Internet è ricchissima di spunti sulla fotografia High Dynamic Range. Si può dire anzi che sulla rete sia esplosa una vera e propria moda per le foto HDR, presenti in numerosi siti di condivisione immagini, fra cui il celebre Flickr (www.flickr.com/photos/tags/hdr/interesting).
Una pagina di orientamento generale alla materia si può trovare su Wikipedia (it.wikipedia.org/wiki/High_Dynamic_Range), anche se la pagina in inglese è molto più ricca di contenuti (en.wikipedia.org/wiki/High_dynamic_range_imaging).
Una interessante trattazione dell'argomento la potete trovare (in inglese) a questo indirizzo (range.wordpress.com/2006/07/15/modern-hdr-photography-a-how-to-or-saturday-morning-relaxation). Nella pagina si parla anche dei sensori SuperCCD della Fuji e della loro estesa gamma dinamica.
Un buon tutorial che riguarda l'HDR con Photoshop (anche questo in inglese) è invece presente a questo link (www.cambridgeincolour.com/tutorials/high-dynamic-range.htm). Il materiale in italiano è purtroppo scarso.

I raggi solari entrano diretti nel chiostro del convento, creando una situazione di forte contrasto luminoso. Il nostro scopo è quello di riuscire ad ottenere dettagli leggibili sia sui muri illuminati dal sole, sia sull'affresco nella lunetta in fondo al portico.

Oltre al metodo HDR vero e proprio, il software Photomatix Pro mette a disposizione la funzione "Combine Highlights & Shadows", che permette di unire due o più immagini con esposizioni diverse, in modo da allargare la gamma dinamica della ripresa. La funzione dispone di versi metodi: l'unione di due sole immagini (a sinistra), quella Auto con tre immagini (a destra) e quella Adjust (sotto a sinistra) in cui l'utente può decidere i punti di "attacco" di alte luci e ombre. Ognuna dà un effetto leggermente diverso. In basso a destra, infine, un HDR classico della scena.

Fujifilm S3 Pro con funzione "Gamma dinamica estesa auto". Dal file Raw (.raf), mediante Camera Raw di Photoshop abbiamo ricavato tre file Tiff con esposizione -2, 0 e +2 (in alto a sinistra). Con Photomatix, poi, abbiamo generato l'HDR e applicato il Tone Mapping. Il risultato (sopra) è irreale perché abbiamo cercato il massimo dettaglio sia nelle alte luci sia nelle ombre. A sinistra la funzione "Average" (media) di Photomatix applicata ai tre file. Risultato: una fotografia in cui c'è dettaglio sia sul bianco dei fiori sia nell'ombra della statuina.

La reflex digitale Fujifilm FinePix S3, presentata nel 2005, è una reflex con sensore SuperCCD SR II da 6 megapixel, interpolabili a 12MP, dalle caratteristiche uniche. Il sensore, infatti, è composto da 6 milioni di fotodiodi di tipo S, con una maggiore sensibilità alla luce, e da 6 milioni di fotodiodi di tipo R, di sensibilità minore e di dimensioni più piccole. I primi leggono le normali luminosità della scena, mentre ai secondi è demandato il compito di analizzare le luminosità più forti.
Ne consegue che il SuperCCD SR II di Fuji è in grado di registrare immagini con una gamma dinamica maggiore rispetto agli altri sensori, che può arrivare a due stop in più di differenza fra le alte luci e le ombre, come abbiamo potuto verificare nel corso della nostra prova approfondita del sensore (Fotografia Reflex, maggio 2005).
Questa maggiore gamma dinamica è però sfruttabile a fondo solo scattando in Raw ed elaborando i file con l'apposito software di Fuji. Questo uno dei motivi per cui questa interessante ed innovativa caratteristica non è stata apprezzata e sfruttata a fondo.
Ora Fujifilm si appresta a lanciare la sua nuova reflex FinePix S5 Pro (saltando la numerazione 4), basata sullo stesso tipo di sensore, battezzato ora SuperCCD SR Pro, con un nuovo processore immagine, gamma dinamica ulteriormente allargata e diverse altre migliorie strutturali. Sempre con attacco obiettivi a baionetta Nikon.

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HDR è l'acronimo di High Dynamic Range, gamma dinamica elevata, ed indica un tipo di immagini digitali in cui sono presenti dettagli sia nelle alte luci sia nelle ombre, con una leggibilità della scena che quindi si estende dalle zone più chiare a quelle più scure. In un certo modo la fotografia HDR cerca di approssimare ciò che vede l'occhio umano, al contrario della resa fotografica normale nella quale, in presenza di forti differenze di luminosità, si ottengono delle stampe (o delle immagini a schermo) in cui i dettagli sono chiaramente leggibili solo nelle zone in ombra oppure in quelle in piena luce, oppure parzialmente in entrambe.

Questo perché i sensori digitali e le pellicole hanno, in misura variabile, una capacità limitata di registrare tutte le luminosità di una scena. Nel caso delle emulsioni fotografiche si parla in questo caso di latitudine di posa, un concetto familiare a molti, per cui si può affermare che la gamma dinamica di un dispositivo di acquisizione digitale equivale alla latitudine di posa di una pellicola. Chi ha un minimo di pratica fotografica saprà che essa si estende da circa +3 stop e -2 stop in una pellicola negativa e da circa +1 stop a -2 stop per una diapositiva, rispetto ad una misurazione "media" dell'esposizione: entro questi valori è quindi possibile ottenere del dettaglio leggibile nelle zone di luce e di ombra. Semplificando, la latitudine, ossia la gamma dinamica, di un sensore digitale è invece, generalmente, una via di mezzo fra quella di un'emulsione negativa e una positiva. Più precisamente, invece, la gamma dinamica definisce il rapporto di contrasto che una fotocamera è in grado di registrare, oppure che un monitor o una stampa possono riprodurre.
I limiti della gamma. E' facile accorgersi di quanto la gamma dinamica sia un fattore limitante fotografando, per esempio, un paesaggio quando il sole non è alto nel cielo alle nostre spalle, cioè spesso. In fotografia sarà difficile ottenere che il cielo non appaia slavato quando il terreno è esposto bene, oppure che il cielo sia della giusta densità senza che il resto della scena non sia scuro. Per correggere il problema i fotografi paesaggisti usano infatti i filtri neutri digradanti, che schermano appunto il settore del cielo consentendo un'esposizione maggiore per il terreno. Un altro esempio sono le immagini in cui i raggi del sole penetrano dentro delle strutture; in questo caso sarà possibile esporre correttamente solo le zone illuminate direttamente, oppure "bruciare", come si dice in gergo, le stesse, misurando l'esposizione per le zone in ombra.
In questi, come in cento altri casi, ed ognuno potrà citare il suo, il fotografo si trova a dover fare dei compromessi e per avere una maggiore possibilità di scelta, minimizzando gli errori, di solito di usa la nota tecnica del bracketing, ossia degli scatti a forcella, con l'esposizione variata in più e in meno, per intervalli prestabiliti, rispetto ad una lettura esposimetrica centrale di riferimento. Questa vecchia tecnica è così efficace che è implementata in molte fotocamere: il bracketing automatico, appunto. La macchina può quindi scattare in sequenza tre o cinque fotogrammi, ognuno variato di un dato valore fisso. Avremo quindi una sequenza, per esempio, di scatti a +2, +1, 0, -1, -2. Ma gli intervalli potrebbero essere anche di 1/2 stop, o di 1/3 di stop. Infine, anche senza il bracketing automatico, il fotografo può impostare manualmente i valori di tempo e diaframma, esponendo a forcella con valori scalati secondo necessità, anche di 2 stop in più o in meno, fra i quali scegliere quello che rappresenta il miglior compromesso fra esposizione per le luci ed esposizione per le ombre.

Più scatti o uno solo.
Abbiamo fatto questa lunga premessa, o ripasso, perché la fotografia HDR si basa proprio su questo concetto: visto che in certe situazioni non è possibile registrare tutte le luminosità di una scena con un solo scatto, la soluzione consiste nel fondere insieme, tramite un apposito software, scatti identici, ma diversamente esposti, della scena stessa. Il programma prenderà quindi i dettagli più luminosi dal fotogramma esposto per le alte luci, i dettagli più scuri da quello esposto per le ombre e i valori intermedi dai fotogrammi di mezzo, che potranno essere uno solo, ma anche tre o cinque, a seconda dell'effetto che si vuole ottenere, ricavandone un'immagine unica.
Già, l'effetto, perché con la tecnica della fotografia High Dynamic Range è possibile sia realizzare immagini in cui gli elementi della scena si fondono in maniera naturale, sia delle astrazioni surreali in cui le zone in ombra sono luminose come quelle in piena luce, come si può vedere dalle foto che abbiamo realizzato per questo articolo. Estetica a parte, il punto fondamentale è, ovviamente, che i diversi scatti da fondere insieme siano assolutamente identici come inquadratura, il che impone tassativamente l'utilizzo di un robusto treppiedi. Questo limita molto la gamma dei soggetti adatti alla fotografia HDR, anche se, come vedremo, esiste un'alternativa molto interessante che permette di ampliare la gamma dinamica di un unico scatto se questo è stato effettuato nel formato file Raw, l'ormai noto "negativo digitale", presente nelle fotocamere compatte più evolute e in tutte le reflex digitali.
A questo punto, sintetizzando, possiamo dire che per realizzare un'immagine HDR con la tecnica degli scatti a forcella bisogna effettuare una sequenza di esposizioni (in genere da 3 a 5) partendo da quella per il massimo dettaglio nelle alte luci ed arrivando a quella per il massimo dettaglio nelle ombre. Se invece si parte da un file Raw, si tratta di estrarre da esso, mediante l'apposito programma di conversione da Raw a Tiff o Jpeg, una serie di file in cui l'esposizione risulti scalata con gli stessi criteri. I file Raw, infatti, permettono entro una certa misura di "riscattare" la fotografia in fase di elaborazione, variandone i parametri con le stesse impostazione che sarebbe stato possibile regolare in macchina al momento dello scatto.
La prima tecnica offre risultati migliori, fondamentalmente perché è possibile spaziare di più le diverse esposizione, ed è inoltre possibile con qualsiasi fotocamera e formato file. Per contro richiede l'utilizzo del treppiedi e la sua applicazione è limitata ai soggetti statici. La seconda tecnica, invece, richiedendo un solo scatto è applicabile a qualsiasi soggetto animato fotografato anche a mano libera. Il suo limite sta in una minore estensione della gamma dinamica che è possibile "addomesticare", determinata dal tipo di fotocamera e dal software di conversione usato, e da una maggiore presenza di rumore digitale. E ovviamente è indispensabile che la macchina possa scattare in Raw.
Bit e contrasto. Per questa nostra introduzione, volutamente semplificata, alla fotografia HDR abbiamo sfruttato il programma forse più diffuso in questo campo, Photomatix Pro della HDRsoft (www.hdrsoft.com), giunto da poco alle release 2.4. Noi abbiamo usato una versione precedente in nostro possesso (la 2.2.4), ma nella sostanza, a parte qualche miglioramento, le cose non cambiano. Photomatix Pro costa 79 euro, è venduto anche come plug-in di Photoshop (55 euro), dal sito è possibile scaricare una versione di prova (per Windows e Mac OS X) ed è disponibile anche una versione freeware semplificata, chiamata Photomatix 1.2. In un riquadro a parte vi diamo le indicazioni per ottenere immagini HDR con Photoshop CS2, oltre a proporvi dei link per sperimentare alternative gratuite di software HDR.
Prima di procedere oltre è però necessario precisare brevemente il rapporto che lega la gamma dinamica alla profondità in bit di un'immagine digitale. Il principio è che: maggiore è la profondità in bit di un file e maggiore è la sua capacità di registrare gradazioni di luminosità (oltre che, come è noto, di colore). In un normale file a 8 bit per colore, come quelli in formato Jpeg, la massima gamma dinamica possibile (rapporto di contrasto fra la massima luce e la minima ombra) è 256:1. In un file a 16 bit colore, che alcuni software fra cui Photoshop sono in grado di gestire, la massima gamma dinamica rappresentabile è di circa 32.000:1 (sarebbe 65.000:1 ma un bit viene usato internamente dal programma). Un vero file HDR è invece un file a 32 bit a virgola mobile, che senza entrare nello specifico matematico permette la registrazione di infinite sfumature di luce.
Scendendo sul terreno del reale, il rapporto massimo di contrasto che una fotocamera digitale può registrare può arrivare (salvo eccezioni) a 1000:1. In una scena che comprende un esterno illuminato e un interno in ombra, come quella che vi proponiamo in queste pagine, il contrasto può arrivare anche a 10.000:1. Mentre su una stampa fotografica digitale su carta lucida il massimo contrasto riproducibile è 256:1.

Andata e ritorno.
Un software HDR come Photomatix Pro, ma anche qualunque altro programma simile, trasforma quindi una serie di file a 8 bit o a 16 bit in un file unico a 32 bit. In esso sono "potenzialmente" contenute tutte le informazioni di luminosità, ma il problema è che esse non possono essere riprodotte integralmente né a schermo né a stampa, perché per entrambe le "uscite" il rapporto di contrasto massimo riproducibile è 256:1. Il software lavora quindi in due fasi. Se la prima è quella di fusione delle immagini, la seconda è quella detta Tone Mapping, ossia di rimappatura di un'immagine a 32 bit in una a 8 bit riproducibile a schermo o su carta, mediante una curva di trasformazione che viene decisa dal programma oppure dall'utente.
Passando alla pratica, il primo passo consiste nel caricare i file con le diverse esposizioni nel programma. Generalmente, per un utilizzo normale (ma dipende molto dal tipo di scena) possono bastare tre scatti esposti con una differenza di 2 stop (+2, 0 e -2), ma questa è solo un'indicazione di partenza; per una ripresa con un contrasto esasperato i file da dare in pasto al programma saranno di più. Partendo da un singolo file Raw, si tratta invece di ricavare dal Raw tre o più file con l'esposizione variata di 1 o 2 stop in più o in meno rispetto a quella con cui è stata scattata l'immagine, servendosi del suo programma di conversione o del modulo Camera Raw di Photoshop.
A questo punto si seleziona Generate HDR e Photomatix genererà, appunto, un'immagine che è ancora impossibile visualizzare correttamente a schermo (si tratta infatti di un file a 32 bit), ma che si può esplorare con l'apposito HDR Viewer per controllarne i valori di luminosità punto per punto. Ora bisogna richiamare dal menu la funzione di Tone Mapping, che provvederà a convertire il file HDR in un formato che sarà possibile visualizzare correttamente oppure stampare. La schermata che dopo poco Photomatix propone mostra un'anteprima dell'immagine finale, un istogramma della stessa e alcuni cursori con cui si possono effettuare regolazioni.
Questi sono: Strength, che controlla il contrasto locale, Luminosity e Color Saturation, che fanno quanto dice il loro nome, White Clip e Black Clip, che agiscono sui punti del bianco e del nero dell'istogramma, Microcontrast Smoothing, che controlla la nitidezza globale, ma il suo aumento può comportare la comparsa di artefatti. Cliccando su OK si avvia l'elaborazione del file, la cui durata dipende dalla potenza del computer e dalle dimensioni dell'immagine. Non resta quindi che salvare l'immagine finale in Tiff o Jpeg. Questo è tutto… ma solo per iniziare. Con un software HDR come Photomatix le possibilità di sperimentazione sono vastissime e anche molto divertenti. Provate e riprovate, variando il tipo di forcella, il numero degli scatti e le regolazioni; otterrete risultati sempre diversi.

Un problema di misura.
Nel software Photomatix sono presenti anche altre funzioni con cui ottenere immagini a gamma dinamica allargata, in particolare quella chiamata Combinate, ossia combinazione di scatti diversamenti esposti senza passare per l'elaborazione HDR vera e propria, che vi presentiamo in un esempio a parte (così come facciamo per l'elaborazione a partire da un unico file Raw). Le possibilità sono molteplici e ciascuna dà il suo effetto particolare. Un consiglio solo: lavorando con l'HDR il punto debole delle immagini sono le ombre, nelle quali è facile che si generi del rumore digitale. Nell'esposizione favorite quindi le ombre, proprio come si fa con le pellicole negative.
In conclusione, e rimandandovi ancora una volta agli esempi pratici che pubblichiamo in queste stesse pagine, il segreto della fotografia HDR sta nell'equilibrio fra effetto e naturalezza. Un'immagine priva di chiaroscuri è percepita come falsa, ma non lo è invece quella in cui le luminosità sono alterate in modo esasperato, perché si tratta di un'elaborazione in quanto tale. Ai due estremi, quindi, le tecniche HDR possono servire sia per "aprire" delicatamente ombre troppo scure, sia per creare scene di aspetto ultraterreno. Ad ognuno la sua misura.

Reflex, gennaio 2008