Dynamikumfang - oder der Versuch eine ewige Verwirrung aufzuklären

[Stuessi]

In einem Artikel einer Fotozeitschrift wurde mal eine Methode beschrieben, den Dynamikumfang einer Digitalkamera zu bestimmen: Das geht im Prinzip so wie eine DRI-Aufnahme, nämlich dasselbe Motiv mit verschiedenen Belichtungseinstellungen aufnehmen und schauen, ab wann die Schatten absaufen und die Lichter ausfressen, nur dass hier soweit abgeblendet wird, dass alles schwarz ist und soweit aufgeblendet, dass alles weiß ist.

Das Ergebnis könnte so aussehen. Die Belichtungszeit wurde von Bild zu Bild verdoppelt.
Und wie groß ist bei dieser Kamera die Dynamik?

 

[frechBengel]

Ich betrachte Stüssis Frage, wie groß bei dieser Kamera die Dynamik ist, als meine Hausaufgabe.

1. Ich gehe davon aus, daß sich die Einzelbilder auf die Raw-Daten beziehen, so daß sich die Termini "im Rauschen abgesoffen" und "übergelaufen" auch auf diese Daten beziehen. Denn wie auch immer die Kamera die Elektronen der realen Welt (Vgl zzzip; Post 27) in Bits umsetzt, kann sie dabei niemals schaffen, etwas zu retten, was im realen Sensor abgesoffen oder übergelaufen war.

2. Ich gehe weiter davon aus, daß das Testbild in sich keine Helligkeitsunterschiede hat. Anders formuliert: Der Dynamikumfang des Motivs ist sehr klein. Sonst wäre unklar, wann das Motiv als abgesoffen oder übergelaufen gelten soll.

3. Ich bezeichne die n Bilder nach dem Unterschied ihrer Blendenstufe. Das dunkelste Bild hat Blendenstufe 1, das hellste Bild Blendenstufe n.

4. Ich such das helle Bild, auf dem ganz knapp noch kein vollständiges Überlaufen der Pixel stattgefunden hat. Ich bezeichne die Blendenstufe dieses Bildes (Vgl. 3.) als max.

5. Die Suche des dunkelsten Bildes ist etwas schwieriger, da man hier mit gewisser Willkürlichkeit entscheiden muß, ab wann das Signal erkennbar ist und nicht im Rauschen untergeht. Wie auch immer aber ich das festlege, so werde ich sicher ein Bild finden, bei dem sinnvoll ist, es als das dunkelste Bild anzusehen. Ich bezeichne die Blendenstufe dieses Bildes als min.

6. Jetzt wird es etwas schwierig, denn ich darf die Blendenstufen nicht einfach in die Definition des Dynamikumfangs einsetzen. Der Dynamikumfang mißt sich per Definition in Leuchtstärke und Blendenstufen sind dazu nicht proportional. Ich denke intuitiv, daß ich subtrahieren muß und denke dabei an "x^m/x^n = x^(m-n)".

Daher antworte ich, daß der Dynamikumfang max-min beträgt.

Und ich habe das mulmige Gefühl, daß ich meine Hausaufgabe nicht richtig gemacht habe; hoffe aber, daß auch ein Fehler zur Klärung beitragen kann. Munter stimmt mich schonmal, daß ich das böse Wort "Bittiefe" nicht benutzt habe.

Allen einen guten Start in die Woche
frechBengel

 

[LGW]

Ich habe noch nicht genau verstanden, wie da überhaupt genau fotografiert wurde. Woher kommt das komische, heftige Rauschen? Von der Helligkeit her ist die Belichtungszeit wohl von oben nach unten, nicht aber von links nach rechts verdoppelt worden.

Bitte noch eine etwas genauere Erklärung des Vorgehens!

 

[Nightstalker]

Erklärt wird da eigentlich nicht viel Ich sehe da vor allem Handreichungen, wie man mit bestimmten Situationen umgeht und wiederum die Gleichsetzung von Bits im JPEG Format mit Blendenstufen.

er erklärt 1. den Eingangskontrast (heute bis zu 9 Blendenstufen) und 2. dass ein jpg maximal 255 Stufen Helligkeit hat, was er mit 8 Blenden gleichsetzt ...

Ansonsten glaube ich nicht, dass irgendjemand noch was sinnvolles mit diesem verkopften Thread anfangen kann, wenn er vor dem Problem steht ein Bild zu machen ... sorry

 

[LGW]

er erklärt 1. den Eingangskontrast (heute bis zu 9 Blendenstufen) und 2. dass ein jpg maximal 255 Stufen Helligkeit hat, was er mit 8 Blenden gleichsetzt ...

Ansonsten glaube ich nicht, dass irgendjemand noch was sinnvolles mit diesem verkopften Thread anfangen kann, wenn er vor dem Problem steht ein Bild zu machen ... sorry

Mit "Bild machen" hat das hier auch eigentlich nichts mehr zu tun. Dafür muss man nur einmal das Zonensystem praktisch verstehen und dann anwenden, da hat Ansel schon alles geliefert, was der praktische Fotograf braucht.

Aber hier geht's ja um was ganz anderes, nämlich darum, dass es eine völlige "Fehlwahrnehmung" gibt bzgl. dieser Aussage mit dem JPG und den "8 Blenden" - die in vielfacher Hinsicht eben grob fehlerbehaftet ist.

Um aber den gesamten Abbildungsprozess überhaupt sauber zu verstehen, und begreifen zu können, warum die Aussage eben so nicht stimmt, muss man viel weiter vorne ansetzen.

 

[UnclePat]

Ich habe noch nicht genau verstanden, wie da überhaupt genau fotografiert wurde. Woher kommt das komische, heftige Rauschen? Von der Helligkeit her ist die Belichtungszeit wohl von oben nach unten, nicht aber von links nach rechts verdoppelt worden.

Wahrscheinlich, weil die Helligkeit mittels RAW-Konverter angepasst wurde?

Bitte noch eine etwas genauere Erklärung des Vorgehens!

Ja, das wäre wirklich hilfreich. Vor allem wäre es gut zu wissen, ob es zu einem zusätzlichen Tonwertverlust durch EBV oder Umwandlung in ein JPEG kam.

Das Ergebnis könnte so aussehen. Die Belichtungszeit wurde von Bild zu Bild verdoppelt.
Und wie groß ist bei dieser Kamera die Dynamik?

Ohne die Originaldaten zu kennen würde ich sagen 8-9 Stufen.
Die ersten beiden sind auf jeden Fall abgesoffen, das dritte und vierte im Blaukanal wo auch noch. Das viertletzte zeigt meiner Meinung nach schon leichte Abrisse im Grünkanal, ab dem drittletzten ganz deutlich.

 

[Nightstalker]

Mit "Bild machen" hat das hier auch eigentlich nichts mehr zu tun. Dafür muss man nur einmal das Zonensystem praktisch verstehen und dann anwenden, da hat Ansel schon alles geliefert, was der praktische Fotograf braucht.

stimmt hat er ...

Aber hier geht's ja um was ganz anderes, nämlich darum, dass es eine völlige "Fehlwahrnehmung" gibt bzgl. dieser Aussage mit dem JPG und den "8 Blenden" - die in vielfacher Hinsicht eben grob fehlerbehaftet ist.

und Du glaubst echt mit dieser abgehobenen Diskussion kannst Du jemandem, der schon Probleme hat den Unterschied zwischen Eingangsdynamik und dem was der Sensor dann nach dem Processing in die Datei ausgibt zu verstehen, klarmachen dass das nicht so ist

Um aber den gesamten Abbildungsprozess überhaupt sauber zu verstehen, und begreifen zu können, warum die Aussage eben so nicht stimmt, muss man viel weiter vorne ansetzen.

eben nicht, denn wer dieser Diskussion noch folgen kann, braucht normalerweise die Erklärungen nicht

 

[frechBengel]

Aus gegebenem Anlaß möchte ich alle Forumsteilnehmer nochmals darum bitten, das Thema im Auge zu halten. Wem dieser Thread nicht paßt, weil er lieber bei Wikipedia nachliest oder ihn für verkopf hält, kann mit einem Klick zum nächsten Thread seines Interesses weitergehen.

Jeder hat das Recht zu posten und seine Meinung zu sagen. - Und diejenigen, die das tun, haben das Recht, dies ungestört von abfälligen Kommentaren über ihre Diskussion zu tun.

Lieben Gruß an alle
frechBengel

 

[Nightstalker]

...

na gut, ich hatte eigentlich auch an Dich gedacht mit meiner Bemerkung, aber wenn Du hier noch voll durchblickst, dann bin ich einfach mal still und warte gespannt wie es weitergeht.

 

[magifrei]

Ich habe mal schnell ein 8-Bit JPEG erstellt, dass lt. Wiki 8 Blendenstufen umfasst. Vielleicht erklärt das ja, worin der Fehler bei Wiki liegt.

 

[Char]

Ich habe mal schnell ein 8-Bit JPEG erstellt, dass lt. Wiki 8 Blendenstufen umfasst. Vielleicht erklärt das ja, worin der Fehler bei Wiki liegt.

Noe, tut es nicht. Ich weiss nicht, ob ein JPEG einen Dynamikumfang von 8 Bit hat, kann aber gut sein. Du musst ihn ja nicht ausnutzen.

Eine Kamera hat ja auch dann eine Eingangsdynamik von 10 Blendenstufen, wenn ich damit eine weisse Wand fotografiere. Ich nutze die Eingangsdynamik bloss nicht aus.

 

[Stuessi]

Die Aufnahmen wurden bei ISO 100 Einstellung, fester Blende, Kunstlicht-Beleuchtung mit unterschiedlichen Zeiten von 1/2000s bis 15 s (16 Blendenstufen) mit einer Dynax 7D gemacht. Anschließend wurden die mrw-Dateien mit RSE in TIFF-Dateien umgewandelt. Die Helligkeit des mittleren grauen Feldes wurde - soweit möglich- angepasst.
Reihenfolge zeilenweise von links nach rechts.
Gruß,
Stuessi

 

[mariane]

Noe, tut es nicht. Ich weiss nicht, ob ein JPEG einen Dynamikumfang von 8 Bit hat, kann aber gut sein. Du musst ihn ja nicht ausnutzen.

Eine Kamera hat ja auch dann eine Eingangsdynamik von 10 Blendenstufen, wenn ich damit eine weisse Wand fotografiere. Ich nutze die Eingangsdynamik bloss nicht aus.

Wieviel Blendenstufen sind das: 10, 11, 12, oder 100, nur 1?

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Die Antwort hängt in dem Falle wohl von Ausgabegerät ab.
Unabhängig von der Eingangsdynamik, ob gepusht oder nicht. Vielleicht wird jetzt klarer, das man schlecht ein JPG mit 8 Blendenstufen gleichsetzen kann, zumal ja auch Tonemapping möglich wäre.

 

[Char]

Wieviel Blendenstufen sind das: 10, 11, 12, oder 100, nur 1?

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Die Antwort hängt in dem Falle wohl von Ausgabegerät ab.

Nein, haengt sie nicht. Die Frage, wie viele Blendenstufen ein (digital gespeichertes) Bild hat, laesst sich unabhaengig vom Ausgabemedium klaeren, da das Bildformat definiert, welcher (digitale) Wert im idealen Ausgabemedium welchen "Lichtemissionswert" haben sollte.

Rein theoretisch waeren das unendlich viele Blendenstufen, denn Schwarz ist Schwarz. Praktisch greift hier aber eine andere Idee: Du suchst den niedrigesten Wert ueber Schwarz, denn Schwarz hat null Zeichnung, und damit auch null Information. Ich sage ja auch nicht, meine Kamera habe 100 Blendenstufen Dynamik, weil sie gleichzeitig den Mond korrekt belichten und den Himmel daneben als schwarz darstellen kann.

 

[Stuessi]

Hallo,
nun habe ich noch die mittleren RAW-Werte in Bildmitte für die Bilder ermittelt.
Gruß,
Stuessi

 

[mariane]

Nein, haengt sie nicht. Die Frage, wie viele Blendenstufen ein (digital gespeichertes) Bild hat, laesst sich unabhaengig vom Ausgabemedium klaeren, da das Bildformat definiert, welcher (digitale) Wert im idealen Ausgabemedium welchen "Lichtemissionswert" haben sollte.

Ein und das selbe Bild wird bei mir auf den einen TFT mit max. 1:400 und auf den anderen mit 1:1000 angezeigt, den ursprüngliche Kontrastumfang kann ich nur abschätzen, er liegt aber für gewöhnlich bei normalen Fotos größer 1:10000 - was nun?

Rein theoretisch waeren das unendlich viele Blendenstufen, denn Schwarz ist Schwarz. Praktisch greift hier aber eine andere Idee: Du suchst den niedrigesten Wert ueber Schwarz, denn Schwarz hat null Zeichnung, und damit auch null Information. Ich sage ja auch nicht, meine Kamera habe 100 Blendenstufen Dynamik, weil sie gleichzeitig den Mond korrekt belichten und den Himmel daneben als schwarz darstellen kann.

Sag ich doch auch nicht, käme nie auf diese Idee. Apropos Mond, wieviele Blendenstufen hat der denn (ich brauchte letztens bei der partiellen Abschattung drei Fotos, wobei ein Viertes sicher angebracht gewesen wäre, denn die Tiefen mußte ich erheblich puschen: https://www.dslr-forum.de/showpost.php?p=3605480&postcount=270

 

[LGW]

Nein, haengt sie nicht. Die Frage, wie viele Blendenstufen ein (digital gespeichertes) Bild hat, laesst sich unabhaengig vom Ausgabemedium klaeren, da das Bildformat definiert, welcher (digitale) Wert im idealen Ausgabemedium welchen "Lichtemissionswert" haben sollte.

Eben nicht.

Das wäre zwar in der Theorie und rein von der Farbgamut- und Farbraumdefinition her denkbar, hat aber mit der praktischen Realität überhaupt nichts zu tun. Wer die Frage einfach nur mit "das ist doch alles definiert" beantwortet, antwortet letztlich völlig an der Fragestellung des fotografisch relevanten (!) Dynamikumfangs vorbei.

Daher muss man letztlich drei Schritte in Gänze betrachten, um dann später die Einzelschritte gezielt bewerten und erklären zu können. Für Schritt zwei und drei brauche ich aber noch ein, zwei Wochen

@Nightstalker: das mit dem "Niveau" stimmt schon. Hier geht es im Grunde aber erstmal darum, überhaupt eine Art wissenschaftlich korrekte "Grundlagensammlung" zu bekommen, die wirklich den kompletten Umfang von der physikalischen Szenerie (Licht) über Sensor, AD-Wandler, Bildformat *UND* Darstellungsmedium abdeckt, und vor allem wissenschaftlich Hand und Fuß hat.

Eine solche Darstellung habe ICH nämlich bisher nicht gefunden, und gerade in diesem Punkt sind die Informationen bei Wikipedia - und zwar sowohl in der deutschen als auch der englischen Ausgabe - sowohl unzureichend als auch absolut mißinterpretierbar und beliebig oft falsch zitiert.

Daher versuche ich, erstmal die einzelnen Themenkomplexe für sich genommen zu beleuchten, ich weiss das alles auch absolut nicht aus dem "ff", und muss mich vor allem in einigen Punkten auch erstmal in die Fachterminologie einarbeiten.

Das ich das "laut denkend" im Forum tue sei bitte entschuldigt, aber so kommt ja vielleicht der eine oder andere, der sich in dem Bereich auskennt hinzu, und kann wesentliches Wissen beisteuern.

Dabei wünsche ich mir dann aber mehr als nur "alles Unfug", oder am besten noch "lies doch bei Wikipedia nach, da stehts richtig". Vielmehr erwarte ich eigentlich ein wissenschaftlich korrektes Zitat (hier auch ohne Fußnote ), samt sauberer Quellenangabe zwecks Nachvollziehbarkeit.

Und wenn dann wirklich das gesamte "Wissen" gesammelt ist, kann man vielleicht auch eine einfache, eher allgemeinverständliche "Kurzfassung" schreiben, die in wenigen Worten klar macht, welche Dinge für die Ausgangsfragestellung relevant sind, und wie da diese unsehlige "8 Blenden im JPEG"-Aussage im ZUSAMMENHANG zu sehen ist.

 

[Char]

Ein und das selbe Bild wird bei mir auf den einen TFT mit max. 1:400 und auf den anderen mit 1:1000 angezeigt, den ursprüngliche Kontrastumfang kann ich nur abschätzen, er liegt aber für gewöhnlich bei normalen Fotos größer 1:10000 - was nun?

Bitte sauber unterscheiden:

Es gibt den

1. Dynamikumfang des Motivs, den viel besprochenen Unterschied zwischen hellstem und dunkelstem Bildteil. Dieser kann erheblich größer sein, als der
2. Dynamikumfang des Sensors, meist synonym mit der "Eingangsdynamik", gemessen als das Verhältnis zwischen Grundrauschen und der Full-Well Kapazität (=Sättigung).
3. Dynamikumfang des Bildes, also des bereits durch den Sensor und nachgeschaltete, kamerainterne Bildverarbeitung verwursteten Signals.
4. Dynamikumfang des Ausgabemediums, gern auch als Dichteumfang bezeichnet.

Du vermischst hier 3 und 4....

 

[mariane]

Bitte sauber unterscheiden:
Du vermischst hier 3 und 4....

Wieso, ich wehre mich nur dagegen, das man einem Bildformat Blendenstufen zuordnet, das kann man nämlich nicht.

Wenn ich den realen Dynamikumfang wissen möchte und dazu unbedingt noch in Blendenstufen, dann nehme ich den Belichtungsmesser. OK, bei dem Mond hätte der auch versagt.

 

[chemischenk]

Hier geht doch schon wieder einiges durcheinander...ein Dateiformat (JPEG) hat keine Dynamik! Das JPEG hat hat eine Bittiefe von 8 Bit, d.h. "so dunkel wie möglich" bekommt ne 0 und "so hell wie möglich" ne 255. Das hat mit Dynamik (egal ob Eingangs-, Ausgangs- oder was auch immer) rein gar nichts zu tun! Dasselbe JPEG hat auf zwei unterschiedlichen Monitoren zwei unterschiedliche Dynamikumfänge, nehme ich es und lasse es ausbelichten erhalte ich wieder einen anderen. 1 Bit kann dieselbe Dynamik aufnehmen wie 32 Bit (nämlich ganz hell und ganz dunkel...nur die Gradation ist dann eher bescheiden...aber das ist ein weiteres Thema).

Ich kann verstehen, dass die Gleichsetzung von Bit und Blende irgendwie attraktiv erscheint (ist ja alles irgendwie was mit Basis 2 ) , falsch ist sie trotzdem!

Da waren zwei schon wieder schneller als ich...das Zitat von zzzip, was Char da nochmal gebracht hat ist wirklich das entscheidende...bitte immer wieder dran denken, bevor man mal schnell noch was schreibt