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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.
RGB ist ein rohes (headerloses) Bildformat, das Pixeldaten als flache Sequenz von Rot-, Grün- und Blau-Samplewerten ohne Containerstruktur, Komprimierung oder Metadaten speichert. Jedes Pixel wird durch drei aufeinanderfolgende Bytes (im 8-Bit-Modus) dargestellt — eines für Rotintensität, eines für Grün und eines für Blau — geschrieben in Scanline-Reihenfolge von der oberen linken Ecke des Bildes bis zur unteren rechten. Da kein Header vorhanden ist, müssen die Bildabmessungen und die Bittiefe beim Lesen der Datei extern angegeben werden. Das Format unterstützt mehrere Bittiefen: 8-Bit (0-255 pro Kanal), 16-Bit (0-65535 pro Kanal) und Gleitkomma-Varianten, wobei 8-Bit am verbreitetsten ist. Das RGB-Farbmodell selbst spiegelt wider, wie Display-Hardware Farbe erzeugt — durch Mischung von rotem, grünem und blaüm Licht in variierender Intensität — und rohe RGB-Dateien repräsentieren dieses Modell in seiner direktesten digitalen Form. Mit 8-Bit-Kanälen ergeben drei Bytes pro Pixel eine 24-Bit-Farbpalette, die 16.777.216 verschiedene Farben darstellen kann. Ein Vorteil ist die Null-Overhead-Verarbeitung: Ohne Header oder Komprimierung zum Parsen können rohe RGB-Daten speichergemappt, direkt in GPU-Texturen eingespeist oder zwischen Verarbeitungsstufen mit minimaler Latenz weitergeleitet werden — wertvoll in der Echtzeit-Bildgebung, wissenschaftlichen Instrumentierung und Computer Vision-Pipelines, wo jede Millisekunde zählt. Die universelle Einfachheit des Formats bietet eine weitere praktische Stärke — jede Programmiersprache kann rohe Pixeldaten mit grundlegender Datei-E/A lesen oder schreiben, was es zu einem zuverlässigen Austauschformat zwischen benutzerdefinierter Software macht, die möglicherweise keine gemeinsame Unterstützung für strukturierte Bildcontainer teilt. Rohe RGB-Dateien werden von ImageMagick, FFmpeg und verschiedenen wissenschaftlichen und Grafikwerkzeugen verarbeitet.