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Bilder in allen Farben des Regenbogens

22.11.2006
Rafal Mantiuk vom Max-Planck-Institut für Informatik in Saarbrücken erhiehlt am 16. November 2006 den mit 3.000 Euro dotierten Heinz-Billing-Preis zur Förderung des wissenschaftlichen Rechnens für ein von ihm entwickeltes Computerprogramm.

Mit Hilfe dieses Programms sind High Dynamic Range-Bilder, die erheblich mehr Farben und Kontrasten enthalten als herkömmliche Aufnahmen, nun leichter zu handhaben und besser zu bearbeiten als bisher. Die Heinz-Billing-Vereinigung e.V. verleiht den Preis, der unter dem Leitmotiv "EDV als Werkzeug der Wissenschaft" steht, im Rahmen des 23. EDV-Benutzertreffens der Max-Planck-Gesellschaft in Berlin.

Bilder, wie sie das menschliche Auge wahrnimmt, verfügen stets über viel höhere Helligkeitskontraste und sind überdies insgesamt heller und bunter als digitale Reproduktionen. Abhilfe soll High Dynamic Range Imaging (HDRI) schaffen; eine neuartige Bildaufnahme- und Bildverarbeitungstechnik, die alle sichtbaren Farben abbildet und außerdem sowohl sehr helle als auch sehr dunkle Bereiche von Bildern äußerst detailliert wiedergibt. Doch das HDRI-Verfahren ist noch nicht ausgereift. Neben einer noch nicht serienreifen Aufnahmetechnik existierte bisher kein standardisiertes Bildformat, das sich leicht in andere Formate umwandeln lässt. Überdies können handelsübliche Monitore oder Drucker das große Farb- und Kontrastspektrum der Bilder nicht wiedergeben und die sehr großen Bilddateien führen die meisten Rechner an ihre Grenzen. Die Dateien müssen also komprimiert werden, doch dabei gehen bisher wichtige Details verloren und es entstehen Bilder minderwertiger Qualität.

Rafal Mantiuk, Wissenschaftler in der Arbeitsgruppe Computergraphik von Prof. Hans-Peter Seidel, entwickelte eine einzigartige Lösung zur wirksamen Speicherung und Komprimierung von HDR Videos. Ihr Ziel ist es, ein Video-Format zu entwickeln, das genauso gut ist wie das menschliche Auge. In seiner Doktorarbeit leistete Rafal Mantiuk leistete Pionierarbeit auf dem Gebiet der High Dynamic Range (HDR) Bild- und Videotechniken und stellt neuartige Lösungen zu diversen Problemen wie HDR Video Kompression, Tonabbildung (engl. tone mapping) und Bild- bzw. Video-Qualitätsbewertung. Die wissenschaftliche Arbeit von Rafal Mantiuk basiert grundlegend auf dem Fachwissen über das visuelle System des Menschen. Seine Ergebnisse sind daher von elementarer als auch praktischer Bedeutung. Er entwickelte neue Bild und Videoformate, die die visuelle Information (Luminanz und Farbskala) mit höherer Qualität kodieren als das menschliche Auge wahrnehmen kann.

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Der 28jährige Informatiker entwickelte ein Programm namens "pfstools", das HDR-Bilddateien auf eine handliche Dateigröße komprimiert, ohne dass für die Wahrnehmung des menschlichen Auges bedeutende Details und Farben des Bildes verloren gehen. Dafür bedurfte es einer spezielle Technik, die erkennt, welche Daten des Bildes wichtig sind und welche nicht. "Pfstools" erstellt Dateiformate, die mit anderen Bildverarbeitungsprogrammen kompatibel sind und lässt damit erstmals einen unproblematischen Austausch zwischen verschiedenen Programmen zu. Außerdem kodiert es die mit HDR-Technik aufgenommenen Bilder außergewöhnlich genau und bewahrt so die gesamte HDR-Bildinformation auf - damit bleiben die Dateien zukunftstauglich für verbesserte Displays und größere Rechenkapazitäten.

Denn in Zukunft soll nur noch die begrenzte Wahrnehmung des Auges und nicht mehr unausgereifte Technik die Bildqualität einschränken, deshalb auch der Titel von Mantiuks Vortrag: "High Dynamic Range Imaging: Towards the Limits of the Human Visual Perception" - Mit HDRI der Grenze der menschlichen Wahrnehmung entgegen. Das von Mantiuk entwickelte Verfahren soll das Konzept der HDR-Bilder verbreiten und neue Standard-Werkzeuge für deren Verarbeitung liefern. Es lässt eine Anwendung in vielen Bereichen der Wissenschaft und Technik erwarten.

Die Heinz-Billing-Vereinigung e.V. verleiht den Preis, der unter dem Leitmotiv "EDV als Werkzeug der Wissenschaft" steht, im Rahmen des 23. EDV-Benutzertreffens der Max-Planck-Gesellschaft in Berlin.

Der Heinz-Billing-Preis

Zum ersten Mal wurde der Heinz-Billing-Preis zur Förderung des wissenschaftlichen Rechnens im Jahre 1993 vergeben. Man benannte ihn nach Professor Heinz Billing, Emeritiertes Wissenschaftliches Mitglied des Max-Planck-Institutes für Astrophysik und Pionier der elektronischen Datenverarbeitung am Beginn des wissenschaftlichen Rechnens. Der jährlich vergebene Preis honoriert Arbeiten, die in besonderer Weise Beispiele dafür sind, wie die EDV als methodisches Werkzeug neue Vorstöße in der Wissenschaft ermöglicht. Neben der technischen EDV-Lösung ist dabei der Nutzen für das jeweilige Forschungsgebiet besonders wichtig.

Eine Jury referiert alle eingereichten Arbeiten und veröffentlicht sie in der Buchreihe "Forschung und wissenschaftliches Rechnen". Bis zu diesem Jahr verlieh die Heinz-Billing-Vereinigung zur Förderung des wissenschaftlichen Rechnens e.V. den Preis; ab 2007 übernimmt dies der Stiftungsrat der neu gegründeten Heinz-Billing-Stiftung der Max-Planck-Gesellschaft. Zum Stiftungsrat gehören Heinrich Bülthoff (Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik, Tübingen), Stefan Heinzel (Rechenzentrum der Max-Planck-Gesellschaft am Max-Planck-Institut für Plasmaphysik, Garching), Kurt Kremer (Max-Planck-Institut für Polymerforschung, Mainz), Theo Plesser (Dortmund) und Jürgen Renn (Max-Planck-Institut für Wissenschaftsgeschichte, Berlin).

Dr. Christel Weins | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.mpi-inf.mpg.de/~mantiuk/

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