In fotografia noi usiamo una fotocamera, una scheda di memoria, un monitor e/o la carta stampata. La gamma dinamica di ogn'uno di questi tre stadi (cattura, memoria, output) gioca un ruolo chiave per la qualità del risultato. In generale le tecnologie con una gamma dinamica maggiore producono risultati più realistici.

Se il range dinamico di una scena è troppo ampio per uno dei tre stadi coinvolti nel processo, qualcosa deve essere sacrificato; si deve rinunciare ai dettagli o nelle zone d'ombra o nelle zone luminose, come si vede nel seguente esempio.

E' facile immaginare che entro il prossimo decennio assisteremo alla transizione verso il sistema HDR. I grandi produttori di hardware sono in gara per portare sul mercato la prima vera fotocamera HDR, capace di catturare fedelmente anche le scene con il contrasto più forte. Questo sarà un evento con un forte impatto su tutti gli aspetti della produzione di immagini, compresa la cattura, la memorizzazione, l'editing e l'output.

Un primo tentativo in questa direzione è stato fatto da Fuji con la camera S3 Pro che monta il SuperCCD. Questo sensore ha fotodiodi di dimensioni standard ad alta sensibilità e altri di dimensioni minori a bassa sensibilità; quando i segnali dei due tipi sono combinati dal software il risultato è un'immagine con un più ampio range dinamico. Le immagini prodotte da questo CCD non sono spettacolari ma è comunque un inizio.

Possiamo presumere che alla fine le camere compatte perderanno il flash. Chiunque usi una piccola compatta impara presto che generalmente le foto riescono meglio se NON si usa il flash. Oggi i sensori stanno diventando sempre più sensibili, le camere sempre più piccole, i sistemi di misurazione della luce sempre più precisi ed affidabili. Se a tutto questo aggiungiamo un aumento del range dinamico, il flash diventa più un optional che una necessità.

Anche le fotocamere professionali offriranno maggiori capacità di produrre immagini HDR, per esempio combinando automaticamente immagini multiple riprese con diverse esposizioni, con o senza il flash, o in diverse combinazioni di illuminazione.

Alcuni dati tecnici
Il sistema HDR consiste sostanzialmente nel produrre un file di immagine che contenga molte più informazioni di quante uno schermo di computer possa riprodurre. Un normale file bitmap (per es. un JPEG prodotto dalla nostra camera) memorizza ogni pixel con tre valori (per rosso, verde e blu) a 8 bit, che insieme danno il colore del pixel. Ciò significa circa 16 milioni di differenti colori, cioè una definizione un po' più alta di quanto uno schermo medio possa riprodurre.

Un file digitale RAW tipicamente contiene 10 o 12 bit per pixel, cioè da quattro a otto volte più definizione (per ogni bit in più raddoppiano i valori possibili). Non stiamo parlando di risoluzione, ma di valori di luminosità, per questo motivo solitamente si scatta in RAW, se si dispone di abbastanza spazio di memoria, in modo da poter poi correggere l'esposizione e rivelare i dettagli nelle aree in luce ed in ombra che andrebbero definitivamente persi con il formato JPEG.

Infine, in una immagine HDR i pixel sono memorizzati come valori a 16 o 32 bit. In pratica significa che possono contenere abbastanza informazioni da descrivere ogni minima variazione dal buio assoluto fino ad una luminosità mille volte più del sole, invece che eliminare i valori ai due estremi, come avviene nel formato JPEG.

In pratica
Se una immagine HDR non può essere riprodotta fedelmente dal monitor di un computer, a che serve? E' proprio questo il punto. Un file HDR può in teoria contenere tutto il range di luminosità che esiste al mondo che, anche se non può essere riprodotto così com'è, è pur sempre presente e può essere utilizzato per recuperare i dettagli nascosti. Una volta eseguite le opportune elaborazioni, il file può essere convertito in un formato utilizzabile.

Tone mapping
La maggior parte dei monitor LCD o CRT (e naturalmente le stampe su carta) sono media a basso range dinamico (LDR), perciò se si vuole visualizzare una immagine HDR si deve necessariamente convertire l'ampio range dell'immagine in un rage inferiore compatibile con il monitor in uso. Questo processo è definito mappatura dei toni, ed è eseguito con l'ausilio di un algoritmo più o meno sofisticato, con lo scopo di conservare l'aspetto originale dell'immagine HDR.

In qualche maniera con la mappatura dei toni si persegue lo stesso obiettivo della tecnica di combinare insieme due o più immagini con diversi gradi di esposizione, come descritto più avanti.

La prima alternativa consiste nel ben noto sistema di produrre immagini multiple della stessa scena, ma con diversi valori di esposizione (exposure bracketing), per poi fonderle insieme in una sola immagine ad alto range dinamico. Per questo scopo possiamo utilizzare anche il normale formato JPEG.

Per esempio, se dobbiamo riprendere un panorama in pieno sole, che comprende alberi e cespugli in primo piano, delle case a media distanza e sullo sfondo montagne e cielo, dovremo scattare diverse foto scegliendo diverse velocità di otturatore in modo da esporre correttamente tutti gli elementi presenti nella scena.

Naturalmente è imperativo l'uso del cavalletto per ottenere immagini perfettamente sovrapponibili. Diciamo che ora abbiamo tre immagini: nella prima l'esposizione è regolata per l'ombra dei cespugli, nella seconda per le case e le montagne, nella terza per il cielo e le nuvole molto luminose.

A questo punto possiamo scegliere tra due soluzioni per ottenere la nostra immagine perfetta. Con la prima si procede come descritto, se pur sommariamente, nella pagina dedicata al bracketing. Occorre dire che questa soluzione richiede l'uso di un editor di immagini dotato dei livelli, e richiede anche del tempo ed una certa dimestichezza con il fotoritocco.

La seconda opzione è molto più semplice e sbrigativa. Basta andare al sito www.hdrshop.com che distribuisce, oltre al software HDRShop 2.0 in versione commerciale a 399 USD, anche la versione precedente 1.0 con licenza freeware per uso privato. Si tratta di un programmino (860 Kb) molto semplice da utilizzare e che non richiede installazione. Basta scaricarlo sul Desktop e cliccare sull'icona per aprirlo. Il programma è sicuro e garantito privo di malware.

Breve tutorial
Aperto il programma, appare una interfaccia vuota. Cliccare Create > Assemble HDR from Image Sequence. Nella finestra che si apre cliccare il pulsante "Load Images", scegliamo le immagini dalla nostra cartella, > Apri.

Il programma analizza le immagini e automaticamente le dispone dalla più scura alla più chiara. Il solo dato che dobbiamo inserire è quello dell'intervallo di esposizione che abbiamo scelto al momento dello scatto. Nel caso in esempio era di 1 stop. Cliccando il relativo pulsante notiamo che nella colonna Abs. Stops i valori sono cambiati di conseguenza.

Per finire, premere il pulsante Generate Image, e il gioco è fatto. Si apre l'immagine finale, risultante dalla combinazione delle tre immagini sorgente. In sostanza, il software non fa altro che sovrapporre le tre immagini sorgente, salvare da ogn'una l'area correttamente esposta e poi assemblare le aree salvate in un'unica immagine finale.

Un beneficio ulteriore di questa tecnica di elaborazione delle immagini è quello di ridurre sensibilmente il livello di rumore digitale. Sovrapponendo le tre immagini, i pixel di rumore si annullano a vicenda, o quasi.

Ultimo passo: l'immagine ottenuta è ad alto range dinamico, inadatta per gli usi ordinari. Dobbiamo quindi convertirla in immagine LDR (low dynamic range). Dal menu principale cliccare File > Save as... Dalla finestra che si è aperta scegliamo JPEG (o altro formato).

Per chi non ha problemi con l'Inglese, nel sito www.HDRShop.com si trova anche una pagina di tutorial con una descrizione più dettagliata dei vari comandi e funzioni.