Bilder in allen Farben des Regenbogens

Heinz-Billing-Preis 2006 geht an Dr. Rafał Mantiuk vom Max-Planck-Institut für Informatik

16. November 2006

Dr. Rafał Mantiuk vom Max-Planck-Institut für Informatik in Saarbrücken erhält 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.

Links: limitierte Farbskala des weit verbreiteten JPEG-Formats (mittleres Dreieck) im Vergleich mit den für das menschliche Auge sichtbaren Farben. Die Farb- und Kontrastskala dieses Formats ist noch auf Kathodenstrahlmonitore (CRT-Displays) ausgerichtet, die allerdings von den neuen Flüssigkristall-Displays (LCD) schon weit übertroffen werden. Rechts: Vergleich der Kontrastskalen von CRT und LCD sowie der tatsächlich in unserer Umwelt auftretenden Kontraste auf einer logarithmischen Skala.

Dr. Rafał Mantiuk vom Max-Planck-Institut für Informatik in Saarbrücken hat mit seiner Software die HDR-Bildverarbeitung grundlegend verbessert und erhält dafür den diesjährigen Heinz-Billing-Preis. 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.

Der zweite Heinz-Billing-Preis, dotiert mit 300 Euro, geht an Dr. Wolfgang Rieping (University of Cambridge, UK) und Dr. Michael Habeck (Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie, Tübingen), deren neues Verfahren es erleichtert, NMR-Strukturdaten von Proteinen auszuwerten. Den dritten Preis und ebenfalls 300 Euro erhielt Dr. Johannes Söding (Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie, Tübingen) für ein sehr effizientes Verfahren, mit dem man die Sequenz von Proteinen vergleichen kann. Daneben gab es auch in diesem Jahr ein sehr weites Spektrum an Bewerbern. Die eingereichten Beiträge reichten von bioinformatischen Arbeiten über neue numerische Methoden der theoretischen Elementarteilchen-Physik bis zur Optimierung des Computerchip-Designs.

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).

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