Bits und exposure to the right

[Rontrus]

Habe heute gelesen, der Rat, "auf den rechten Rand zu belichten" (gemeint ist der Rand des Histogramms) erkläre sich so: Trifft eine Lichtmenge auf den Sensor, die gerade eben größer ist, um als reines Schwarz wiedergegeben zu werden (das Rauschen mal vernachlässigt), bekommt sie ein Bit zugewiesen. Eine Blende mehr Licht bekäme dann zwei Bit (woraus sich schon vier Tonwerte ergäben) und so weiter. Der höchste Tonwertreichtum befinde sich deshalb bei den Lichtern.

Vermutlich ist es sinnvoll, den Tiefen nicht allzuviel Nuancen zuzubilligen, weil das Auge sie gar nicht auseinanderhalten kann. Sollte aber die feinste Differenzierung wirklich bei den Lichtern liegen und nicht bei den wichtigen Mitteltönen? Oder wäre das technisch gar nicht möglich?

Gruß, Rontrus

 

[ArtooDetoo]

Habe heute gelesen, der Rat, "auf den rechten Rand zu belichten" (gemeint ist der Rand des Histogramms) erkläre sich so: Trifft eine Lichtmenge auf den Sensor, die gerade eben größer ist, um als reines Schwarz wiedergegeben zu werden (das Rauschen mal vernachlässigt), bekommt sie ein Bit zugewiesen. Eine Blende mehr Licht bekäme dann zwei Bit (woraus sich schon vier Tonwerte ergäben) und so weiter. Der höchste Tonwertreichtum befinde sich deshalb bei den Lichtern.

Ich glaub, da hast du nen Denkfehler drin.
Angenommen, du hast 8 Bit. Von Schwarz (0) bis Weiß (255). Die Tiefen gehen meinetwegen von 0-63, die Mitteltöne von 64-191 und die Lichter von 192-255.
Wieso sollten die Lichter da höher aufgelöst sein?

 

[Tiefenunschärfe]

Ich glaub, da hast du nen Denkfehler drin.
Angenommen, du hast 8 Bit. Von Schwarz (0) bis Weiß (255). Die Tiefen gehen meinetwegen von 0-63, die Mitteltöne von 64-191 und die Lichter von 192-255.

Der Denkfehler liegt eher bei dir, denn das RAW ist linear codiert. Jeweils eine Verdoppelung der Helligkeit führt auch zu einer Verdoppelung des Wertes. Dadurch hast du für die letzte Blende Dynamik viel mehr Abstufungen als am Anfang.

 

[ArtooDetoo]

Der Denkfehler liegt eher bei dir

Das kann ich natürlich nicht ausschließen

 

[Manni1]

Mal unabhängig von den oben genannten etwas willkürlich herangezogenen Zahlen - der Sinn von "exposure to the right" ist es das Maximum aus den möglichen Tonwerten rauszuholen ohne in die Sättigung zu gehen.

 

[tabbycat]

Für meine Begriffe macht ETTR für 2 Dinge Sinn:
1. Ausnutzung der full well capacity und somit der vollen Dynamik des Sensors
2. Steigerung der SNR da das Photonenrauschen im Verhältnis 1/sqrt(Nutzsignal) ansteigt, so dass man das Nutzsignal also so groß wie möglich machen sollte

mfg tc

 

[n.nescio]

rontrus und tiefenunschärfe haben betreffs der bitcodierung recht.

warum man allerdings die adc mit dieser codierung so baut und nicht einfach adc mit z.b. 18 bit, deren unterste 6 man nicht nutzt und daher schwarz erst dem bit sieben zuweist und damit bereits auch die dunklen bildbereiche viel feiner abstuft, ist mir ein rätsel. elektronik und speicherplatz kosten ja nichts und 3 bilder pro sekunde sollten auch mit dem so erhöhten datenvolumen machbar sein.

natürlich stimmen die argumente von manni1 und tabbycat zusätzlich auch.

lg gusti

 

[Gast_194966]

Moin!


Mit den Bits hat all das herzlich wenig zu tun. Es geht darum, so stark wie möglich zu belichten (natürlich ohne "Übersteuerung"), denn je stärker die Belichtung, desto höher der Signal-Rausch-Abstand.


Gruß, Matthias

 

[Graukater]

Hallo Rontrus!

Sollte aber die feinste Differenzierung wirklich bei den Lichtern liegen und nicht bei den wichtigen Mitteltönen? Oder wäre das technisch gar nicht möglich?

Letzteres - solange man davon ausgeht, dass die Umsetzung der Helligkeitswerte in die entsprechenden 'data numbers' des RAW linear erfolgt (was bislang bei allen gängigen Sensoren/Wandlern der Fall zu sein scheint). Die Technik arbeitet da einfach anders (= linear) als unser Sehempfinden und das daran gekoppelte Blendenstufen/Lichtwert-Schema (= logarithmisch).

Dementsprechend geht für die 'oberste' / hellste (ohne Clipping) mögliche Blendenstufe bereits gut die Hälfte des verfügbaren Wertebereiches im RAW drauf; jeder weitere Lichtwert benötigt/belegt wieder die Hälfte des verbleibenden Bereiches, usw. So gesehen ist die 'rechnerische Differenzierung' einzelner Helligkeitsabstufungen bei den hellen Tönen (rechts im Histogramm) einfach am größten.

In der Praxis ist dieser Effekt aber eher von untergeordneter Bedeutung. Entscheidender / nützlicher ist, dass das Bildrauschen (Störanteil in den dunklen Bildpartien) beim späteren 'Geraderücken' der Belichtung (= Verschiebung nach links im Histogramm) reduziert wird.

Gruß, Graukater

 

[Rontrus]

Mit den Bits hat all das herzlich wenig zu tun. Es geht darum, so stark wie möglich zu belichten (natürlich ohne "Übersteuerung"), denn je stärker die Belichtung, desto höher der Signal-Rausch-Abstand.

Da liegst du glaube ich falsch. Denn mit den Bits hat es offenbar eine ganze Menge zu tun, wenn man den Veröffentlichungen glauben darf, die ich inzwischen dazu gelesen habe.

 

[Gast_194966]

Da liegst du glaube ich falsch. Denn mit den Bits hat es offenbar eine ganze Menge zu tun, wenn man den Veröffentlichungen glauben darf, die ich inzwischen dazu gelesen habe.

Dann lies mal dies. Es wird nämlich meistens völlig übersehen, dass der i.a. größte Rauschanteil mittlerweile nichts mit mehr Elektronik oder Diskretisierung zu tun hat, sondern "reine Physik" ist: Photonenrauschen.



Gruß, Matthias

 

[n.nescio]

masi, natürlich ist die optimierung des S/N erstes ziel, aber die LS bit sind eben in den lichtern während in den schatten die MS bit sind. rauschen in den schatten könnte viel feiner sein, wenn die bitauflösung dort höher wäre. (allerdings gehen meist die untersten bit im noise floor unter, den man normalerweise - außer bei extremer unterbelichtung nicht im bild zeigt, und daher haben die schatten, welche man normalerweise darstellt, bereits etwas mehr bitauflösungt zur verfügung). graukater hats auch gut erklärt.

hier erklärts der erfinder von photoshop:
http://www.luminous-landscape.com/tutorials/expose-right.shtml
lg gusti

 

[Gast_194966]

masi, natürlich ist die optimierung des S/N erstes ziel, aber die LS bit sind eben in den lichtern während in den schatten die MS bit sind. rauschen in den schatten könnte viel feiner sein, wenn die bitauflösung dort höher wäre. (allerdings gehen meist die untersten bit im noise floor unter, den man normalerweise - außer bei extremer unterbelichtung nicht im bild zeigt, und daher haben die schatten, welche man normalerweise darstellt, bereits etwas mehr biauflösungt zur verfügung). graukater hats auch gut erklärt.

Eben, die gehen im Rauschen unter. Deshab haben Kameras heute eben nur 12bit- oder 14bit-Raws, und nicht 16bit- oder 18bit-. Es bringt einfach nichts.

hier erklärts der erfinder von photoshop:

Das halte ich für unzulässig simplifiziert. Der erwähnt die Quelle des Rauschens ja nicht mal mit einem Wort. Die Diskretisierung ist es nicht, oder nur zu einem verschwindenden Anteil. Ich verweise nochmal auf Emil Martinec.



Gruß, Matthias

 

[burkhard2]

warum man allerdings die adc mit dieser codierung so baut und nicht einfach adc mit z.b. 18 bit, deren unterste 6 man nicht nutzt und daher schwarz erst dem bit sieben zuweist und damit bereits auch die dunklen bildbereiche viel feiner abstuft, ist mir ein rätsel.

Du meinst vermutlich nicht: die untersten 6 bit nicht nutzen, denn dann hättest du einen 12 bit-Konverter, sondern: die Werte zw. 0 und 2^6-1=63 nicht nutzen?

Der Grund ist einfach: beim heutigen Stand der Technik würden die untersten 4 bit praktisch nur das Rauschen der Elektronik (und das Photonenrauschen) enthalten. Und 14 bit sind eh Stand der Technik.

elektronik und speicherplatz kosten ja nichts und 3 bilder pro sekunde sollten auch mit dem so erhöhten datenvolumen machbar sein.

Jedes Bit mehr verdoppelt die Wandlungszeit der üblichen ADCs. 4 bit mehr = 16fache Zeit oder 16mal soviele ADCs. Das macht schon einen Unterschied.

L.G.

Burkhard.

 

[n.nescio]

ja, burkard2, danke für das präzisierende nachfragen.
ich meinte eine verschiebung des nullpunktes, sodaß die signalstärke null bereits mit 6 bit o.ä. aufgelöst würde.

ich meine, canon habe bei manchen cams eine verschiebung um 1 oder zwei bit.

 

[Graukater]

Das wird durchaus gemacht. In vielen Kameras ist der "Nullpunkt" im RAW um einen bestimmten Wert verschoben (Bias / "pedestal"), was normalerweise mit einem entsprechenden Spannungs-Offset bei der A/D-Wandlung einhergeht.

Gruß, Graukater