High Dynamic Range

Le tradizionali immagini digitali memorizzano l'informazione sul colore per come esso viene riprodotto sullo schermo, utilizzando massimo 256 valori (8-bit) di luminosità per ciascun canale. Anche se questa tecnica è la più diffusa per la visualizzazione di un'immagine, si rivela un disastro per quanto riguarda le precedenti fasi di acquisizione ed elaborazione digitale. Una giornata soleggiata può avere fino a 100.000 toni di luminosità ed una normale fotocamera digitale riduce questa gamma a 256 con una conseguente perdità di informazione e problemi di sovra o sotto esposizione dell'immagine.

Se si scatta una foto sovraesposta le parti bianche vengono totalmente perse in quanto non contengono alcuna informazione (viene proprio eliminata in fase di acquisizione). Fortunatamente le odierne esigenze in campo di fotografia digitale hanno portato alla luce un nuovo modello di memorizzazione chiamato High Dynamic Range (noto come hdr). Questa nuova tecnica consiste nell'assegnare all'energia di ogni raggio luminoso un valore in floating point con un'ampia gamma dinamica secondo le unità di misura della fotometria. Per fare un esempio, al sole vengono assegnati valori di luminosità almeno un milione di volte più grandi rispetto a quelli di un televisore acceso. In quest modo l'hdr risolve tutti i problemi legati al cattivo contrasto ed errata esposizione della maggior parte delle fotografie digitali, in quanto è possibile tramite programmi di fotoritocco decidere la giusta esposizione ed ottenere sempre il risultato qualitativamente migliore, perchè le zone visivamente troppo chiare o troppo scure non perdono mai parte del loro contenuto informativo.

Un'immagine hdr è tipicamente  molto pesante in quanto è definita da 16bit o 32bit per canale, però ne vale veramente la pena. Le fotografie scattate con questa tecnica sono qualcosa di unico. Alcuni artisti usano la gamma dinamica per creare delle illuminazioni ad ambientazione surreale, con risultati quasi fantasy a dir poco sorprendenti. Vediamo qualche immagine d'esempio tra le tante che si trovano un pò in giro per la rete:

Quali sono i possibili utilizzi?

- Migliore acquisizione ed elaborazione digitale delle immagini
- Nessuna perdita dell'informazione
- Maggiore contenuto informativo per canale (32/16 bit)
- Incrementata qualità nei motori grafici che ne fanno uso
- Salvataggio di canali alternativi, come depth-buffer o dati altimetrici
- Effetti grafici in tempo reale come Image Based Lighting (IBL)

Da non confondere:

- Con i problemi di compressione del formato jpeg: sono due questioni diametralmente opposte. Se in fase di acquisizione ed elaborazione è necessario un maggior contenuto informativo, al contrario in fase finale di presentazione l'occhio si accontenta benissimo di un'informazione ridotta come quella del formato jpeg usata per ottenere degli enormi fattori di compressione con perdita. Un fotografo che si rispetti dovrebbe sempre procedere nel seguente modo: acquisizione->salvataggio hdr->elaborazione digitale->salvataggio jpeg, per non ripercorrere mai il procedimento al contrario.

- Con le foto surreali: l'hdr viene usato spesso per produrre bellissime fotografie con colori surreali, tuttavia questo non è un suo limite ne una sua caratteristica fondamentale, come qualcuno falsamente potrebbe sospettare. Queste immagini particolari vengono creati solo come esempio delle potenzialità del formato hdr, enfatizzando quei colori deboli che normalmente andrebbero perduti soprattutto in presenza di potenti fonti luminose.

- Con l'alta definizione: spesso alcune videocamere si fregiano del titolo hdr pur non avendo nulla a che vedere con le riprese in high dynamic range, ma con quelle in alta definizione, che non c'entra completamente nulla.

Formati conosciuti:

- OpenExr (http://www.openexr.com/)
- RGBE (http://www.graphics.cornell.edu/~bjw/rgbe.html)
- Radiance (http://www.radiance-online.org/)