L’HDR, è l’acronimo di High Dynamic Range, che letteralmente vuol dire “alta gamma dinamica”. La gamma dinamica di un’immagine è il rapporto di luminosità tra l’elemento più luminoso e quello più scuro di una scena.
Allo stesso modo la gamma dinamica di un sensore è il rapporto tra il massimo segnale luminoso che può registrare il sensore e il minimo segnale luminoso distinguibile dall’ombra, e questa differenza in gergo fotografico si misura in STOP. Lo STOP è una “quantità” di esposizione alla luce definita che utilizziamo per regolare il tempo di scatto, l’apertura del diaframma e la sensibilità e si misura in EV (exposition valours) Per esempio, una gamma dinamica di 14 STOP significa che il sensore può distinguere ben 16.384 livelli di luminosità.
Considerando il fatto che ogni mezzo di riproduzione della realtà utilizza una scala tonale tecnicamente limitata, a volte capita che la gamma dinamica di una scena supera quella che la fotocamera riesce a catturare. In questi casi la fotocamera comincia a tagliare dettagli o dalle parti più in ombra, oppure quelle più in luce, in alcuni casi anche entrambe, facendo così apparire le parti in luce e in ombra rispettivamente come dei bianchi o dei neri pieni (tonalità totalmente bianche o completamente nere, senza dettagli). Accade la stessa cosa di quando uscendo da un posto luminoso entriamo in un luogo al buio: il nostro occhio ci mette un po’ di tempo per distinguere i dettagli all’ombra, e spesso non riconosce tutti i particolari.
Per evitare questo effetto ci sono due possibili soluzioni:
La prima, un po’ rudimentale, consiste nel comprimere la gamma dinamica intervenendo sul soggetto stesso da fotografare, in modo da farla rientrare entro i limiti rilevabili dalla fotocamera agendo sulla luminosità, per esempio utilizzando dei filtri graduati o modificare le fonti di illuminazione.
La seconda invece è proprio quella di utilizzare l’HDR, che consiste nello scattare più immagini variando in ognuna i valori di esposizione per poi fonderle in un’unica immagine
La quantità di scatti da realizzare dipende dalla gamma dinamica di una scena: più è estesa e più alto sarà il numero di scatti necessario da realizzare. Questa Operazione è abbastanza semplice, consiste infatti nello scattare una serie di immagini con valori di esposizione (stop) differenti, incrementando o diminuendo di una quantità stabilita rispetto ad un’esposizione media misurata per poi “fonderle” utilizzando un software di elaborazione delle immagini.
È un processo che si può fare manualmente usando la tecnica del bracketing oppure, se le macchine sono dotate dell’automatismo è sufficiente impostare la differenza di stop da eseguire e la macchina corregge automaticamente l’esposizione per il numero di stop/scatti impostato.
Nella maggior parte dei casi gli scenari richiedono tre scatti con esposizione variata a -2 EV, 0 e +2 EV . Se si scattano 3 foto, è sufficiente una variazione di 2 valori, se invece si scattano fino a 10 foto basta variare di 1 valore.
Il sistema zonale e l’HDR
L’ HDR è comunemente considerato un prodotto dell’epoca digitale, un’invenzione recente, ma in realtà le radici dell’HDR sono antiche quanto quelle della fotografia stessa.
Una delle prime attestazioni risale al 1850, quando Gustave Le Gray sviluppa una tecnica che può essere considerata l’equivalente analogico dell’HDR. Per fotografare correttamente i paesaggi marini realizza due negativi separati, che poi unisce in fase di stampa in camera oscura, fondendoli in un’unica immagine.
Questa tecnica è collegata al cosiddetto dodging and burning, che permette di schiarire alcune aree dell’immagine (dodging) e di scurire altre (burning), così da bilanciare meglio luci e ombre.
Anche Ansel Adams, nella metà del Novecento, cerca di ottenere un maggiore controllo della gamma tonale lavorando sulla pellicola e sulla carta fotografica, intervenendo sui processi chimici e sulle variabili dello sviluppo, come tempo, temperatura e agitazione.
Per farlo utilizza il sistema zonale, inventato da lui e applicato esclusivamente ai negativi in bianco e nero. Il sistema zonale consiste nel suddividere le tonalità del negativo in dieci zone, i cui estremi corrispondono al bianco e al nero massimo, mantenendo però il dettaglio.
L’obiettivo del fotografo, tramite l’uso dell’esposimetro, è individuare un punto medio della scena, né troppo illuminato né troppo scuro, che corrisponde alla zona V. Dalla scelta di questo punto dipende l’esposizione dell’intera immagine: se il punto scelto è molto luminoso, l’immagine risulterà più chiara; se è poco illuminato, risulterà più scura.
Questo metodo viene ancora oggi utilizzato nella fotografia in bianco e nero e nasce per risolvere lo stesso problema che affronta l’HDR: gestire una gamma dinamica troppo ampia.
Con l’avvento della fotografia a colori il processo diventa più complesso e meno efficace, anche se viene comunque utilizzato nel cinema scientifico, ad esempio per riprendere esplosioni atomiche o nucleari.
Negli anni ’90 Greg Ward inventa il formato RGBE, uno dei più utilizzati per le immagini HDR. Questo formato comprende 4 pixel per il canale del rosso, 4 per quello del verde, 4 per quello del blu e 4 per un esponente comune, condiviso dai tre canali.
Nel 1993 due ricercatori del MIT, Steve Mann e Rosalind Picard, creano il Global HDR, un modello matematico per la generazione delle immagini HDR digitali.
email autrice: dialogos@liceodazeglio.edu.it
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