Tone Mapping (Farbtransformation) ist der letzte Schritt eines jeden photorealistischen Bilderzeugungsverfahrens. Aufgrund der Nichtlinearitäten und der vorhandenen Einschränkungen des Farbraums und des dynamischen Verhaltens des zur Darstellung verwendeten Geräts ist es nötig, eine Farbtransformation auf die berechneten Farbwerte anzuwenden.
Wir beschreiben den Stand der Forschung im Bereich Transformationsmethoden und einige neue Methoden. Der Hauptbeitrag dieser Arbeit liegt in der interaktiven Abgleichung von Kontrast und Blende sowie in Methoden mit minimalem Informationsverlust und Messung des einfallenden Lichts.
Die interaktive Abgleichung ermöglicht die Darstellung der Szene mit einer gewünschten Beleuchtungs-Stimmung, selbst wenn die Beleuchtungswerte in fiktiven Einheiten berechnet wurden.
Die Methoden mit minimalem Informationsverlust basieren in gewisser Weise auf dem Ansatz des Photographen. Die Farbtransformation wird nur auf ein bestimmtes Farbintervall angewandt, welches automatisch gewählt wird. Der ursprüngliche Kontrast aller Pixel in diesem Intervall bleibt erhalten. Darüberhinaus ist die auf Fehlerbeschränkungen basierende Methode eine Erweiterung von Schlicks Verfahren.
Die Methode zur Messung des einfallenden Lichts basiert ebenfalls auf einer in der Photographie üblichen Vorgangsweise. Diese Methode ermöglicht die genaue Reproduktion von Farben. Selbst wenn die durchschnittliche Reflexion einer Szene sehr klein oder groß ist, wird diese Methode die ursprünglichen Farben reproduzieren können, eine Eigenschaft, die konkurrierenden Methoden fehlt. Die Grundidee ist, die einfallende Beleuchtung durch simulierte Lichtmessung in der Szene zu messen und die daraus resultierende Skalierung auf die berechneten Farbwerte anzuwenden.
Neben diesen eigenen Beiträgen werden andere relevante Ansätze besprochen. Wir beschreiben die Transformation von Tumblin und Rushmeier, die Kontrast-basierte Methode von Ward, das weitverbreitete Verfahren mit Durchschnittsbildung, den exponentiellen Ansatz von Ferschin et al., Schlicks Abbildung, ein auf Sichtbarkeit beruhendes Verfahren zur Farbtransformation von Larson et al. und einen visuelle Adaption berücksichtigenden Ansatz von Ferwerda et al.
Leider gibt es keine letztgültige Lösung zur Farbtransformation. Jede Methode hat Stärken und Schwächen, und der Benutzer sollte die geignete Methode wählen können.
Die Arbeit endet mit der Präsentation eines Algorithmus zur Berechnung der Farbbilddifferenz. Eine gute Metrik zur Bewertung des Farbabstandes zweier Bilder wird in der Computergraphik oft benötigt, ist aber nicht leicht zu konstruieren. Die in dieser Arbeit beschriebene Metrik beruht auf der menschlichen Wahrnehmung und arbeitet im Bildbereich. Eine Fourier- oder Wavelet-Transformation ist daher nicht nötig, was das Verfahren schnell und intuitiv macht. Diese Methode ist die einzige, die explizit den Abstand des Beobachters zum Bild in Betracht zieht.