RAW Headroom, Lösung des Rätsels?

[franz.m]

Mach ich auch, bei Gelegenheit, und im Allgemeinen Forum – wird ja wohl ein paar Leute mehr interessieren.

Das ganze noch in praxisrelevanten situationen.
Also nicht mit irgendwelchen verhauten knipsbildchen die eigentlich jeder löscht.

Bin gespannt da ich eigentlich auch noch einiges von fuji, oly, canon, nikon und evt. sony auf lager hätte.....
Bei sony bin ich mir nicht mehr ganz sicher ob da noch was da ist .
Eigentlich lösche ich nach beendigung meiner tests meist alles was nicht mehr für mich interessant ist.....
LG

 

[Gast_57713]

Mach ich auch, bei Gelegenheit, und im Allgemeinen Forum – wird ja wohl ein paar Leute mehr interessieren.

Wenn Du das machst, wären Screencopys vom Ur-RAW mit eingeblendetem Histogramm hilfreich, damit man sieht was die jeweilige Kamera aus dem objektseitigen Dynamikumfang macht und wo sie die Belichtung im Eingangsdynamikbereich hingelegt hat.

 

[Crushinator]

Wenn Du das machst, wären Screencopys vom Ur-RAW mit eingeblendetem Histogramm hilfreich, damit man sieht was die jeweilige Kamera aus dem objektseitigen Dynamikumfang macht und wo sie die Belichtung im Eingangsdynamikbereich hingelegt hat.

Warum so kompliziert? Ich dachte eigentlich, ich würde – wie sonst auch immer bei meinen umfangreicheren Vergleichen – gleich die RAWs mit online stellen, damit jeder sein eigenes, für ihn relevantes Urteil darüber bilden kann.

 

[Gast_57713]

Warum so kompliziert? Ich dachte eigentlich, ich würde – wie sonst auch immer bei meinen umfangreicheren Vergleichen – gleich die RAWs mit online stellen, damit jeder sein eigenes, für ihn relevantes Urteil darüber bilden kann.

Ist so natürlich bestens.

 

[Gast_57713]

Um den theoretischen Hintergrund zu klären:
Wir haben die Cam1 und die Cam2, einen Dynamikbereich den die Sensoren der Kameras abdecken und für jede Kamera eine andere Gradationskurve, nach der die Jpeg-Engine konvertiert. Wir gehen davon aus, dass der verfügbare Dynamikbereich S-L von der Jpeg-Engine vollständig genutzt wird. Dazu die Skizze unten.
Fragen:
Welches ist die nominale Empfindlichkeit (ISO)?
Wie muß ich belichten, damit der Bereich genutzt wird?
Welches Belichtungsmessverfahren sollte ich anwenden?
Wo ist der Headroom?

 

[Crushinator]

Welches ist die nominale Empfindlichkeit (ISO)?

Ja

Wie muß ich belichten, damit der Bereich genutzt wird?

In JPEG gar nicht so einfach. Die Histogrammanzeige geht immer nach dem JPEG, auch wenn man RAW aufnimmt, nämlich nach dem integrierten Mini-JPEG.

Welches Belichtungsmessverfahren sollte ich anwenden?

Man könnte, wenn man den Headroom der Kamera kennt, mit "expose to the right" herausbekommen, wieviel EV man bei der darauffolgenden Aufnahme nach oben korrigieren könnte, um aus dem RAW noch genügend Lichterzeichnung herauszukitzeln, und die maximal mögliche Rauschfreiheit aus den Schatten.

Wo ist der Headroom?

Headroom gibt es nicht im JPEG. Headroom kann schon aufgrund seiner Definition nicht im JPEG zu sehen sein.

 

[species 8472]

Headroom gibt es nicht im JPEG. Headroom kann schon aufgrund seiner Definition nicht im JPEG zu sehen sein.

Und was passiert, wenn wir die RAW-Datei entwickeln, den Headroom voll ausnützen und das Ganze dann als JPG abspeichern? Verschwindet der Headroom dann wieder? Falls nicht, wieso ist er dann nicht von Anfang an im Bild mit drin? Oder, anders gefragt, was hindert die JPG-Engine eigentlich, den Headroom voll auszuschöpfen? Und wenn sie dies täte, hätte es dann jemals einen Headroom gegeben?

 

[Crushinator]

Und was passiert, wenn wir die RAW-Datei entwickeln, den Headroom voll ausnützen und das Ganze dann als JPG abspeichern? Verschwindet der Headroom dann wieder?

Ja, dann hat man keinen Headroom mehr, weil man diesen ins JPEG reingequetscht hat. Das muss dann allerdings nicht zwangsläufig gut aussehen. Damit es gut aussieht, muss man eine optimale Kompression der Werte zwischen Base- (falls vorhanden) und Headroom erreichen. Eine gut aussehende Dynamikkompression kann, muss aber nicht zwangsläufig alle Mitteltöne des gesamten erfassten Tonwertbereiches beinhalten – meinem Geschmack nach, meistens nicht.

Falls nicht, wieso ist er dann nicht von Anfang an im Bild mit drin? Oder, anders gefragt, was hindert die JPG-Engine eigentlich, den Headroom voll auszuschöpfen? Und wenn sie dies täte, hätte es dann jemals einen Headroom gegeben?

Weil es die optimale JPEG-Engine nicht gibt – Sie sind alle einfach zu starr. Darum krieg ich von Kamera-JPEG die Pocken.

[Edit]
Um auch was positives zu sagen: Die JPEG-Engine der E-3 ist aus meiner Sicht bei ISO 100 und normalen Motivkontrasten eine der besten, wenn nicht die beste aus allen, die es momentan auf dem Markt gibt.

 

[species 8472]

Ja, dann hat man kein Headroom mehr, weil man dieses ins JPEG reingequetscht hat.

Quetschen muss man da nicht unbedingt. Angenommen, der Motivkontrast beträgt 10 Blendenstufen. Kamera A hat einen Headroom von 1EV, Kamera B nicht, ansonsten sind sie sensortechnisch absolut gleich. In dieser Situation wird bei Kamera A eine geringere Bittiefe in den dunklen Motivpartien zur Verfügung stehen, wenn "to the right" belichtet wird. Um das zu kompensieren, muss der Besitzer von Kamera A die Lichterpartien um exakt 1 Blende unterbelichten, oder er nimmt einen deutlichen Verlust an Dynamikumfang in Kauf. Einzige Alternative wäre, Kamera C zu kaufen, die einen Headroom von 1EV hat, aber ingesamt einen um eine Stufe höheren Dynamikumfang als Kamera A und B. Natürlich wird dieser Dynamikvorteil vom Headroom völlig aufgefressen, dafür steht man dann besser da, als mit Kamera A, und genau gleich gut wie mit Kamera B. Will man die höhere Dynamik von Kamera C umsetzen, dann muss man wiederum die Lichter um exakt 1EV unterbelichten. Oder man kauft sich Kamera D, die zwei Blenden mehr Dynamikumfang als A und B hat, und keinen Headroom, und stellt hier standardmäßig eine Korrektur von -1EV ein. Jede dieser Konstellationen ist eine mögliche Lösung des Headroom-Problems. Weitere wären ebenfalls denkbar. Vorteile bringt der Headroom in jedem Fall nur, wenn nicht "to the right" belichtet wird, und man die Reserven zur Lichterreparatur benötigt. Ansonsten bringt er nur Nachteile.

 

[Crushinator]

Bei einem Motivkontrast von 10 Blendenstufen würde diese Diskussion gar nicht erst stattfinden. Voraussichtlich genau so wenig, wenn ein Sensor 13,5 Blenden einfangen würde und der andere 15.

Gib mir die Möglichkeit auf zumutbarer Weise 13 Blendenstufen mit einer FT-Kamera einzufangen, sei es auch durch Mehrfachbelichtung mit elektronischem Verschluss, und verbessere das Rauschverhalten meinetwegen im gleichen Tempo wie es Oly bisher vorlegt; dann verliere ich kein negatives Wort mehr über den FT-Sensor, weil ich dann die Perfektion für mich ausgemacht hätte.

 

[Gast_57724]

Ich glaube, wenn man seinen Doktortitel in Costa Rica macht, ist das weniger aufwendig, als diesen Thread zu verarbeiten

 

[Gast_57713]

Ja

Ich meinte eigentlich, bei welchen Punkten liegt die nominale Empfindlichkeit, A, B oder C.

Das Diagramm habe ich ein wenig erweitert. Wenn also die Jpeg-Engine nur den blauen Bereich zwischen den grünen Linien nutzt, dann bleibt oben der rote Balken ungenutzt übrig - der Headroom. Unten wird der längere schwarze Balken ebenfalls verschenkt - Baseroom - und die Schatten gekillt zwecks "Rauschreduzierung", was in LR vermutlich dem default Schwarzwert 5 entspricht. Der rote Balken ist also die Reserve zur Rettung der Lichter. Ich würde sogar soweit gehen und sagen, das ist der Angstbereich für diejenigen, die bei der Belichtung(smessung) geschlampt haben. Warum dann nicht gleich richtig belichten und den ganzen Bereich von der Jpeg-Engine konvertieren lassen? Ein heutiges Belichtungsmeßsystem sollte das doch können!? Meine beiden Oly's lassen oben noch knapp 10% "Sicherheitsreserve" ungenutzt. Das scheint aber ein guter Kompromiß zu sein, denn kleine Spitzlichter im Spot(Hi)-Meßfeld werden dann nicht so stark berücksichtigt und die Belichtung nicht zu sehr nach unten korrigiert. Nach meinem Geschmack passt das in den meisten Fällen gut, denn so kleine Spitzlichter (~10% vom Spot-Meßfeld) würde ich ohnehin in den meisten Fällen ausfressen lassen (glitzernde Reflexe im Schnee oder auf Wasser oder Lichtreflexe im Auge).
Nachtrag als Wunsch an die Olympus-Entwickler: Erhöht einfach die Anzahl der Meßfelder um Faktor 4 auf 196 und führt die Meßmethode "AUTO-Spot-Hi" ein, womit automatisch das hellste Feld als Meßwert mit 3% Minuskorrektur verwendet wird. Dazu eine in 5 Stufen einstellbare SAT-Steilheit.

 

[species 8472]

Gib mir die Möglichkeit auf zumutbarer Weise 13 Blendenstufen mit einer FT-Kamera einzufangen...

Mir ist keine Kamera bekannt, die regulär einen Dynamikumfang von 13 Blenden bieten würde. Digi-Backs dürften da ziemlich nahe dran kommen, das Phase one P65+ hat 12,5. Ansonsten kommt die D3 auf ungefähr 12 Blenden. DX und APS-C dürften da eine gute Blende drunter liegen. Ausnahme dürfte die Fuji S5 sein, die laut DxO 13,71 Blendenstufen bringt und im JPG laut Dpreview immer noch 12. Ja, die scheint sogar das schier undenkbare Kunststück zu beherrschen, ihren riesigen Dynamikumfang problemlos ins JPG zu packen. Wenn ich also was für hohe Dynamik empfehlen würde, dann die. Alternative, für High-ISO, wären D3, D700, 5D, 5DII... wenn jemand von mir 13 Blendenstufen will, würde ich ihm mit Sicherheit keine FT-Kamera empfehlen. Ich glaube, dass selbst die Manager von Olympus ihn abhalten würden, das Passende in ihrem Portfolio zu suchen.

Natürlich, wenn man 13 Blenden von einer FT-Kamera verlangt, dann fängt eine DX oder APS-C Kamera hinsichtlich ihrer 1, 1,5 oder 2 (wir wollen nicht kleinlich sein) Blenden mehr Dynamikumfang richtig an zu leuchten und zu strahlen, wie ein römischer Tribun auf seinem Thriumphzug.

Nur hat der Dynamikumfang nix mit dem Headroom an sich und dessen Geheimnissen zu tun. Wir sind schon wieder off topic. Der einzige rote Faden, der sich durch sämtliche Diskussionen zieht, ist, dass FT schlecht ist, schlechter, und alles andere besser, besser. Mit der Zeit wirkt das allerdings arg bemüht.

Ich würde gerne auf #285 zurückführen, weil noch niemand die dort gestellten Fragen beantwortet hat. Wenn da niemand was dazu sagen will oder kann, dann sollte man ernsthaft fragen, mit welcher Berechtigung der Begriff "Dynamikumfang" überhaupt noch hier verwendet werden kann. Oder ist Dynamik inzwischen eine Art Kasperlklatsche geworden, mit der man der einen oder anderen Kamera eins oben drauf geben kann?

edit: schon passiert, wir sind wieder beim Diagramm

 

[Gast_57713]

Ich glaube, wenn man seinen Doktortitel in Costa Rica macht, ist das weniger aufwendig, als diesen Thread zu verarbeiten

Wollte schon immer mal ein Buch schreiben.

 

[Gast_57713]

(...) Ausnahme dürfte die Fuji S5 sein, die laut DxO 13,71 Blendenstufen bringt und im JPG laut Dpreview immer noch 12. Ja, die scheint sogar das schier undenkbare Kunststück zu beherrschen, ihren riesigen Dynamikumfang problemlos ins JPG zu packen. Wenn ich also was für hohe Dynamik empfehlen würde, dann die. Alternative, für High-ISO, wären D3, D700, 5D, 5DII... wenn jemand von mir 13 Blendenstufen will, würde ich ihm mit Sicherheit keine FT-Kamera empfehlen. Ich glaube, dass selbst die Manager von Olympus ihn abhalten würden, das Passende in ihrem Portfolio zu suchen.
(...)

Hervorhebung von mir. Das denke ich auch, und noch immer gilt und wird weiter gelten was ich in diesem Thread https://www.dslr-forum.de/showthread.php?t=252283 im späten Mittelalter des Forums geschrieben habe.

 

[Crushinator]

(...) Natürlich, wenn man 13 Blenden von einer FT-Kamera verlangt, dann fängt eine DX oder APS-C Kamera hinsichtlich ihrer 1, 1,5 oder 2 (wir wollen nicht kleinlich sein) Blenden mehr Dynamikumfang richtig an zu leuchten und zu strahlen, wie ein römischer Tribun auf seinem Thriumphzug. (...)

Ich warte lieber darauf, dass Panasonic damit in die Pötte kommt:
http://news.cnet.com/8301-13580_3-9864843-39.html

Ist genau das, was ich möchte.

 

[Gast_57713]

Ich warte lieber darauf, dass Panasonic damit in die Pötte kommt:
http://news.cnet.com/8301-13580_3-9864843-39.html

Ist genau das, was ich möchte.

.. noch 1 bis 2 Jahre wird's dauern.

 

[DerDude]

Nur hat der Dynamikumfang nix mit dem Headroom an sich und dessen Geheimnissen zu tun.

Auch ohne den ganzen Thread gelesen zu haben, sondern nur das Ende: Was du sagst stimmt.

Headroom, so wie ich es erklären würde: Als Headroom bezeichnet man den Verlust an Tonwertstufen -- und damit Zeichnung -- in hellen und dunklen Bereichen, der bei der Umwandlung der RAW-Daten in JPG in der Kamera entsteht. Der Verlust kommt durch die Abbildung der mit 12 oder 14 bit sehr vielen Tonwertstufen des RAWs in die vergleichsweise wenigen des JPGs (8bitt).

Durch s-förmige Kennlinien werden helle und dunkle Bereiche noch weniger aufgelöst, es stehen also weniger Tonwerte zur Verfügung. Im mittleren (dem steileren Teil der s-Kurve stehen mehr Tonwerte zur Verfügung, auf die die Tonwerte des RAWs verteilt werden.
Das ganze könnte man also als Tonwertkompression bezeichnen: viele Tonwerte auf wenige abbilden. NICHT aber einen hohen Kontrastumfang auf einen niedrigen abbilden, denn bekanntermaßen ist die Bittiefe ja nicht gleich dem Kontrastumfang (bitte fangt über letzteres nicht wieder eine Diskussion an, das ist schon hunderte mal durchgekaut worden).

Der Kontrastumfang ist eine Eigenschaft des Sensors und wird durch die Bittiefe unterschiedlich gut aufgelöst. Ein JPG löst ihn deutlich schlechter auf, was gerne bei entsprechender Kurvenform als Verlust im Kontrastumfang wahrgenommen wird.

Headroom bezeichnet mit anderen Worten nicht "ein Mehr an Luft in der Belichtung", sondern nur das mehr an Bildinformation, auf das durch den höher aufgelösten Kontrastumfang zugegriffen werden kann im RAW gegenüber dem JPG.

Zur Empfindlichkeit, die Wolfgang in seinem Diagramm sucht: Die steht da nicht drin. Sie ist wie der Kontrastumfang eine Eigenschaft des Sensors, bzw der Signalverstärkung. Eine erhöhte Empfindlichkeit äußert sich vorwiegend in einem verkleinertem Kontrastumfang und erhöhtem Rauschen. Verkleinerter Kontrastumfang bedeutet auch weniger Informationen, die im RAW stecken kann und damit verringert sich in der Regel auch das was man als Headroom bezeichnet.

 

[Gast_57713]

(...)
Headroom bezeichnet mit anderen Worten nicht "ein Mehr an Luft in der Belichtung", sondern nur das mehr an Bildinformation, auf das durch den höher aufgelösten Kontrastumfang zugegriffen werden kann im RAW gegenüber dem JPG.
(...)

Ganz verstanden habe ich wohl nicht was Du meinst. Wenn ich das was Du schreibst richtig verstanden und unten dargestellt habe, dann bin ich anderer Meinung. (Eigentlich hat diese Darstellung noch einige Mängel und es ist etwas komplizierter. An einer anderen Darstellung arbeite ich noch.)
Meinst Du das so?
In Bild 2 wird der Headroom genutzt weil besser aufgelöst, in Bild 1 nicht? (symbolische Darstellung)

(Alle Diagramme, auch die aus den vorhergehenden Beiträgen, dürfen gerne heruntergeladen, bearbeitet und wieder hereingestellt werden)

 

[DerDude]

Meinst Du das so?

ich galube anders... deine Grafik ergibt für mich keinen richtigen Sinn... liegt wohl primär daran, dass nicht klar ist, was die Achsen bei dir bedeuten. Kann aber sein, dass du das gleiche meinst.

Ich hab mal selber zwei grafiken gemacht, die die Abbildung durch eine Kurve verdeutlichen sollen, von der ich sprach... ist alles etwas vereinfacht.

Das erste Bild zeigt eine s-förmige Kurve. Auf der X-Achse sind die 12bit Raw-Tonwerte abgetragen (bummelig 2 hoch 12 verschiedene Werte), auf der Y-Achse die 8 bit Tonwerte des JPGs. 0 ist dunkel, der jeweils höchste Wert eben ganz hell. Die Kurve besagt eben, welcher Wert der einen Achse dem der anderen zugeordnet ist. Man erkennt also deutlich, dass dem dunklen Bereich des RAWs relativ wenig Werte aus dem JPG zugeordnet sind. Im hellen Bereich entsprechend.

Das zweite Bild zeigt den umgekehrten Fall, der eher nicht angewendet wird, da das Bild dann schnell Kontrastarm wirkt. Hier werden dem dunklen und hellen Bereichen des RAWs verhältnismäßig viele Werte des JPGs zugeordnet.

Da nun der Fall der s-Kurve eigentlich nnormal ist, wirken helle Bereiche des JPGs oft überbelichtet, dunkle unterbelichtet gegenüber dem RAW, welches einfach noch mehr unterscheidbare Helligkeitsstufen in diesen Bereichen kennt, also besser aufgelöst ist und mehr Zeichnung wiedergeben kann. Dieser Unterschied wird als Headroom bezeichnet.

Ist es verständlicher geworden?

Vielleicht noch ergänzend: Wo ist der Kontrastumfang des Sensors in den Bildern? Der erstreckt sich gleichermaßen über die Y-Achse, wie über die X-Achse. Auf der Y-Achse ist er nur in 255 Abschnitte aufgeteilt, auf der X-Achse in 4095. Das alles sagt aber nichts darüber aus, wie viele Blenden der Kontrastumfang beträgt, weil er unabhängig davon ist.