Tonemapmethoden

Tonemapmethoden bezeichnen Algorithmen, die den HDR-Inhalt einer Szene oder eines Bildes auf die eingeschränkte Dynamik eines Display-Geräts abbilden. Das Ziel ist es, Details in hellen und dunklen Bereichen zu bewahren, eine natürliche Erscheinung zu erzielen und Artefakte wie Überbelichtung oder Halos zu vermeiden.

Tonemapmethoden lassen sich grob in globale und lokale Verfahren einteilen. Globale Operatoren wenden dieselbe Kompression auf alle Pixel an und liefern in der Regel schnelle, durchgängige Ergebnisse. Bekannte globale Methoden arbeiten mit der Luminanz und verwenden eine Transferfunktion, um die Dynamik abzuschwächen, ohne die Gesamtstruktur stark zu verändern. Lokale Operatoren berücksichtigen hingegen benachbarte Pixel, um lokale Kontraste zu betonen. Solche Verfahren können Details in Schatten und Glanzlichtern erhalten, sind aber anfälliger für Halos oder andere Artefakte, wenn sie unpassend konfiguriert sind.

Zu den verbreiteten globalen Tonemapping-Methoden gehören Ansätze, die Luminanzwerte durch einfache, nichtlineare Funktionen transformieren und dabei Belichtungseffekte simulieren. Bekannte lokale Tonemapping-Verfahren umfassen Verfahren, die das Bild in Basis- und Detailkomponenten zerlegen (zweischichtige Zerlegung), sowie Edge-preserving Techniken, die lokale Kontrastanpassungen gezielt anwenden. Beispiele sind Durand und Dorsey mit einer zweischichtigen Zerlegung, Fattal et al. mit edge-preserving Methoden sowie weitere Ansätze, die lokale Kontrastanpassung nutzen.

In der Praxis werden Tonemapmethoden oft kombiniert oder an die Eigenschaften des Zieldisplays angepasst, und es geht darum, eine Balance zwischen Kontrast, Farbbalance, Detailtreue und Artefaktfreiheit zu finden. Anwendungen finden sich in HDR-Fotografie, Filmproduktion, Computer-Grafik und wissenschaftlicher Visualisierung.