Frage zur "highlight tone priority" der EOS7D

ungutknut · 5 Juli 2011

Hallo.

Als ich neuerdings mit einem Kollegen fotografieren war und ich ihm ein wenig über die Schulter schaute, ist mir aufgefallen, das er ständig die "highlight tone priority" aktiviert hatte; und das obwohl er Fotos nur in RAW macht.

Nun hab ich ihn gefragt, ob das überhaupt was bringt, oder ob die Funktion das RAW einfach nur um eine Blende unterbelichtet... er ist fest davon überzeugt, das er mit dieser Funktion auch im RAW mehr Spitzlichter retten kann, als durch eine schnöde -1EV Belichtungskorrektur.

Neid!

Aber, um ehrlich zu sein: Ich glaub ihm das nicht ganz. Auch meine K-5 hat so eine Funktion. Wenn ich die aktiviere, wird das RAW, wie zu erwarten ist, um etwa eine Blende dünkler. Nach dem entwickeln mit einer angemessenen Gradationskurve, sieht das dadurch entstandene jpg genau so aus, wie ein entwickeltes RAW auf -1EV ohne Spitzlichtkorrektur.

Lange Rede, kurzer Sinn... wie wirkt sich nun die HTP auf die RAWs der 7D aus? Kocht Canon tatsächlich mit anderem Wasser?

coppy · 5 Juli 2011

Die Tonwertpriorität wirkt sich auch auf RAWs aus, das ist schon korrekt so.
Es wird lokal die Empfindlichkeit rauf/runter gesetzt, um ein Ausfressen zu reduzieren - und zwar schon bei der Signalwandlung (bzw. Verstärkung). Das ist übrigens auch der Grund, warum ISO-100 bei aktivierter TWP nicht verfügbar ist (das braucht die TWP als "Puffer" nach unten).

Picture Styles, Objektivkorrekturen etc. hingegen nicht, sie werden nur als Meta-Info gespeichert und müssen dann vom RAW-Konverter korrekt interpretiert werden, damit sie eine Auswirkung haben.

ungutknut · 5 Juli 2011

coppy schrieb:
Es wird lokal die Empfindlichkeit rauf/runter gesetzt, um ein Ausfressen zu reduzieren

Also werden zu helle Bildteile einfach nochmal mit ISO100 aufgenommen und diese dann mit der ISO200 Aufnahme verrechnet? Verstehe ich das richtig? Wird der Sensor hierbei jeweils partiell ausgelesen, oder werden einfach 2 Aufnahmen gemacht?

Wie hoch ist der Gewinn in den Lichtern ungefähr, im Vergleich zu einer Aufnahme, die bei ISO100 (und ansonsten gleichen Parametern, also im Endeffekt -1EV) aufgenommen wurde?

coppy · 5 Juli 2011

ungutknut schrieb:
Also werden zu helle Bildteile einfach nochmal mit ISO100 aufgenommen und diese dann mit der ISO200 Aufnahme verrechnet? Verstehe ich das richtig?

Nein, es wird nur ein Bild aufgenommen. Die "Empfindlichkeit" ist im Grunde nur eine Signalverstärkung, die früher eben für das ganze Bild um den gleichen Wert angewandt wurde. Mit der TWP wird die Signalverstärkung individuell leicht angepasst, damit durch die Signalverstärkung helle Bildteile nicht zu hell werden und dunkle Bildteile nicht absaufen (zu wenig verstärkt).

ungutknut schrieb:
Wird der Sensor hierbei jeweils partiell ausgelesen, oder werden einfach 2 Aufnahmen gemacht?

Der Sensor wird schon immer bei jeder Aufnahme Pixel für Pixel ausgelesen und auf das Signal wird dann die Signalverstärkung angewandt, je nach ISO-Einstellung. Mit der TWP ist dieser Wert eben nur nicht fest, sondern kann im Zweifel automatisch etwas korrigiert werden, um Abrisse zu vermeiden.

ungutknut schrieb:
Wie hoch ist der Gewinn in den Lichtern ungefähr, im Vergleich zu einer Aufnahme, die bei ISO100 (und ansonsten gleichen Parametern, also im Endeffekt -1EV) aufgenommen wurde?

Keine Ahnung, ich benutze es nicht... Probier's doch selbst aus.

Berschi · 5 Juli 2011

coppy schrieb:
Nein, es wird nur ein Bild aufgenommen. Die "Empfindlichkeit" ist im Grunde nur eine Signalverstärkung, die früher eben für das ganze Bild um den gleichen Wert angewandt wurde. Mit der TWP wird die Signalverstärkung individuell leicht angepasst, damit durch die Signalverstärkung helle Bildteile nicht zu hell werden und dunkle Bildteile nicht absaufen (zu wenig verstärkt).

Ja, wenn z.B. mit ISO200 aufgenommen wird (der niedrigsten ISO-Stufe bei TWP aktiviert), hat die Signalverarbeitung noch eine Stufe niedriger, um Bildteile, die heller sind als 18% Grau mit mehr Zeichnung darstellen zu können.
Alles was dunkler ist als 18% Grau wird mit dem eingestellten ISO-Wert verarbeitet.

Die TWP hat auch Auswirkungen auf das RAW und lässt sich bei der Konvertierung am PC nicht mehr deaktivieren.

Gruß
Peter

ungutknut · 5 Juli 2011

coppy schrieb:
Der Sensor wird schon immer bei jeder Aufnahme Pixel für Pixel ausgelesen und auf das Signal wird dann die Signalverstärkung angewandt...

Was mir hier neu ist, ist die Tatsache (?), das die Verstärkung selektiv, also individuell für jedes Pixel angepasst werden kann. Das heisst also theoretisch, das man eine solche Funktion auch noch weiterspinnen könnte... warum nur eine ISO-Stufe zur Spitzlichtkorrektur benutzen? Warum nicht gleich den ganzen Empfindlichkeitsbereich?

Also: man stellt z.B. ISO 800 ein und die Ausleseelektronik holt mir dann die überbelichteten Teile mit ISO400, die extrem überbelichteten Teile mit 200, oder 100 wieder zurück... quasi ein one-shot HDR. Klar - rauscht. Aber so schlimm kanns dann doch nicht sein.

Ginge das? Falls ja - warum macht man das nicht? Will man sich diese Funktionserweiterung für innovationslose Zeiten aufheben, um dem Kunden ein "neues" Feature zu verkaufen? Sind die Verstärker zu langsam, um in so kurzer Zeit den ganzen Dynamikbereich durchzufahren?

coppy schrieb:
Keine Ahnung, ich benutze es nicht... Probier's doch selbst aus.

Würde ich gern. Leider besitze ich keine 7D.

Mit meiner K-5 hab ichs durchgetestet und bin zum Schluss gekommen, das diese Funktion in RAW genau soviel bringt, als hätte ich die Belichtungskompensation auf -1 eingestellt. Interessanterweise kann man bei der Pentax mit dieser Funktion auch nur einen beschränkten Empfindlichkeitsbereich auswählen. Hier fängts nur bei ISO160 an, weil 80 die Grundempfindlichkeit ist.

Gast_19809 · 5 Juli 2011

ungutknut schrieb:
quasi ein one-shot HDR.

Und genau da ist das Problem, die wenigsten Motive vertragen eine so grausame Behandlung!

Spider-Schwein · 5 Juli 2011

coppy schrieb:
und zwar schon bei der Signalwandlung (bzw. Verstärkung).

Und das weiß man woher?

Gast_99693 · 5 Juli 2011

JeNeu · 5 Juli 2011

Berschi schrieb:
Alles was dunkler ist als 18% Grau wird mit dem eingestellten ISO-Wert verarbeitet.

Woher weißt Du das so genau?

coppy · 6 Juli 2011

Spider-Schwein schrieb:
Und das weiß man woher?

Meines Wissens war das der letzte Stand der vielen Tests und Versuche, die Funktion zu aufzuklären. Von Canon gibt es da kein Statement.
Ich habe mal von veränderten Tonwertkurven gelesen, sprich logarithmisch statt linear.
Dadurch gewinnt man gerade in den Höhen noch Zeichnung rein, wenn man im Vergleich zur linearen "unterbelichtet" und dann durch die veränderte Kurve hochkorrigiert (was zu den Höhen hin weniger stark ist als in Mitteltönen und Tiefen).

ScoobyDoo2 · 6 Juli 2011

Spider-Schwein schrieb:
Und das weiß man woher?

Die Funktion gibt es seit der 40D und wurde vor Jahren schon hier im Forum sehr intensiv diskutiert. Damals gab es auch einen Link auf eine sehr detaillierte, sehr technische Beschreibung (in Englisch). Fazit war: Die TWP greift direkt in die Signalwandlung ein und ist daher - wie hier korrekt schon gesagt wurde - unabhängig von RAW etc.

****************** schrieb:
Und genau da ist das Problem, die wenigsten Motive vertragen eine so grausame Behandlung!

Der HDR vergleich hinkt gewaltig, und daher ebenso die Anmerkung mit der grausamen Behandlung.

Achtung: Folgender Absatz bezieht sich auf praktische Erfahrung mit der 40D, wobei IMHO die Funktionsweise der TWP nicht groß geändert wurde.

Für Schnappschüsse, quasi sämtliche Außenaufnahmen, Urlaubsfotos usw. kann man die TWP bedenkenlos anlassen. Ausmachen sollte man sie bei high-ISO Aufnahmen und vor allem dann, wenn sehr dunkle Bildbereiche mit dabei sind. Grund: Die TWP verstärkt das Rauschen in dunklen Bildbereichen sehr stark. Eine ISO-200 Aufnahme sieht in den Schatten schon mal nach ISO-1000 aus. Zumindest bei der 40D ist das ein deutlich sichtbarer Effekt.

Grüße,
Scooby

Spider-Schwein · 6 Juli 2011

ScoobyDoo2 schrieb:
Damals gab es auch einen Link auf eine sehr detaillierte, sehr technische Beschreibung (in Englisch). Fazit war: Die TWP greift direkt in die Signalwandlung ein und ist daher - wie hier korrekt schon gesagt wurde - unabhängig von RAW etc.

Und diesen Link gab es nur damals?

Berschi · 6 Juli 2011

JeNeu schrieb:
Woher weißt Du das so genau?

Weil es so im M&T Buch zur 7D von M. Schwabe so beschrieben wird.

Gruß
Peter

JeNeu · 6 Juli 2011

Berschi schrieb:
Weil es so im M&T Buch zur 7D von M. Schwabe so beschrieben wird.

Ich habe mittlerweile auch eine Bestätigung deiner AUssage im Whitepaper zur 40D gefunden:

Highlight Tone Priority seeks to improve highlight detail. The range is extended between
18% (“middle”) gray and the maximum highlight tone. This makes the gradation finer
from the grays to the highlights and reduces blown highlights. The function limits the
settable ISO speed range to 200-1600.

Quelle: EOS 40D digital Whitepaper von Canon

Spider-Schwein · 6 Juli 2011

JeNeu schrieb:
Ich habe mittlerweile auch eine Bestätigung deiner AUssage im Whitepaper zur 40D gefunden:

Da steht aber nichts davon, dass das auf der Ebene der Signalverstärkung gemcht wird.

Graukater · 6 Juli 2011

Tonwertpriorität ist für mich nach wie vor eine Unterbelichtung um eine Blendenstufe, kombiniert mit einer entsprechend angepassten Tonwertkurve.

Ich sehe bislang auch nichts, was im Widerspruch dazu stehen würde, dass die Kamera bei "ISO 2oo" (TWP an) zwar genauso belichtet (Blende und Verschlusszeit) wie bei "ISO 200" (TWP aus), gleichzeitig aber den Verstärker so ansteuert wie für ISO 100; d.h. zunächst ein RAW produziert, dass de facto um 1 EV unterbelichtet ist. Das Resultat wird anschließend über eine geeignete Tonwertkurve wieder so korrigiert (d.h. 'Mitten' moderat, 'Tiefen' stärker angehoben), dass wieder der gewohnte Bildeindruck entsteht.

Zugleich hat das aber genau den beschriebenen Effekt: Der Dynamikbereich der Kamera wird effektiv so 'verschoben', dass ausgehend vom 'mittleren Grau' mehr Belichtungsspielraum (Tonwerte/Zeichnung) nach oben zur Verfügung stehen, auf Kosten eines verringerten Bereiches in den Schatten (und ggf. erhöhtem Rauschen, bedingt durch die nachträgliche Anhebung). Man sieht das in DPP auch daran, dass bei aktiver TWP veränderte Histogramm-Grenzen zur Anwendung kommen (siehe Anhang). Hier hat jemand entsprechend belichtete RAW-Aufnahmen in dcraw entwickelt (unter Ausschaltung der TWP-Anpassung der Tonwertkurven) und sowohl visuell als auch im Histogramm miteinander verglichen; sie sind praktisch identisch.

Gruß, Graukater

ungutknut · 6 Juli 2011

Graukater schrieb:
Tonwertpriorität ist für mich nach wie vor eine Unterbelichtung um eine Blendenstufe, kombiniert mit einer entsprechend angepassten Tonwertkurve.

Genau so sehe ich das auch. Aber da ich keine 7D besitze, kann ich leider nur Vermutungen anstellen.

Ausserdem steht deine Aussage/Vermutung im Gegensatz zu dem, was Coppy beschrieben hat und auch zu dem, was mein Kollege mir erzählt hat. Aber vielleicht kann die 7D diesbezüglich auch mehr, als die 40D?

Nur: Wenn unsere Theorie stimmt - warum lässt Canon (bzw. auch Pentax) dann diese Funktion auch im RAW zu? Das hat dann doch keinen Sinn, oder? Eine Belichtungskorrektur um -1 würde das gleiche bewirken. Also vermute ich vage, das da doch noch mehr dahinter steckt...

coppy schrieb:
Meines Wissens war das der letzte Stand der vielen Tests und Versuche, die Funktion zu aufzuklären. Von Canon gibt es da kein Statement.
Ich habe mal von veränderten Tonwertkurven gelesen, sprich logarithmisch statt linear.

Und die Tonwertkurven werden schon bei der Verstärkung zurechtgebogen (bzw. gestaucht)? Dann ist ein RAW aus der 7D mit aktiver HTP gleich "hell", wie eins ohne HTP, nur eben mit weniger ausgefressenen Lichtern?

Das müsste dann auch heissen, das man aus einem HTP-RAW immer noch Lichter retten kann (also zusätzlich zu den bereits geretteten), da die veränderung der Tonwertkurve hardwareseitig geschieht, oder?

ungutknut · 6 Juli 2011

****************** schrieb:
Und genau da ist das Problem, die wenigsten Motive vertragen eine so grausame Behandlung!

Das hat doch damit nichts zu tun. Du sprichts hier von tonemapping, was ja nicht zwingend gemacht werden muss.

Ein ungemapptes HDR sieht halbwegs natürlich aus, nur eben sehr unspektakulär/flau/kontrastarm. Aber kontrast verstärken kann man immer noch, während der umgekehrte Fall schlecht möglich ist.

Graukater · 6 Juli 2011

Hallo ungutknut!

Aber da ich keine 7D besitze, kann ich leider nur Vermutungen anstellen.
Ausserdem steht deine Aussage/Vermutung im Gegensatz zu dem, was Coppy beschrieben hat und auch zu dem, was mein Kollege mir erzählt hat.

Ich kann hier bislang auch nur spekulieren. Auf der anderen Seite gebe ich offen zu, dass ich den exotischeren Theorien zur Arbeitsweise der Tonwertpriorität gegenüber eher skeptisch bin. Die beschriebene 'Dynamisierung' der Auslesewerte ist m.E. technisch nicht oder nur mit unverhältnismäßig hohem Aufwand zu realisieren, wenn sie tatsächlich bereits auf der Ebene der Sensordaten oder des Ausleseverstärkers erfolgen sollte. Auch für eine Art 'on-the-fly'-Umrechnung der Werte (im Sinne einer Lookup-Table o.ä.) in Echtzeit ist meiner Meinung nach der Zeit-/Rechenaufwand zu groß. Also läuft es vermutlich auf eine nachträgliche Bearbeitung hinaus (kameraintern im Rahmen der normalen JPEG-Engine, oder eben im RAW-Konverter). Aus ingenieurtechnischer Sicht gäbe es für mich auch keinen Grund, an dieser Stelle etwas Anderes (und hier: Komplizierteres) zu verwenden, wenn das gewünschte Resultat 'hinreichend gut' mit Hilfe einer Tonwertumsetzung zu erreichen ist. Aber wie gesagt: Durchaus möglich, dass ich hier komplett auf dem Holzweg bin.

Aber vielleicht kann die 7D diesbezüglich auch mehr, als die 40D?

Wenn diese "anderes Wasser"-Theorie letztlich doch zutreffen sollte, müssten sich dementsprechend im RAW signifikante Unterschiede finden lassen. Ich halte den oben verlinkten Test von Guillermo Luijk auf luminous-landscape.com für legitim und geeignet, das aufzuzeigen - nichts spricht dagegen, das mit einer 7D (oder auch anderen Kameras) genauso durchzuexerzieren. Damit sollte sich dann ggf. auch folgende Frage klären lassen:

Und die Tonwertkurven werden schon bei der Verstärkung zurechtgebogen (bzw. gestaucht)? Dann ist ein RAW aus der 7D mit aktiver HTP gleich "hell", wie eins ohne HTP, nur eben mit weniger ausgefressenen Lichtern?

Eben das bezweifele ich - auch für die 7D. Neben dem genannten Test mit dcraw ließe sich das evtl. auch mit Hilfe eines RAW-Histogramms untersuchen - siehe auch hier, oder Programme wie BayerHistogramm von kaha300d.

Nur: Wenn unsere Theorie stimmt - warum lässt Canon (bzw. auch Pentax) dann diese Funktion auch im RAW zu? Das hat dann doch keinen Sinn, oder? Eine Belichtungskorrektur um -1 würde das gleiche bewirken. Also vermute ich vage, das da doch noch mehr dahinter steckt...

Hier kann ich Dir nicht ganz folgen. Gerade weil die Belichtung auf die beschriebene Weise 'verbogen' ist (unterbelichtet wurde), und sich das im RAW niederschlägt, muss der Konverter darüber informiert werden - andernfalls würde er ein unterbelichtetes Bild ausgeben. Und zumindest bei Canon ist das in DPP auch nicht rückgängig zu machen, die TWP erzwingt eine entsprechend korrigierte Tonwertkurve.

Ja, ich bin der Ansicht, dass sich das im Wesentlichen auch mit einem um -1 EV unterbelichteten RAW erzielen ließe - allerdings vorausgesetzt, man wendet eine vergleichbare, im Bereich der Lichter abflachende Kurve an! Würde man das nicht tun, und einfach wieder um +1 EV nach oben 'schieben', so wäre nichts gewonnen im Sinne einer Tonwertpriorität - die Lichter würden genauso schnell/viel ausfressen wie ohne TWP. In diesem Sinne ist TWP nur eine Arbeitserleichterung, die einem das lästige Gefummel an der Tonwertkurve abnimmt, das nötig ist, um wieder ein 'normales' Bild zu erhalten.

Ich glaube, diese veränderte Tonwertkurve ist der Punkt, der bei Vergleichen zwischen "TWP ein" und "TWP aus, -1 EV" gerne übersehen bzw. außer Acht gelassen wird - und dann zu 'sichtbaren' Unterschieden (im fertigen Bild) führt, die Befürworter oder Gegner anschließend als Argument ins Feld führen.

Gruß, Graukater

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