High dynamic range imaging

L' HDR, acronimo di High Dynamic Range, è una tecnica utilizzata in computer grafica e in fotografia per consentire che i calcoli di illuminazione possano essere fatti in uno spazio più ampio (un high range appunto) e si possano rappresentare valori di illuminazione molto alti o molto bassi.

Le sei esposizioni usate per creare l'immagine sopra; i tempi di esposizione (dall'alto a sinistra) sono: 1/40 s, 1/10 s, 1/2 s, 1 s, 6 s, 25 s

Le tecniche HDR sono fondate sulla natura fisica della luce. Per i calcoli si utilizzano le stesse unità di misura della fotometria, dove, per esempio, al sole viene assegnato un valore di luminosità milioni di volte più grande di quello del monitor del personal computer.

L'HDR dà la possibilità di immortalare una scena avendo poi il totale controllo sull'immagine finale; ad esempio è possibile esporre nuovamente la foto, correggendo o perfezionando il risultato finale.

Storia

L'uso dell'HDR in computer grafica venne introdotto da Paul Debevec, probabilmente la prima persona a creare immagini usando la mappatura HDR per visualizzare realisticamente le luci e animare gli oggetti. Gregory Ward invece è il creatore del formato di memorizzazione per le immagini HDR.

Confronto con le tradizionali immagini digitali

Le informazioni memorizzate in un'immagine HDR di solito corrispondono ai valori fisici della luminosità e della radianza che possono essere osservate nel mondo reale; in questo differiscono dalle informazioni memorizzate nelle normali immagini digitali, che memorizzano solo quali colori vanno riprodotti sullo schermo.

Le immagini HDR richiedono un maggior numero di bit per colore delle tradizionali immagini, per via del fatto che rappresentano valori da $10^{-4}$ a $10^{8}$ (i valori della luce visibile) o più.

Numeri a 16-bit o a 32-bit floating point sono spesso utilizzati per rappresentare i pixel HDR. In ogni caso, utilizzando l'appropriata funzione di trasferimento, i pixel HDR possono essere rappresentati a 10-12 bit di luminosità e a 8 bit per la componente colore senza alcuna variazione visibile^[1].

Esempi

La navata della Chiesa di Old Saint Paul's, a Wellington, in Nuova Zelanda.
Due differenti esposizioni possono essere combinate per rendere l'immagine visibile su un normale monitor.
Un tramonto con la tecnica HDR.
Vista notturna New York fotografata con la tecnica HDR