Dynamikumfang - oder der Versuch eine ewige Verwirrung aufzuklären

[LGW]

Beim gedruckten Bild sind wir dann ja auch endgültig beim "Kopierkontrast", das ist konzeptionell ja schon seit vielen Jahren "bekannt" und "durchleuchtet".

 

[Gelöschtes Mitglied 119266]

Beim gedruckten Bild sind wir dann ja auch endgültig beim "Kopierkontrast", das ist konzeptionell ja schon seit vielen Jahren "bekannt" und "durchleuchtet".

Könntest Du mich mal aufklären .

 

[chemischenk]

Kurzer Einschub - die Darstellung auf dem Monitor ist alles nur nicht linear!

Wäre auch nicht Zielführend - der Mensch nimmt Helligkeitswerte logarithmisch wahr - 256 Abstufungen über den Bereich linear verteilt...das ergibt ziemlichen Unfug. Aber damit sind wir (schon wieder!) beim Thema Gammawert...warum muss das immer wieder da hin laufen?

 

[frechBengel]

@_CAT_

Ich (und vermutlich die meisten Anderen) bin davon ausgegangen das sowohl die 8bit als auch 16bit Zahlen Helligkeitswerte darstellen.

Das Problem dieses Themas "Dynamikumfang" - ich formulierte das bereits in der Einleitung zu diesem Thread - besteht eben darin: wovon man mal eben so ausgeht, weil es sich so ja sein müßte und sich so auch ganz logisch anhört, ist gerade bei diesem Thema von der Wahrheit oft weit entfernt. Das Resultat sind unendliche Verwirrungen, die wir aufklären möchten.

Die Bits stellen keine Helligkeitswerte dar. Zu Helligkeitswerten können sie erst im Zusammenhang mit einem Farbraum werden. Ein solcher Farbraum kommt auch zum tragen, wenn man das Bild auf dem Monitor anzeigt; denn die Menge der vom vom Monitor darstellbaren Farben bilden einen eigenen Farbraum. Egal, ob der Monitor kalibriert ist oder nicht. (Kalibrierung bedeutet lediglich, daß der Farbraum des Monitors durch ein Farb-Profil an den Arbeits-Farbraum angepaßt wird.)

Zuerst dachte ich, das wäre der Knackpunkt. Aber ich sitze hier, wie auch wahrscheinlich die Mehrheit aller Computerbenutzer vor einem nicht kalibrierten Monitor. Da ist es ganz einfach definiert was 0 bzw 255 bedeutet. 0 ist die vom Monitor dunkelste darstellbare Helligkeit, 255 die hellste. Der Rest wird linear aufgeteilt. Wenn dies nicht so wäre, müssten wir bei jedem Bild das wir anzeigen wollen den Bildschirm neu einstellen.

Ob ein Monitor kalibriert ist oder nicht. Durch Nicht-Kalibrierung wird die 255 nicht zu einem Helligkeitswert und schon gar nicht bekommt die 255 dann die Bedeutung 255mal heller als 1.

Ist es überhaupt definiert wie ein Bild mit 16bit Helligkeitswerten auf einem Handelsüblichen Monitor angezeigt werden soll?

Ja, ist es. - Das Bild hat Bits und einen Farbraum. Dadurch ist definiert, wie eine Farbe bei der Ausgabe exakt auszusehen hat. Der "handelsübliche Monitor" ist - soweit ich weiß - in der Regel auf den Farbraum sRGB eingestellt: Dadurch läßt sich berechnen, welche Werte dem Monitor geschickt werden müssen, damit die Darstellung der Farb- und Helligkeitswerte (cd/m^2) möglichst gut mit dem "Soll-Bild" (definiert druch 16bit Werte und Farbraum) zusammenpaßt. Kalibrierung des Monitors heißt dann nichts weiter als die tatsächlich von ihm dargestellten Helligkeiten und Farben mit den Soll-Werten zu vergleichen und (als Monitor-Farb-Profil) entsprechende Korrekturwerte zu geben.

Gruß
frechBengel

 

[Gelöschtes Mitglied 119266]

Die Bits stellen keine Helligkeitswerte dar.

Was dann? Irgendeine Bedeutung müssen sie doch haben, und zwar unabhängig von einem Farbraum. Die Werte existieren auch dann, wenn sie niemals auf einem Bildschirm dargestellt werden, also müssen sie auch eine davon unabhängige Bedeutung haben.

 

[frechBengel]

@_CAT_

Vgl zu Deiner Frage meinen Post 118:

Ich möchte jetzt nicht bestreiten, daß die Farbwerte einen Bedeutung haben. Aber sie sagen nicht genug, um etwas über die Dynamik auszusagen. Sie Bedeutungen und zwar folgende:

255 heißt in einem 8bit-Farb-Modell: maximale Helligkeit
254 heißt dunkeler als 255, heller als 253.
253 heißt dunkeler als 254, heller als 252
usw.

65536 heißt in einem 16bit-Farb-Modell: maximale Helligkeit
65535 heißt dunkler als 65536, heller als 65534
usw.

Aber nur im Farbraum steht WIE hell. Der Wert 255 sagt nichts drüber aus, wie viel heller er als 1 ist.

Gruß
frechBengel

 

[Hafer]

Ich sehe folgende Kontroverse: es wird versucht, eine Dynamik in rein digitale Daten zu interpretieren. Dazu wird die Bittiefe als dynamikentscheidender Parameter betrachtet.

Ich glaube, Du meinst damit nicht mich, denn ...

Und ansonsten ist Dynamik recht eindeutig definiert: der Quotient aus größtem zu kleinstem, vom Rauschen unterscheidbaren Wert einer Messgröße.

... nichts anderes ist das Verhältnis von größtem Helligkeitsunterschied zum kleinsten wahrnehmbaren Helligkeitsunterschied (siehe hier).

 

[Gelöschtes Mitglied 119266]

Vgl zu Deiner Frage meinen Post 118:

Also doch ein Helligkeitswert .

Um die Frage selbst zu beantworten, wenn man sich das ganze von der anderen Seite anschaut (Aufnahme), stehen die Werte in direktem Bezug zu der Helligkeit der korrespondieren Motivbereiche. Darum finde ich den name Helligkeitswert ziemlich passend.

 

[Hafer]

Die hier gängige Definition von Dynamik ist nicht der Abstand, sondern der Quotient. UnclePat hat das nochmal geschrieben.

Stimmt, "Abstand" war zu ungenau. Ändert aber nix an meiner Aussage, da ich ohnehin nicht darauf abhebe.

 

[Gelöschtes Mitglied 119266]

Und ansonsten ist Dynamik recht eindeutig definiert: der Quotient aus größtem zu kleinstem, vom Rauschen unterscheidbaren Wert einer Messgröße.

Was bei dieser Definition noch anzumerken wäre, ist dass sie keinerlei Aussagen über die Einheit der Messgröße trifft. Kann sie auch nicht, da diese Definition auch in der Akustik verwendung findet. Ausserdem wird die Einheit bei der Division sowieso 'rausgekürzt.

Warum soll es also so abwegig sein, einem digitalen Bild eine Dynamik zuzustehen? Die Werte sind eindeutig messbar (müssen nur von der Festplatte gelesen werden), und ein Quotient lässt sich auch bilden. Dafür muss weder ein Bezug zum Ausgangsmotiv, noch zum angezeigten/ausgedruckten Bild herstellen, das wird von der Definition nicht verlangt. Und das digitale Bild existiert auch wenn es die Beiden nicht (mehr) gibt.

 

[Manni1]

Warum soll es also so abwegig sein, einem digitalen Bild eine Dynamik zuzustehen? Die Werte sind eindeutig messbar (müssen nur von der Festplatte gelesen werden), und ein Quotient lässt sich auch bilden. Dafür muss weder ein Bezug zum Ausgangsmotiv, noch zum angezeigten/ausgedruckten Bild herstellen, das wird von der Definition nicht verlangt. Und das digitale Bild existiert auch wenn es die Beiden nicht (mehr) gibt.

Geht an der Fragestellung vorbei, worauf LGW schon mehrfach hingewiesen hat.
Wenn ich ein Bild mit 16 Bit codiere statt mit nur 8, so habe ich selbstverständlich mehr Abstufungen (nämlich 256mal soviel...). Davon bekommt das Bild aber sicherlich keinen größeren Kontrast. Weder am Monitor noch auf dem von Dir zitierten Drucker. Und was sonst willst Du unter Dynamikumfang verstehen als den Kontrast?

Manni

 

[Gelöschtes Mitglied 119266]

Geht an der Fragestellung vorbei, worauf LGW schon mehrfach hingewiesen hat.
Wenn ich ein Bild mit 16 Bit codiere statt mit nur 8, so habe ich selbstverständlich mehr Abstufungen (nämlich 256mal soviel...). Davon bekommt das Bild aber sicherlich keinen größeren Kontrast. Weder am Monitor noch auf dem von Dir zitierten Drucker. Und was sonst willst Du unter Dynamikumfang verstehen als den Kontrast?

Manni

Zeige mir bitte, wo ich den Fehler mache. Das digitale Bild erfüllt alle Anforderungen der Definition. Und Kontrast ist, meines wissens nach, kein Synonym für Dynamik. Ich habe auch nicht behauptet, dass sich der Kontrast im ausgedruckten Bild ändert. Und ob ich das Bild überhaupt ausdrucke beeinflusst die Definition auch nicht.

 

[zzzip]

Schlußfolgerungen

Du bist scheinbar der letzte Aufrechte in der Diskussion. Es freut mich jedenfalls, daß wenigstens Einer etwas von dem Thread hat.

Mal so als Frage an alle, die glauben die Menge der Bits hätte was mit dem Dynamikumfang zu tun: Werden Bilder dunkler, wenn man sie komprimiert?

 

[Gelöschtes Mitglied 119266]

Du bist scheinbar der letzte Aufrechte in der Diskussion. Es freut mich jedenfalls, daß wenigstens Einer etwas von dem Thread hat.

Mal so als Frage an alle, die glauben die Menge der Bits hätte was mit dem Dynamikumfang zu tun: Werden Bilder dunkler, wenn man sie komprimiert?

Erstens ändert Komprimierung nicht die Farbtiefe, zweitens kannst Du ein Bild heller oder dunkler machen ohne seine Dynamik zu ändern, drittens habe ich darum gebeten das digitale Bild unabhängig von seiner Darstellung (auf dem Bildschirm oder sonstwo) zu beurteilen.

Da den digitalen Werten nicht direkt eine Maßeinheit zugeordnet ist (zumindest behaupten es fast alle hier ), könntest Du genauso gut fragen ob ein Musikstück dunkler wird.

 

[LGW]

Du bist scheinbar der letzte Aufrechte in der Diskussion. Es freut mich jedenfalls, daß wenigstens Einer etwas von dem Thread hat.

Mal so als Frage an alle, die glauben die Menge der Bits hätte was mit dem Dynamikumfang zu tun: Werden Bilder dunkler, wenn man sie komprimiert?

Ich habe inzwischen eine grobe Ahnung, woher das Verständnisproblem kommt. Habe aber immer noch nicht die nötige Fachliteratur als Referenz zur Hand. Der Urlaub kommt bestimmt

 

[frechBengel]

Also doch ein Helligkeitswert .

Um die Frage selbst zu beantworten, wenn man sich das ganze von der anderen Seite anschaut (Aufnahme), stehen die Werte in direktem Bezug zu der Helligkeit der korrespondieren Motivbereiche. Darum finde ich den name Helligkeitswert ziemlich passend.

Das Problem mit Deinem "Helligkeitswert" ist dann nur, daß er gar keine Helligkeit angibt, sondern nur ob er heller oder dunkler als ein bestimmter anderer Wert ist. Und niergendwo (außer eben im Farbraum) steht welche Helligkeit Dein Helligkeitswert denn angibt.

Du willst den Unterschied nicht wahr haben, der zwischen "heller oder dunkler" und "10 cd/m^2" besteht. Dazu nochmal folgende ganz andere Überlegung:

Stell Dir mal vor, Dein Chef sagt Dir nicht wieviel Du verdienen sollst, sondern nur daß Dein Gehalt größer ist als das von "Peter" und kleiner als das von "Mike". Du gehst dann zu Mike und fragst ihn, wie viel er verdient und er sagt Dir, daß er es nicht weiß, aber daß es mehr ist als Du und er weniger bekommt als "Hans". Und keiner weiß, wieviel irgendwer verdient. Nur mehr oder weniger als dieser und jener.

Dieses "mehr oder weniger" steht auch in einem direkten Bezug (was auch immer genau das heißen mag) zu dem dem tatsächlichen Verdienst. Nur niemals weiß jemand wieviel er denn bekommen soll.

Wenn Du bei den Bits von Helligkeitswerten sprichst, dürftest mit solchen Gehaltsabrechnungen keine Probleme haben. Du gehst aber sogar weiter und behauptest, allein aus dem "mehr und weniger" zu wissen, wer doppelt oder halb so viel verdient wie ein anderer. Du gibst uns sogar vor, daraus eine Gehaltsspanne (Dynamik) berechnen zu können, die das kleinste und größte Einkommen kennt.

Verwirrend kann bei diesem vergleichenden Beispiel der Umstand sein, daß man es bei den Werten mit Zahlen zu tun hat und das Gehaltsbeispiel gar keine Zahlen kennt. Hier kommt eben wieder die Bedeutung der Werte ins Spiel: 255 sagt nicht aus, daß es 255 ist; sondern eben nur mehr als 254.

Gruß
frechBengel

 

[frechBengel]

Du bist scheinbar der letzte Aufrechte in der Diskussion. Es freut mich jedenfalls, daß wenigstens Einer etwas von dem Thread hat.

Vielen Dank, zzzip

Ich möchte diese Gelegenheit nutzen, um noch zu sagen, daß ich vor ca zwei Monaten selbst noch behauptet habe, daß Bittiefe=Dynamik in Blendenstufen gilt. Stand so bei Wikipeida und ich fand es logisch. Ich dachte immer, der LGW will mich für dumm verkaufen, wenn er sagt, daß wäre anders. - Es ist schwer von dem Trip runterzukommen, da ja alles so schön paßt; und ich hoffe dieser Thread hat bei inzwischen über 5000 Hits mehreren geholfen, ihr Verständnis zu verbessern.

Bei mir war der erste Ansatz an meinem Dynamik-Weltbild zu zweifeln als ich mich etwas über Farbmanagement informierte. Den Unterschied zwischen Farb-Modell und Farb-Raum zu begreifen war quasi mein Durchbruch. Das war knapp 2 Wochen bevor ich diesen Thread gestartet habe, um es dann mit der Dynamik endlich mal richtig zu lernen.

Gruß
frechBengel

 

[crizmess]

Bei mir war der erste Ansatz an meinem Dynamik-Weltbild zu zweifeln als ich mich etwas über Farbmanagement informierte. Den Unterschied zwischen Farb-Modell und Farb-Raum zu begreifen war quasi mein Durchbruch. Das war knapp 2 Wochen bevor ich diesen Thread gestartet habe, um es dann mit der Dynamik endlich mal richtig zu lernen.

Na mal langsam, es ist noch nichts gewonnen.

So wie ich das hier verstehe wissen wir immernoch nicht was Dynamik nun ist.

criz.

 

[Hafer]

Insofern versteht Hafer in seinem Post 125 meine Erklärung, die er für richtig hält, völlig falsch.

Huch? Ist Deine Erklärung denn jetzt falsch?
Nee, im Ernst, mit den folgenden Ausführungen:

Ich definiere dazu einen Farbraum, der lediglich Grautöne enthält. Ich nenne ihn fbG (frechBengelGrau-FarmRaum). Ich definiere die untere Schranke dieses Farmraumes: Das dunkelste Grau leuchtet mit 1cd/m^2. Ich definiere die obere Schranke des Farbraumes: Das hellste Grau leutet mit 100cd/m^2.

Das beutet für die Interpretation von fbG in 8bit:
0 bedeutet 1 cd/m^2
255 bedeutet 100 cd/m^2

Das bedeutet für die Interpretation von fbG in 16bit:
0 bedeutet 1 cd/m^2
65536 bedeutet 100 cd/m^2

führst du mit anderen Worten aus, was ich weiter oben wie folgt beschrieb (ich kürze ein bißchen und hebe hervor):

[8bit Dings]
So kann "0" für eine Helligkeit, die wir als schwarz empfinden stehen und "255" für die Helligkeit, die wir als weiß empfinden. Die übrigen 254 "Namen" verteilen wir gleichmäßig irgendwo dazwischen. Zack haben wir einen hübschen Graukeil von schwarz nach weiß in 256 Schritten.
[...]

[16bit Dings]
So sind jetzt 2^16=65536 unterschiedliche Helligkeitswerte benenn- und unterscheidbar.
Jetzt kann "0" für eine Helligkeit, die wir als schwarz empfinden stehen und "65535" für die Helligkeit, die wir als weiß empfinden. Die übrigen 65534 "Namen" verteilen wir gleichmäßig irgendwo dazwischen. Und jetzt haben wir einen hübschen Graukeil von schwarz nach weiß in 65536 Schritten.

[Man beachte nebenbei, dass ich stets von "benennen", "repräsentieren" und "stehen für" rede, um deutlich zu machen, dass die Werte keine absoluten Helligkeitswerte darstellen. D.h. ich habe die ganze Dynamikumfang-Diskussion ganz und gar ohne Interpretation geführt. ]

Ansonsten aber sehe keinen Platz für auch nur ein Blatt Papier zwischen unseren Positionen.

Aber jetzt kommt ein - darf ich's Denkfehler nennen?

Zur Dynamik: Angenommen ich habe nun das gleiche Bild zweimal. Einmal in 8bit fbG und einmal in 16bit fbG. Im den Bildaten des 8bit fbG kommen Werte zwischen 0 und 255 vor. In dem Bild in 16bit fbG kommen Werte zwischen 0 und 65536 vor.

Hier müssen wir pingelig werden. Halten wir mal ein Bild als Liste von Helligkeitswerten fest - wie auch immer wir an diese Werte gekommen sind.
Du kannst jetzt btw. dem Bild einen konkreten Dynamikumfang zusprechen, indem du das Verhältnis zwischen größten Kontrast und kleinsten wahrnehmbaren Kontrast findest. Das Verhältnis merken wir uns mal für später.

Ermittle die Anzahl der unterschiedlichen Helligkeitswerte.
Mehr als 256? Großes Problem, denn du kannst sie mit 8bit nicht repräsentieren: Der Dynamikumfang des Bildes ist größer als der maximal darstellbare Dynamikumfang mit 8bit
Mehr als 65536? Größeres Problem, denn du kannst sie nicht einmal mit 16bit repräsentieren: Der Dynamikumfang des Bildes ist größer als der maximal darstellbare Dynamikumfang mit 16bit

Deshalb schrieb ich, dass der maximale darstellbare Dynamikumfang in Dateiformaten mit 16bit kodierten Helligkeitswerten größer ist, als der maximal darstellbare Dynamikumfang in Dateiformaten mit 8bit kodierten Helligkeitswerten - und natürlich hat ein Dateiform keinen Dynamikumfang, sondern nur einen maximal darstellbaren.

Wie gehen wir aber mit dem oben beschriebenen Problem um?
Die Lösung ist naheliegend: Die [jeweiligen] Repräsentanten der 8bit-Kollegen müssen für einen größeren [lokalen] Helligkeits[ausschnitt] geradestehen, als ihre Kollegen aus der 16bit Klasse, um trotzdem den gleichen Helligkeitsumfang [des Gesamtbildes] abdecken zu können. Folge: Informationsverlust, die Liste der Helligkeitswerte verliert an Vielfalt, du hast nicht mehr zwei gleiche Bilder.

EDIT: Text in eckigen Klammern ergänzt, weil sonst missverständlich.

Um also den Unterschied des (Helligkeits-)Informationsgehaltes zweier Bilder deutlich machen zu können, obwohl kleinster und größter Helligkeitswert gleich bleiben, ist es sinnvoll, den Dynamikumfang als Quotient von größtem Helligkeitsunterschied zu kleinstem wahrnehmbaren Helligkeitsunterschied anzugeben, denn ... ich kann's mir nicht verkneifen ...

... um wiederum mit Christian Bloch zu sprechen:
"Der Dynamikumfang [hängt] stets von zwei Faktoren [ab]: dem gesamten Belichtungsumfang und der kleinsten Kontraststufe".

- Ich habe damit in beiden Bildern die Dynamik des Farbraumes voll ausgeschöpft.

Nö, nicht die Dynamik, nur den Abstand (denn der ist gleich)

Ich habe das Ganze jetzt über die maximal darstellbare Dynamikumfänge bei Dateiformaten erläutert, es bleibt aber richtig, wenn man von gemessenen Dynamikumfängen bei Bildern oder Wiedergabeleistungen von Ausgabemedien spricht.

 

[Hafer]

Und was sonst willst Du unter Dynamikumfang verstehen als den Kontrast?

Als das Verhältnis zwischen größtem Kontrast und kleinsten Kontrast eines Bildes, ist doch klar

Der Dynamikumfang von 100:1 heisst dann, dass der größte gemessene Helligkeitsunterschied 100mal so groß ist, wie der kleinste gemessene Helligkeitsunterschied.