen Farbkanälen verfahren. Es ergeben sich dann daraus, mathematisch ausgedrückt,  ( 2 ^ 1 )^ 3 = 8 mögliche Farbkombinationen, wie im folgenden Bild dargestellt:

Darstellbare Farben bei 1 Bit Farbtiefe.

Darstellbare Farben bei 1 Bit Farbtiefe.

Stellen wir pro Farbkanal nur einen Speicherplatz zur Verfügung, so sprechen wir von einer Farbtiefe von einem Bit.

Erhöhen wir gedanklich die Farbtiefe auf 2 Bit. Dann stehen jedem Farbkanal 2 Speicherplätze zur Verfügung, die mit „0“ oder „1“ belegt werden können. Das bedeutet, daß wir jetzt die Farben in (2^2) = 4 unterschiedlichen Intensitäten darstellen könnten.

R                                          B

0 0                 0 0                    0 0

0 1                  0 1                    0 1

1 0                  1 0                    1 0

1 1                   1 1                    1 1

Kombiniert man die Farbabstufungen der Einzelfarben miteinander, ergeben sich (2^2)^3 = 64 verschiedene Farbkombinationen.

Der sRGB-Farbraum arbeitet mit einer Farbtiefe von 8 Bit pro Farbkanal. Somit ergeben sich pro Farbkanal 2^8 = 256 Farbabstufungen. Die 3 Kanäle wiederum miteinander kombiniert ergeben (2^8)^3 = 16.777.216 also rund 17 Millionen Farben. Und für einen 16-Bit-Farbraum kommen wir auf (2^16)^3 = 281.474.976.710.656, also rund 281 Billionen mögliche Farben. Gute Bildschirme im Amateurbereich können den sRGB-Farbraum zu 100% abdecken. Nur für den professionellen Gebrauch decken Bildschirme den vollen RGB-Farbraum ab.

Kehren wir von unserem kleinen Ausflug zurück zu unserem Ziel, das Tone Mapping zu simulieren. Wer Photoshop Elements besitzt, im vorliegenden Beispiel wurde Photoshop Elements 14 benutzt, kann diese Simulation durchführen. Es wird hierbei der Kontrastumfang des Bildes kontrolliert reduziert.

Photoshop Elements besitzt ein Camera-RAW-Plugin, mit dem man auch Bilder im JPG-Format öffnen kann. Durch Verschieben der Schwarz-, Weiss-, Tiefen-, Lichter- und Klarheit- Regler kann man ein Tone Mapping simulieren und erreicht durchaus beachtliche Ergebnisse.

Ich möchte mich nicht mit fremden Federn schmücken, diese Technik habe ich dem sehr lesenswerten Buch „Photoshop Elements 14“ von Jürgen Wolf entnommen. Legen wir also los:

Als Ausgangsbild habe ich wieder das gleiche Mikrofoto von Cumarin verwendet wie in den beiden vorausgegangenen Blog-Beiträgen. Die dunklen Bereiche sind hier viel dunkel.

02_Cumarin

Mikroaufnahme von Cumarin im polarisierten Licht.

In Camera-Raw das Bild öffnen:

 

JPG in Camera RAW

Öffnen einer JPG-Aufnahme in Camera RAW

 

Cumarin in Camera RAW

Mikroaufnahme von Cumarin in Camera RAW.

 

bild_02.1

Originalstellung der Regler.

Jetzt die Regler rechts im Bild folgendermaßen verstellen:

Schwarz ganz nach rechts auf +100

Weiß ganz nach links auf -100

Tiefen ganz nach rechts auf +100

Lichter ganz nach links auf -100

Klarheit ganz nach rechts auf +100

 

bils_03.1

 

Simuliertes Tone Mapping.

Simuliertes Tone Mapping.

Und hier die durch simuliertes Tone Mapping generierte Aufnahme:

Simuliertes Tone Mapping

Durch simuliertes ToneMapping (Dynamikkompression) verbesserte Mikroaufnahme von Cumarin.

Die Aufnahme hat doch gewaltig gewonnen.

Soviel für heute, liebe Freunde der Mikrokristalle. Im nächsten Blogbeitag zeige ich Euch, wie man schöne Mikrokristalle von Cumarin, einem Stoff, der u.a. im Zimt enthalten ist, erzeugen kann.

Bis dahin wünsche ich eine gute Zeit.

H-D-S

 

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