HDR-Foto erklärt: mehr Dynamik in hellen und dunklen Bereichen

Du fotografierst gegen das Fenster, und entweder du siehst die Person davor oder die Landschaft dahinter, aber nie beides. Genau dafür gibt es HDR. Die Abkürzung steht für High Dynamic Range, hoher Dynamikumfang. Gemeint ist die Spanne zwischen dem hellsten und dem dunkelsten Punkt, den eine Kamera in einem Bild festhalten kann. Diese Spanne ist bei jedem Sensor begrenzt, und HDR erweitert sie, indem mehrere Aufnahmen zu einem Bild verrechnet werden. Dieser Artikel erklärt, was dabei passiert, warum dein Handy das von allein macht, und wo die Grenzen liegen. Wichtig vorweg: Es geht um HDR bei der Aufnahme, nicht um HDR beim Bildschirm. Das sind zwei verschiedene Dinge mit demselben Namen, dazu unten mehr.

Das Wichtigste in Kürze

• HDR heißt hoher Dynamikumfang. Es geht um die Spanne zwischen dem hellsten und dem dunkelsten Detail, das eine Aufnahme noch zeigen kann.
• Kamerasensoren sehen weniger als dein Auge. Bei starkem Kontrast müssen sie sich entscheiden: entweder überstrahlter Himmel oder abgesoffene Schatten.
• HDR kombiniert mehrere Aufnahmen. Aus einer helleren holt die Kamera die Schatten, aus einer dunkleren die Lichter, und rechnet ein ausgewogenes Bild.
• Moderne Handys machen das automatisch. Statt klassischer Belichtungsreihe nehmen sie eine schnelle Serie kurzer Aufnahmen auf und mitteln sie.
• HDR-Foto ist nicht Display-HDR. Das eine betrifft die Aufnahme, das andere die Anzeige auf einem hellen Bildschirm. Gleicher Name, anderes Thema.
• Die Grenze ist Bewegung. Weil mehrere Bilder verrechnet werden, können schnelle Motive Geister-Konturen hinterlassen.

Die einfache Erklärung

Dein Auge sieht das helle Fenster und das dunkle Zimmer mühelos gleichzeitig, weil es sich blitzschnell an jeden Bildbereich anpasst. Ein Kamerasensor kann das nicht, er belichtet das ganze Bild mit einer einzigen Einstellung. Belichtet er auf das Zimmer, wird das Fenster ein weißer Fleck. Belichtet er auf das Fenster, versinkt das Zimmer in Schwarz.

HDR umgeht dieses Entweder-oder. Die Kamera macht mehrere Aufnahmen kurz nacheinander, jede für einen anderen Helligkeitsbereich optimiert. Aus der helleren übernimmt die Software die Zeichnung im Schatten, aus der dunkleren die Details im Licht. Zusammengesetzt entsteht ein Bild, in dem beides sichtbar bleibt.

Warum der Sensor an seine Grenze stößt

Der Dynamikumfang wird in Blendenstufen gemessen, oft auch Stops oder EV genannt. Jede Stufe steht für eine Verdopplung oder Halbierung der Lichtmenge. Ein Kamerasensor deckt je nach Bauart grob zwischen acht und vierzehn solcher Stufen ab. Das menschliche Auge nimmt in einem festen Blick eine ähnliche Spanne wahr und passt sich zusätzlich laufend an, sodass es in Summe deutlich mehr überbrückt.

Ein sonniger Tag mit tiefen Schatten enthält leicht mehr Kontrast, als der Sensor in einer Aufnahme fassen kann. Das Ergebnis kennst du: rein weiße Flächen im Himmel oder schwarze Löcher im Schatten, in denen keine Zeichnung mehr steckt. Diese Information ist dann weg, kein Bearbeiten holt sie zurück. HDR setzt genau davor an und verteilt die fehlende Spanne auf mehrere Aufnahmen. Wie viel Licht überhaupt auf den Sensor fällt, hängt dabei auch an Blende und f-Wert und an der Sensorgröße.

Für alle, die es genau wissen wollen: von der Belichtungsreihe zur Rechnung im Handy

Ab hier wird es technisch. Wer nur den praktischen Teil wollte, kann zur Abgrenzung weiter unten springen.

Der klassische Weg: die Belichtungsreihe

Das ursprüngliche HDR-Verfahren heißt Belichtungsreihe, englisch Bracketing. Die Kamera macht mehrere Aufnahmen desselben Motivs mit unterschiedlicher Belichtung: eine zu dunkel, eine normal, eine zu hell. Verändert wird nur die Belichtungszeit, nicht die Blende, weil sich sonst die Schärfeebene verschöbe und die Bilder nicht mehr sauber übereinanderpassten.

Danach folgt das Verrechnen. Aus der überbelichteten Aufnahme kommen die Schattendetails, aus der unterbelichteten die Lichter, aus der normalen der Mittelbereich. Weil das Ergebnis mehr Kontrast enthält, als ein gewöhnlicher Bildschirm zeigen kann, folgt das Tone Mapping: Es staucht die große Helligkeitsspanne so zusammen, dass sie auf ein normales Display passt, ohne die feinen Kontraste zu verlieren. Übertreibt man dabei, entsteht der typische, künstlich wirkende HDR-Look. Dezent eingesetzt sieht man dem Bild gar nicht an, dass HDR im Spiel war.

Der moderne Weg: eine Serie kurzer Aufnahmen

Aktuelle Smartphones arbeiten meist anders. Statt eine helle und eine dunkle Aufnahme zu mischen, nehmen sie eine schnelle Serie durchgängig kurz belichteter Bilder auf, richten sie exakt aufeinander aus und mitteln sie. Google hat dieses Prinzip mit HDR+ öffentlich beschrieben.

Der Vorteil liegt in zwei Punkten. Erstens brennen kurze Belichtungen die hellen Stellen nicht aus, der Himmel bleibt von vornherein gezeichnet. Zweitens glättet das Mitteln vieler Aufnahmen das Bildrauschen, sodass in den aufgehellten Schatten trotzdem saubere Details erscheinen. Weil alle Bilder ähnlich belichtet sind, lassen sie sich zudem zuverlässiger übereinanderlegen als eine Reihe aus hell und dunkel, was Doppelkonturen seltener macht. Das passiert in Sekundenbruchteilen und ohne dein Zutun, weshalb du auf modernen Handys oft gar keinen HDR-Knopf mehr findest. Diese Bildberechnung ist auch ein Grund, warum die Megapixel-Zahl allein wenig über die Kameraqualität sagt.

HDR-Foto ist nicht Display-HDR

Hier lohnt eine klare Trennung, weil derselbe Begriff zwei Dinge meint. HDR bei der Aufnahme, um das es in diesem Artikel geht, ist eine Aufnahmetechnik: Sie bewahrt Zeichnung über einen großen Helligkeitsbereich und liefert am Ende meist ein Bild, das auf jedem normalen Bildschirm gut aussieht. Es geht darum, kein Detail an ausgefressene Lichter oder abgesoffene Schatten zu verlieren.

HDR beim Bildschirm, also bei Fernsehern, Monitoren und Handy-Displays, ist dagegen eine Anzeigetechnik. Sie beschreibt, dass ein Display besonders hell leuchten, tiefe Schwarzwerte zeigen und einen größeren Farbraum darstellen kann. Das eine betrifft, wie ein Bild entsteht, das andere, wie es angezeigt wird. Die neuesten Handys verbinden beide Welten, das ist aber ein eigenes Thema. Für hier reicht: Wenn von HDR die Rede ist, ist die Aufnahme gemeint.

Wann HDR hilft und wann nicht

HDR spielt seine Stärke bei hohem Kontrast aus: Gegenlicht, Fenster von innen, Landschaft mit hellem Himmel und schattigem Vordergrund. Bei gleichmäßigem Licht, etwa an einem bedeckten Tag, gibt es dagegen kaum etwas auszugleichen, und der Effekt fällt kaum auf.

Die klassische Schwäche ist Bewegung. Weil mehrere Aufnahmen verrechnet werden, kann ein schnell vorbeigehender Mensch als blasse Doppelkontur erscheinen, ein sogenannter Geister-Effekt. Moderne Handys unterdrücken das dank ihrer kurzen Serienbilder recht gut, ganz ausschließen lässt es sich aber nicht. Bei sehr schnellen Motiven ist eine einzelne Aufnahme manchmal die sicherere Wahl. Ruhige Hände helfen ebenfalls, auch wenn eine optische Bildstabilisierung das Ausrichten der Einzelbilder erleichtert.

Was das für dich heißt, auch beim Gebrauchtkauf

Das Angenehme an HDR ist, dass es fast vollständig in Software passiert. Es hängt also weniger an teurer Kamerahardware als an der Bildberechnung des Handys. Deshalb liefern auch Mittelklasse-Modelle und ältere Geräte oft schon sehr ausgewogene Fotos. Für einen sichtbaren Sprung brauchst du nicht zwingend das neueste Spitzenmodell.

Beim Blick auf ein geprüftes Smartphone lohnt es sich, die Kamera weniger über die reine Megapixel-Zahl zu bewerten als über die Frage, wie das Handy schwierige Lichtsituationen meistert. Welche Modelle dabei besonders stark sind, ordnen wir im Ratgeber welches iPhone die beste Kamera hat ein. HDR ist am Ende die unsichtbare Rechenleistung, die dafür sorgt, dass dein Gegenlicht-Foto so aussieht, wie du die Szene mit eigenen Augen gesehen hast.

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Häufige Fragen

Was bedeutet HDR beim Foto? HDR steht für High Dynamic Range, hoher Dynamikumfang. Die Kamera nimmt mehrere Aufnahmen mit unterschiedlicher Helligkeit auf und verrechnet sie zu einem Bild, das in hellen wie dunklen Bereichen Zeichnung behält. So wird weder der Himmel überstrahlt noch die Schatten schwarz.

Soll ich HDR am Handy an- oder ausschalten? In den meisten Fällen kannst du es anlassen. Moderne Handys entscheiden selbst, wann eine Szene HDR braucht, und wenden es dezent an. Nur bei sehr schnellen Motiven ist eine einzelne Aufnahme manchmal die sicherere Wahl.

Ist HDR beim Foto dasselbe wie HDR beim Fernseher? Nein. Beim Foto ist HDR eine Aufnahmetechnik, die den Helligkeitsumfang einer Szene einfängt. Beim Fernseher oder Handy-Display ist HDR eine Anzeigetechnik für hohe Helligkeit, tiefe Schwarzwerte und mehr Farben. Gleicher Name, unterschiedliche Ebene.

Warum sieht mein Foto ohne HDR zu hell oder zu dunkel aus? Weil der Kamerasensor nur eine begrenzte Spanne zwischen Hell und Dunkel gleichzeitig festhält. Übersteigt der Kontrast der Szene diese Spanne, muss die Kamera einen Bereich opfern. HDR verteilt die Spanne auf mehrere Aufnahmen und umgeht das.

Quellen und zum Weiterlesen

• Wikipedia: Multi-exposure HDR capture (Belichtungsreihe, Verrechnen von Lichtern und Schatten, Tone Mapping, Geister-Effekt bei Bewegung, Dynamikumfang in Blendenstufen).
• Google Research: HDR+: Low Light and High Dynamic Range photography (moderne Smartphone-Methode: Serie kurz belichteter Aufnahmen, Ausrichten und Mitteln, keine ausgefressenen Lichter, weniger Rauschen).
• Adobe: What is HDR (Grundlagen Dynamikumfang und HDR-Fotografie).
• DXOMARK: Understanding HDR imaging (HDR in der Smartphone-Bildbewertung).
• HDRsoft: Dynamic Range, Tone Mapping and HDR Merge FAQ (Dynamikumfang, Tone Mapping, Grenzen der Anzeige).