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Über die Formate
HDR (auch bekannt als RGBE oder Radiance HDR) ist ein High-Dynamic-Range-Bildformat, das von Greg Ward Larson als Teil des Radiance-Lichtssimulationssystems entwickelt wurde, das ab 1985 am Lawrence Berkeley National Laboratory entstand, wobei das HDR-Format um 1989 erschien. Das Format speichert Gleitkomma-RGB-Pixelwerte in einer kompakten 32-Bit-pro-Pixel-Kodierung namens RGBE (Red, Green, Blue, Exponent): Drei 8-Bit-Mantissenbytes teilen sich einen einzigen 8-Bit-Exponenten und repräsentieren Leuchtdichtewerte über einen Bereich von etwa 76 Grössenordnungen, während die Dateigrössen mit Standard-24-Bit-Bildern vergleichbar bleiben. HDR-Dateien beginnen mit einem Text-Header mit Rendering- und Belichtungsmetadaten, gefolgt von den RGBE-Pixeldaten, komprimiert mit einem scanline-orientierten Lauflängenkodierungsschema. Das Format erfasst den vollen Leuchtdichtebereich realer Szenen — von tiefen Schatten bis zu direktem Sonnenlicht — und ermöglicht physikalisch korrekte Lichtberechnungen, Tone Mapping für verschiedene Anzeigebedingungen und Belichtungsanpassungen nach der Aufnahme ohne die Clipping-Artefakte, die 8-Bit-Formaten inharent sind. Ein Vorteil ist die grundlegende Rolle des Formats in der HDR-Bildgebung: Radiance HDR war Pionier des Konzepts, reale Leuchtdichtewerte in Bilddateien zu speichern, und das .hdr-Format wurde zum Standard für Lichtsondenbilder und Environment Maps, die im Image-based Lighting der 3D-Rendering-Branche verwendet werden. Die kompakte Kodierung des Formats ist eine weitere praktische Stärke — das RGBE-Schema bietet weit mehr Dynamikumfang als 8-Bit-Formate bei nur 33% mehr Speicher pro Pixel. HDR-Dateien werden von Photoshop, GIMP, ImageMagick, Blender und allen großen 3D-Renderern unterstützt.
PFM (Portable Float Map) ist ein Gleitkomma-Rasterbildformat, das um 2001 von Paul Debevec entworfen wurde, um High-Dynamic-Range-Bilddaten mit der Einfachheit der Netpbm-Formatfamilie zu speichern. PFM erweitert die PBM/PGM/PPM-Philosophie — minimaler Header, Rohdaten, keine Komprimierung — auf 32-Bit-IEEE-Gleitkomma-Samples und bietet direkten Zugang zu HDR-Pixelwerten ohne den Kodierungs-Overhead von Formaten wie OpenEXR oder den begrenzten Bereich der RGBE-Kodierung von Radiance HDR. Die Dateistruktur ist bewusst minimal: eine zweistellige Kennung ('Pf' für Graustufen, 'PF' für Farbe), Breite und Höhe in der nächsten Zeile, ein Skalierungs-/Endianness-Indikator (negativ für Little-Endian, positiv für Big-Endian, mit der Magnitude als Skalierungsfaktor), und dann die rohen 32-Bit-Float-Daten für jedes Pixel. PFM-Dateien speichern einen Float pro Pixel für Graustufen oder drei Floats (RGB) pro Pixel für Farbe, ohne Komprimierung, Alphakanal oder Metadaten-Unterstützung. Das Format entstand aus der HDR-Bildgebungsforschungsgemeinschaft, wo Debevecs Arbeit an Image-based Lighting und Light-Stage-Aufnahmen eine einfache, eindeutige Möglichkeit erforderte, lineare Gleitkomma-Leuchtdichtewerte zu speichern, die leicht zwischen Forschungswerkzeugen ausgetauscht werden konnten. Ein Vorteil ist die absolute Einfachheit für HDR-Daten: PFM kann in wenigen Codezeilen in jeder Sprache gelesen und geschrieben werden, die IEEE-Floats unterstützt, ohne Bibliotheksabhängigkeiten — ideal für Forschungsprototyping und schnellen Datenaustausch zwischen benutzerdefinierten Werkzeugen. Die weit verbreitete Adoption in der Computer Vision- und Computational-Photography-Forschungsgemeinschaft ist eine weitere praktische Stärke — Optical-Flow-Benchmarks (Middlebury), Tiefenschätzungs-Datensätze und Radiance-Field-Aufnahmen verwenden häufig PFM. Das Format wird von ImageMagick, OpenCV, HDR Shop und Luminance HDR unterstützt.