Kameras lernen menschlich sehen

Über- und Unterbelichtung bald Vergangenheit

Nach der digitalen Revolution im Bildauflösungsbereich durch High Definition (HD) steht die nächste bahnbrechende Neuerung bereits vor der Tür. High Dynamic Range Imaging (HDRI) soll die Lücke zwischen Fotografie und Film und dem menschlichen Auge endgültig schließen. Möglich wird dies durch das Erfassen und die Wiedergabe von Helligkeitswerten im Umfang des menschlichen Sehvermögens. Um für die Zukunft gerüstet zu sein, haben Forscher am Max-Planck-Institut für Informatik nun eine Lösung zur Speicherung und Komprimierung von HDR-Videos entwickelt, die derzeit auf der CeBIT präsentiert wird.

„Im Bereich der Bildauflösung kommen die neuen HDTV-Geräte der menschlichen Sehqualität schon sehr nahe“, erklärt Karol Myszkowski vom Max-Planck-Institut im pressetext-Interview. „Bei der Kontrastfähigkeit, also der Erfassung von Helligkeitswerten ist das menschliche Auge verglichen mit derzeit existierenden Kameras und Monitoren allerdings immer noch haushoch überlegen“, meint er. So kann das Auge von einem mondlosen Himmel (3*10-5 Candela/m2) bis zu direktem Sonnenlicht (2*109 Candela/m2) ein ausgesprochen großes Helligkeitsspektrum erfassen und Helligkeitswerte von mindestens fünf Größenordnungen simultan sehen. Digitale Kameras und Monitore schaffen gerade einmal zwei bis drei Größenordnungen, diese allerdings auch nicht gleichzeitig.

„Für die digitale Fotografie bedeutet der Einsatz von HDRI den Wegfall von Unter- oder Überbelichtungen, während der Zuschauer beim Fernsehen das Gefühl bekommt, das Gezeigte wie durch ein Fenster zur realen Welt zu sehen“, meint Myszkowski. Erreicht wird dies durch das Übereinanderlegen unterschiedlicher Helligkeitslevel, ähnlich dem menschlichen Auge. Er glaubt, dass die massentaugliche Produktion entsprechender Geräte und Monitore noch etwa zehn Jahre dauern könnte, wenngleich kleinere Unternehmen wie Spheron VR http://www.spheron.de , IMS Chips http://www.ims-chips.de oder Dalsa http://www.dalsa.com bereits jetzt diverse Lösungen auf dem Markt anbieten.

Mit der am Institut entwickelten neuen Komprimierungstechnik für HDR Video will man in der Lage sein, die komplette Farbinformation, die für das menschliche Auge sichtbar ist, zu speichern. Traditionelle Video-Komprimierung, wie MPEG-4 oder ISO/IEC 13396-2/10, ist dazu nicht in der Lage, da sie ausschließlich dafür vorgesehen ist, gerade genug Informationen zu verschlüsseln, die für gegenwärtig existierende Geräte benötigt werden. Um auch auf diesen Geräten von der neuen Technologie zu profitieren, haben Forscher so genannte Tonemapping Tools entwickelt. Diese sind in der Lage, das bei HDRI eingesetzte Kontrastverhältnis von 60.000:1 auf das 250:1-Kontrastverhältnis von normalen Monitoren herunterzurechnen.