High Dynamic Range-fotografie (HDR) in de praktijk

Door -

Iedereen kent het wel. Lastige lichtsituaties waarbij het simpelweg onmogelijk is om de donkere als lichte onderdelen goed te fotograferen. Het is kiezen of delen: overbelichten of onderbelichten en vervolgens een reddingspoging met Photoshop. Maar er is ook een alternatief: HDR. Zowel softwarematig achter, of bij sommige camera’s zelfs als optie in de camera vooraf. Maar hoe werkt HDR en Tone Mapping en hoe maak je er optimaal gebruik van?

Een situatie met groot contrast bevat onder- en overbelichte delen. Door meerdere belichtingen te maken en deze samen te voegen (HDR) ontstaat een veel beter belichte foto. Ga met de muisaanwijzer op de foto staan om het verschil te zien.

Voorbeeld

Stel je eens voor: je staat voor een kasteelruïne die je wilt fotograferen. Deze staat aan de rand van een afgrond, dus je kunt er niet omheen lopen. Binnenin is het donker, buiten schijnt de felle zon. Hoe krijg je de fraaie structuur van de kasteelmuur in beeld en tegelijkertijd de witte wolken en blauwe lucht? Dat is praktisch onmogelijk omdat het contrast te groot is. De lucht is fel, het kasteel donker. Je oog is redelijk in staat om details in donkere en lichte delen te zien, maar je camera kan dat niet. Een foto met standaardbelichting, bijvoorbeeld in de automatische stand, levert een contrastloos plaatje op: schaduwen zijn zwart, de lucht is wit. Als je overbelicht, wordt de structuur van het kasteel goed zichtbaar, maar wordt de buitenlucht een felle gloed. Als je onderbelicht, worden de witte wolken en blauwe lucht goed zichtbaar, maar wordt het kasteel simpelweg zwart. Hoe kan dit?

Het verschil tussen het mensenlijk en camera’s (afbeelding: Ricoh)

De oorzaak ligt in het feit dat een camerasensor, evenals het menselijk oog, een beperkt contrastverschil kan waarnemen. In situaties waar het ofwel heel erg donker of erg licht is, moet er gekozen worden. In het donker worden onze pupillen groter, waardoor we beter kunnen zien. Maar fel licht doet dan wel pijn aan onze ogen. De sensor van een digitale camera heeft hetzelfde probleem. In technische terminologie heet dit het dynamisch bereik en komt neer op hoeveelheid kleurgradaties die waargenomen kunnen worden tussen pikzwart en helderwit. Een camera ziet minder gradaties dan een mens, waardoor schaduwen al snel zwart worden in plaats van donkergrijs en fel licht wit. Onder normale lichtomstandigheden doet dit zich niet voor, maar wanneer er sprake is van een groot contrast met donkere schaduwen en felle hooglichten wordt het kritiek. Het probleem is dat een camera een overbelicht deel van een foto als witte pixels opslaat (en een onderbelicht deel als zwarte), omdat hij de verschillende lichtwaarden niet kan onderscheiden. Hierdoor gaat er dus beeldinformatie voorgoed verloren. Het dynamisch bereik van een camera wordt uitgedrukt in stops. Een gemiddelde camera heeft een bereik van 5 tot 8 stops, zeg maar een contrastratio van 128:1. Een spiegelreflexcamera heeft veel een grotere sensor en doordoor meer dynamisch bereik. Een professionele camera met fullframe-sensor biedt gemiddeld circa 11 stops dynamisch bereik (een contrastratio van 2048:1). Niet slecht als je bedenkt dat de lcd-monitoren waar we op werken gemiddeld een dynamisch bereik hebben van iets minder dan 10 stops (700:1). Ter vergelijking: het menselijk oog heeft een dynamisch bereik van circa 14 stops, wat neerkomt op een contrastratio van 11.000:1. Maar omdat deze goed in staat is zich aan te passen aan de omgeving (b.v. zeer licht of zeer donker) kunnen we ook wel spreken van 1.000.000:1 (24 stops). Dat is een wereld van verschil met camera’s.

Het toepassen van HDR, zij het via beeldbewerking of op de camera leidt meestal tot een flinke toename van het contrast. Ga met de muisaanwijzer op de foto staan om het verschil te zien.

Bracketing

Het menselijk oog heeft dus een beduidend beter dynamisch bereik dan een camera en het is bovendien in staat om zich aan te passen. Maar gelukkig zijn er wel trucs om het dynamisch bereik van camera’s te verbeteren. Een situatie met fel licht en donkere schaduwen laat zich weliswaar niet in één foto vangen, maar wel in meerdere. Je kunt dan een belichtingstrapje maken met verschillende sluitertijden. Dit stel je op je camera in via de optie bracketing, maar het kan eventueel ook handmatig. Je begint met een lange sluitertijd waarbij de donkere schaduwen goed belicht wordt en gaat door tot een korte sluitertijd waarbij de details van de hooglichten goed vastgelegd worden. Dit zijn minimaal drie verschillende opnamen (onderbelicht, neutraal, overbelicht), maar afhankelijk van de lichtsituatie kan het aantal oplopen tot 10 of meer. Voorbeeld: je maakt drie foto’s, waarvan één standaard belicht, één -2 stops onderbelicht en één +2 stops overbelicht (-2 EV, 0 EV, +2 EV). Uiteraard is een statief hiervoor een aanrader, omdat de compositie anders teveel van elkaar afwijkt (waardoor samenvoeging bemoeilijkt wordt). We hebben dan alle details van de omgeving vastgelegd, zij het niet in één opname. Maar via fotobewerkingssoftware zouden de foto’s kunnen worden samengevoegd. Nu kan dat ingewikkeld, via meerdere transparante lagen, maar ook relatief eenvoudig. Een tip is om te foto’s (indien mogelijk) op te slaan in het raw-formaat. Dit formaat bewaart beduidend meer kleurinformatie dan jpeg en bevat dus een veel hoger dynamisch bereik.

Door drie foto’s met verschillende belichtingen te maken en deze samen te voegen wordt het dynamisch bereik kunstmatig vergroot. (afbeelding: Ricoh)

De term ‘HDR’ staat voor High Dynamic Range (oftewel een hoog dynamisch bereik). Je kunt een HDR-foto maken door meerdere foto’s met verschillende belichtingstijden samen te voegen tot één HDR-bestand. Alle kleurinformatie van alle opnamen blijft in dit bestandsformaat behouden, waardoor het dynamisch bereik van je camera dus enorm toeneemt. Het is een bestandsformaat dat kleurinformatie in 32-bits opslaan in plaats van de gebruikelijke 8-bits van jpeg en 16-bits van tiff. Hierdoor kan een veel groter kleurbereik kan worden vastgelegd dan met een jpeg of  tiff. Het probleem is echter dat er vrijwel geen hardware (en slechts een beperkt aantal softwaretitels) om kan gaan met HDR-bestanden. Daarnaast zijn er eigenlijk nog geen monitoren die een dergelijke hoeveelheid kleurinformatie kan weergeven. Een gemiddelde lcd-monitor geeft 8 tot 10 bits kleurinformatie weer, dus alles daarboven is zo goed als onzichtbaar. Wanneer je een 32-bits HDR-bestand opent met geschikte software, zul je een vreemd belicht plaatje te zien krijgen omdat je monitor het simpelweg niet goed kan weergeven. In een apart venster, dat een klein deel van het beeld terugberekend naar 16-bits, kun je de verschillende lichtnuances zien wanneer je er met de muis over beweegt. Er bestaan wel een paar professionele HDR-monitoren, maar die hebben een prijskaartje van circa € 45.000. Zoals de BrightSide DP37-P, die een constrastratio heeft van 200.000:1 en een helderheid van 3000 cd/m2. Dat is tien tot twintig keer zo helder en contrastrijk is als een normale monitor. Ze worden dan ook uitsluitend gebruikt door filmmakers en enkele professionele studiofotografen.

Een 32-bits HDR-foto is niet goed zichtbaar op een standaardmonitor, omdat deze niet alle kleurnuances kan weergeven. De beeldinformatie is er echter wel (zie het hoofd van het standbeeld linksboven).

Tone Mapping

Leuk, zo’n HDR-foto, maar wat heb je er aan als je de kleuren niet correct kunnen worden weergegeven door je monitor? Je kunt de kleurinformatie natuurlijk weer terugbrengen naar 16-bits en de foto vervolgens opslaan als een tiff-bestand (of jpeg, maar dan met 8-bits). Om gebruik te maken van de enorme hoeveelheid details en kleurinformatie van het 32-bits bestand, kun je de kleuren kunstmatig samenvoegen met behulp van een functie genaamd ‘tone mapping’. Deze comprimeert het aantal kleuren, maar dan met zo veel mogelijk behoud van details in schaduwpartijen en hooglichten. Helemaal nieuw is dat niet: een soortgelijke methode werd vroeger ook al in kranten toegepast omdat contrastrijke kleurenfoto’s in zwart-wit-druk niet echt uit de verf kwamen. Om een HDR-foto om te zetten via tone mapping heb je speciale software nodig, zoals Photoshop, Photomatix of Picturenaut. Met dezelfde software kun je je overigens ook foto’s samenvoegen tot een HDR-opname. Omdat er geprobeerd wordt zoveel mogelijk kleurinformatie en lichte en donkere details in de foto te behouden, is het gevolg wel dat het resultaat wat kunstmatig kan overkomen. Veel amateurfotografen vinden dit resultaat juist erg kunstzinnig, bijzonder en mooi om te zien. Maar de meningen zijn verdeeld, want soms is de bewerking echt te veel van het goede omdat kleuren volstrekt onrealistisch worden. Dat verlegd de focus van de foto naar de bewerking zelf, in plaats van het onderwerp en de compositie. Een HDR- en tone mapping-bewerking loslaten op je foto’s is geen doel op zich, maar een hulpmiddel om details zichbaar te maken met als leuke bijkomstigheid dat de kleuren versterkt worden.

HDR-stand op camera’s

Overigens beginnen cameramakers ook steeds meer in te spelen om deze trend. Veel (compact)camera’s bevatten een speciale stand, waarbij details in fel licht veel beter worden opgenomen. Dit kost wel meer verwerkingstijd en kan de mogelijke ISO-standen wat beperken. In feite is dit een kunstmatige methode, waarbij feitelijk iets wordt onderbelicht, waarna de schaduwpartijen softwarematig worden verhelderd en de hooglichten intact blijven. Dezelfde methode kan worden toegepast op schaduwen. Oneerbiedig gezegd is het een soort ‘schaduw en hooglichten’-bewerking die we ook kennen van Photoshop. Maar er zijn ook een camera’s die zelf meerdere opnamen met verschillende sluitertijden maken en daar zelf een samengesteld beeld van produceren. Dat heeft een beter effect.

Er is verschillende software in omloop waarmee je meerdere foto’ kunt samenvoegen tot een HDR-bestand en vervolgens weer kunt omzetten via Tone Mapping. De meest toonaangevende software is Adobe Photoshop CS6, waar HDR nu volledig ondersteund wordt, en het pakket Photomatix van HDRsoft. Het laatst genoemde pakket was één van de eerste titels die een complete oplossing bood voor HDR-fotografie en is dan ook razend populair. Maar zowel Photomatix als Photoshop zijn betaalde pakketten. Er zijn ook gratis alternatieven, al moet je daarvoor goed zoeken. Op internet worden tientallen HDR-pakketten onder de noemer ‘free’ aangeboden, waarvan een groot deel in de praktijk toch betaald zijn. Het gaat dan bijvoorbeeld om testversies die slechts 30 dagen functioneren, of software die weliswaar volledig functioneel is maar steeds een watermerk toevoegd (wat natuurlijk niet wenselijk is). Een goed gratis pakket is Picturenaut 3.

In dit artikel gebruiken we Photomatix als voorbeeld

Een overzicht:

HDR uit één foto

Soms zien we pas achteraf dat een bepaalde scene wat betreft belichting niet goed uit de verf komt. Of is het niet mogelijk om een reeks foto’s te maken vanwege bijvoorbeeld een bewegend onderwerp of het gebrek aan een statief. Geen nood. Als je in het raw-formaat fotografeert kun je daar ook een HDR-bestand uit persen. Een raw-foto bevat onbewerkte beeldinformatie rechtstreeks vanaf de sensor, dat zonder schadelijke compressie en met maximaal kleurdetail wordt opgeslagen. Het dynamisch bereik van een raw-foto is vele malen groten dan die van een jpeg-versie. Daardoor is een raw-foto ook zo  goed te corrigeren in beeldbewerkingssoftware. In het raw-formaat is een overbelichte lucht is bijvoorbeeld niet 100% wit, maar bevat meer tussenliggende kleuren. Met behulp van HDR software kun je alle aanwezige details – zowel in de extreem lichte als donkere delen – uit uw foto persen. Het gaat dan niet om een echt HDR-bestand, omdat de totale kleurinformatie slechts 16-bits is, maar je kunt toch tone mapping gebruiken om de foto te bewerken. Het gevolg is dat uw foto wint aan details in donkere en lichte delen, evenals contrast en kleurverzadiging. Een echte HDR-foto op basis van meerdere belichtingen is nogal altijd beter, maar het is beter dan niets.

Hieronder het complete stappenplan voor het maken van HDR-foto’s.

FASE 1: foto’s maken

Kom je een situatie tegen met lastig licht, zoals donkere schaduwpartijen en fel licht tegelijkertijd, dan is dat een ideaal uitgangspunt voor HDR. Het maken van HDR-foto’s is vooral voor architectuur van toegevoegde waarde. Voor personen is het niet wenselijk, omdat mensen er onnatuurlijk uit gaan zien.

Tips:

  • Gebruik bij voorkeur een statief
  • Maak minimaal drie foto’s (via de bracketingoptie)
  • Gebruik (indien mogelijk) het raw-formaat in plaats van jpeg

FASE 2: Samenvoegen tot één HDR-bestand

Eenmaal thuis opent u uw HDR software en selecteer je de reeks foto’s die je wilt omzetten. Om het overzicht te bewaren, is het aan te raden om de foto’s die je wilt omzetten in een aparte map te plaatsen. Soms biedt biedt de (betaalde) software geavanceerde opties die je veel werk kunnen besparen. Zoals de optie om foto’s op elkaar aan te laten sluiten (wanneer je geen statief hebt gebruikt), het reduceren van kleurschifting en ruis en het wegpoetsen van ghosting (een bewegend onderwerp dat op verschillende posities staat in de fotoreeks). Daarna begint het wachten, want het samenvoegen neemt enige tijd in beslag. Een snelle computer is een pré en ook een 64-bits besturingssysteem en dito software werkt vlotter.

FASE 3: Omzetten via Tone Mapping

In de laatste fase wordt kleurinformatie uit de HDR-foto gecomprimeert naar een 8- of 16-bits bestand, dat zichtbaar is op onze monitoren. In de meeste software kun je voor het omzetten verschillende prioriteiten aangeven, die het resultaat sterk kunnen beïnvloeden. Er is dus niet één mogelijkheid, maar een groot scala variabelen. Je kunt bijvoorbeeld de sterkte van het effect bepalen, evenals de helderheid, het microcontrast en de kleurverzadiging. Ook de overgangen van licht naar donker kun je beïnvloeden (via smoothing). Je hoeft dus niet af te wachten welk resultaat er uiteindelijk uitrolt, maar hebt hier grote invloed op.

Tips:

  • Overdrijf niet. De foto wordt dan zo surrealistisch dat alle nadruk naar het effect gaat en niet meer naar de foto zelf.
  • Let op ruis. Het samenvoegen van beelden en het comprimeren van kleuren werkt ruis in de hand.
  • Let op onrealistische kleurverschillen. Sommige zaken, zoals sneeuw of een witte lucht, horen zo te blijven als ze zijn. Een foto waarin sneeuw grijs wordt, is niet erg realistisch meer.

FASE 4: Beeldbewerking

Het eindresultaat kun je openen in je favoriete fotobewerkingsprogramma en dan nog wat verfijnen. Het kan bijvoorbeeld zijn dat er veel ruis is, wat je kunt reduceren. Soms is het ook mooi om het constrast nog wat te verhogen, de kleurverzadiging te verminderen of –meerderen en de wat helderheid bij te stellen.

Hieronder staat een aardige selectie foto’s met en zonder HDR. Als je niets doet, zie je de normale foto. Ga je met de muispijl op een foto staan, dan zie je de HDR versie van dezelfde foto. De eerste foto is bijvoorbeeld een mislukt exemplaar van George Washington bij Wall Street (New York City), maar dankzij HDR viel er nog behoorlijk wat te redden (let wel: het gaat hier om RAW-foto’s).

Het origineel is overbelicht, maar na bewerking met Photomatix is het resultaat een stuk beter.

HDR toepassen op een waterval kan, maar of het mooi is…? Het effect is wel aardig, maar grijze sneeuw? Ugh…

Even wat schaduwpartijen wegwerken

Een donkere voorgrond en een felle achtergrond, de nachtmerrie van iedere fotograaf. De HDR-versie toont beide delen. (Shanghai)

Door het licht op de achtergrond is de voorgrond onderbelicht. Maar Photomatix weet er nog flink wat detail uit te slepen, hoewel het wel erg surrealistisch wordt.

Het origineel is erg flets, mede door het tegenlicht van de zon. De HDR versie is een stuk beter.

Jouw HDR’s?

Heb jij ook HDR foto’s? Of ken je andere voorbeelden? Of gebruik je een afwijkende techniek (zoals schaduw en hooglichten)? Laat het ons weten in het reactieveld en/of stuur ze in naar onze Flickr-groep.

Pin It
Jeroen

is mede-oprichter van FotoVideo.nu, schrijver van diverse (foto)boeken en auteur voor verschillende tijdschriften. Hij fotografeert sinds 1994 met een spiegelreflexcamera en geeft ook af en toe presentaties en workshops over fotografie. Volg Jeroen ook op Twitter.

2 reacties naar High Dynamic Range-fotografie (HDR) in de praktijk

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *