Realistischer Dynamik-Bereich

[Gelöschtes Mitglied 540371]

Guten Tag!

Ich versuche seit einiger Zeit zu verstehen, was auf einem Sensor so passiert und welche Größen/Kennzahlen fotografisch aussagekräftig sind. Dabei stoße ich immer wieder auf den Begriff "Dynamik" oder "Dynamik-Bereich" und habe auch schon vier(!) Definitionen gefunden: Zwei bei DxOmark (print/screen) und zwei bei photonstophotos (engineering/photographic). Alle Definitionen haben etwas gemeinsam: Die untere Grenze des Dynamik-Bereichs ist durch einen willkürlich(!) festgelegten "Signal-Rausch-Abstand", der nicht unterschritten werden darf, gegeben. Das "Signal" ist dabei unabhängig vom Pixel (gleichmäßige Belichtung), also fest oder konstant und das Rauschen sollte im Verhältnis zum Signal nicht zu stark sein. Ich halte das in dreierlei Hinsicht für problematisch:

1. Konstante Signale sind fotografisch unwichtig, man möchte doch eigentlich Strukturen fotografieren
2. Die Zahlen, die man bekommt, sind wahnsinnig hoch, bis zu 15 Blenden bei KB (DxO print)
3. Verrauschte konstante Signale sollten doch ohnehin einfach zu entrauschen sein(?), hier stört das Rauschen am wenigsten

Daher meine Frage: Gibt es Bemühungen/Ideen, den Begriff "Dynamik" etwas aussagekräftiger/realistischer/fotografisch relevanter zu gestalten?

Brain stormer sind willkommen!

 

[Berlin Photo]

Daher meine Frage: Gibt es Bemühungen/Ideen, den Begriff "Dynamik" etwas aussagekräftiger/realistischer/fotografisch relevanter zu gestalten?

Absolute Betrachtungen bieten da imho keinen wirklichen Mehrwert und für die Vergleichbarkeit genügt mir die Relation, egal von welcher Basis aus. In der täglichen Praxis deutlich wichtiger ist mir zu wissen, dass ich bei einer optimal ETTR belichteten Aufnahme, die Schatten bis zu 5 Blenden ziehen kann.

 

[Guppy1]

Hallo hotipoti
Wenn du wissen willst wie hoch der Dynamikumfang (in Blenden), samt ETTR deiner Kamera ist,
empfehle ich dir die Software RawDigger.
Sie zeigt an Hand von deinen RAW Bildern, den Dynamikumfang.
Ich verwende seit vielen Jahren die "research edition".
Kurt

 

[Berlin Photo]

...empfehle ich dir die Software RawDigger.

Würdest du dazu bitte ein kurzes how-to schreiben?

 

[amkuga]

Die untere Grenze des Dynamik-Bereichs ist durch einen willkürlich(!) festgelegten "Signal-Rausch-Abstand", der nicht unterschritten werden darf, gegeben.

Was ist eine "untere Grenze" im Sinne der Dynamik?

Die (Eingangs-) Dynamik eines Sensors (der Präfix "Eingang" wird leider immer weggelassen, aber das führt bei vielen Anwendern zu Mißverständnis und Fehlverständnis) würde ich so abstrakt wie möglich so definieren, das ist die Fähigkeit des Sensors, verschieden hellen Punkten des Motivs verschiedene digitale Werte zuzuordnen. Das hat u.a. auch die Bedeutung, dass ab einer gewissen Helligkeit nur noch digital 1 (#ffffff in RGB) zugeordnet wird ("ausgebrannt") und ab einer bestimmten Dunkelheit nur noch digital 0 (#000000) zugeordnet wird ("abgesoffen"). Wichtig sind zum einen natürllich diese Grenzen, die Dynamik dB (dezibel) ist das mathematische Verhältnis dieser Grenzhelligkeiten (resp. der 10-er Logarithmus, so ist "Dezibel" definiert), zum anderen ist es aber auch wichtig, dass der Sensor geringe Unterschiede erkennt und verschiedene Werte zuordnet. Das alles nennt sich Dynamik.

Der Signal Rausch Abstand kommt natürlich dann zum Tragen, wenn das Rauschen den Signalwert überlagert. Das beeinträchtigt natürlich zunehmend die Fähigkeit, verschiedene Werte zuzuordnen. Das passiert besonders bei steigender ISO Zahl und dann nimmt die Eingangsdynamik entsprechend auch drastisch ab.

P.S.: Der "Signal-Rausch-Abstand" ist eigentlich nicht willkürlich festgelegt, sondern ist eine klare physikalische Größe eines vorgegebenen Sensor bei bestimmter Empfindlichkeit (ISO). Das nennt sich SNR (Signal-to-Noise Ratio) und wird gemessen und berechnet ähnlich wie die Varianz in der Statistik. Das ist auch ein logarithmischer Wert, der in dB angegeben wird. Welche Willkür liegt der Definition von oben zugrunde?

Die "konstanten" Signale von oben (ich kenne die Artikel von DXO nicht, auf die Du Dich beziehst), die werden ja nur für Bestimmung des SNR benötigt. Um das "Rauschen" eines Sensors zu messen, wird eine einfarbige Fläche fotografiert, dann werden alle Sensorpixel ausgewertet, es wird von allen Pixeln der Mittelwert berechnet (die Pixel zeigen ja verschiedene Signale, das ist ja genau das Rauschen) und dann wird von allen Pixeln der durchschnittliche Abstand zum Mittelwert bestimmt. Und diese Berechnung ist sehr ähnlich zur Berechnung einer sog. Varianz.

Man muss diesen Wert ja kennen, denn wenn man in der Praxis die Dynamik eines Sensor bestimmen will, muss man auch die Pixel auswerten auf dem Sensor, aber man weiß ja nicht, ob man nun Sensorrauschen sieht, oder ob da wirklich das Motiv verschiedene Helligkeiten besitzt. Das ist ja genau das Problem. Und deswegen braucht man einen Grenzwert (das ist das SNR) ab dem man sicher sein kann, da ist wirklich ein Unterschied im Motiv und nicht vielleicht ein Rauschsignal, was ich da messe. Um die Dynamik eines Sensor zu bestimmen, muss ja auch irgendetwas gemessen und berechnet werden. Ich weiß nicht, was genau dafür veranstaltet wird. Aber man muss natürlich ausschließen, dass man das Rauschen des Sensor als Dynamik fehlinterpretiert.

 

[Guppy1]

Hallo
Ich verwende es nur zur Beurteilung der Belichtungsstärke.
Da sehe ich dann bei Aufnahmen wie gross der Dynamikbereich, in Blenden ist.
Es ist ein kostengünstiges Tool um schon bei den RAW-Dateien, am Computer die Belichtung zu beurteilen.
Eine ausführliche Beschreibung des Programmes findet man hier:
https://www.rawdigger.com/
Kurt

 

[max2331]

Guten Tag!

Ich versuche seit einiger Zeit zu verstehen, was auf einem Sensor so passiert und welche Größen/Kennzahlen fotografisch aussagekräftig sind.

Ich kann dir nur folgende Reihe ans herz legen:

jeden Donnerstag eine neue Folge.

 

[Mi67]

Daher meine Frage: Gibt es Bemühungen/Ideen, den Begriff "Dynamik" etwas aussagekräftiger/realistischer/fotografisch relevanter zu gestalten?

Bemühungen gibt es dazu vielerlei, nur führen sie nicht notwendigerweise zu besser handhabbaren Ergebnissen. Ich persönlich komme am besten mit einer recht Technik-nahen Darstellung zurecht, wobei ich die Daten von photonstophotos.net als sehr zuverlässig einstufe. Dort kann man sich auch verschiedene Aufarbeitungen darstellen lassen, wobei ich den "Photographic Dynamic Range Chart" (https://www.photonstophotos.net/Charts/PDR.htm) und den "Input-referred Read Noise Chart" betrachte. Der "Photographic Dynamic Range Chart" hat zudem den Charme, dass auch das Sensorformat-abhängige physikalische Optimum als "ideal FF/FX", "ideal APS-C/DX", ideal 4/3", ... gleich mit darstellen lässt. Nicht wenige Nutzer verkennen nämlich den Umstand, dass auch ein hypothetisch perfekter Sensor, der selber keinerlei Rauschen produziert, immer noch rauschende Signale erzeugt, da die Photonen selber ein stochastisches Signal darstellen, bei dessen Aufzeichnung ein Rauschen ("shot noise") unvermeidbar ist.

Wer dann noch einen visuellen Eindruck z.B. der Rauschcharateristik (Luminanz- versus Chroma-Rauschen) bei Pushen der Bilder benötigt, kann sich z.B. die Vergleichsbilder "Raw DR: Exposure Latitude" bei dpreview ansehen.

 

[Gelöschtes Mitglied 540371]

Der "Photographic Dynamic Range Chart" hat zudem den Charme, dass auch das Sensorformat-abhängige physikalische Optimum als "ideal FF/FX", "ideal APS-C/DX", ideal 4/3", ... gleich mit darstellen lässt.

Eine vielleicht blöde Frage dazu: Der FF/FX Sensor hat doch praktisch ziemlich genau die doppelte Diagonale des 4/3" Sensors. Sollten sich die idealen (nur Photonen-Rauschen) Linien (ISO->PDR) dazu nicht um genau zwei Blenden vertikal unterscheiden? Übersehe ich etwas?

 

[2oDiac]

Eine vielleicht blöde Frage dazu: Der FF/FX Sensor hat doch praktisch ziemlich genau die doppelte Diagonale des 4/3" Sensors. Sollten sich die idealen (nur Photonen-Rauschen) Linien (ISO->PDR) dazu nicht um genau zwei Blenden vertikal unterscheiden? Übersehe ich etwas?

Du darfst nicht die lineare Größe - sprich Diagonale - zugrunde legen sonder musst die Fläche betrachten. Der Sensor hat zwar die doppelte Diagonale, aber die vierfache Fläche.

 

[tewahipounamu]

Das erklärt aber nicht, warum die Differenz zwischen den Werten für "Ideal FF/FX" und "Ideal 4/3" jeweils 1,77 beträgt.

 

[Mi67]

Die "ideal 4/3"-Linie ist in der Tat gegenüber dem Erwartungswert etwas nach oben verschoben. Tatsächlich müsste sie 1,94 Blendenstufen (Wurzel der Sensor-Flächenunterschiede) unterhalb bzw. 1,94 ISO-Halbierungen weiter links liegen. Grund hierfür mag sein, dass die ISO-Definition in der Welt digitaler Kameras nicht mehr technisch definiert ist, sondern weitgehend dem Geschmack der Hersteller überlassen wird. FT-Kameras weisen in der Regel mehr oder weniger deutlich "optimistische" ISO-Werte aus, was dazu führt, dass die entsprechenden Kameras den bei dem nominell eingestellten ISO-Wert theoretisch maximal möglichen DR sogar überschreiten. Der wahre Grund hierfür ist natürlich keine Überwindung der Physik, sondern der Umstand, dass der ISO-Wert deutlich tiefer anzusiedeln wäre, wenn er in Analogie zum alten "18%-Grau" auf Basis einer vergleichbaren Prozentzahl der Sensorsättigung definiert wäre.

 

[Gelöschtes Mitglied 540371]

Das erklärt aber nicht, warum die Differenz zwischen den Werten für "Ideal FF/FX" und "Ideal 4/3" jeweils 1,77 beträgt.

Der PDR richtet sich nach der Sensorhöhe (!) (Mitteilung von B. Claff). Also 1,77 = 2*log_2(24mm/13mm).

 

[Mi67]

Danke, das klärt es.

<gemeinerkommentar>Der DR ist dann im Hochformat höher als im Querformat</gemeinerkommentar>
;-)

 

[pquattro]

Realistischer Dynamik - Bereich? Das ist ganz einfach zu verstehen! Es ist der Unterschied zwischen dem hellsten Hellen und dem dunkelsten Dunkeln auf der Fotografie.

 

[Gelöschtes Mitglied 540371]

Der Signal Rausch Abstand kommt natürlich dann zum Tragen, wenn das Rauschen den Signalwert überlagert.

Man könnte sich alternativ dazu auch dafür interessieren, ob das Rauschen (etwa sinusförmlge) Signalschwankungen überlagert.

 

[amkuga]

Man könnte sich alternativ dazu auch dafür interessieren, ob das Rauschen (etwa sinusförmlge) Signalschwankungen überlagert.

Hä?

Ein Foto ist eine Momentaufnahme, kein Video. Wo schwingen da Signale?

 

[Gelöschtes Mitglied 540371]

Wo schwingen da Signale?

Ich denke da an örtliche(!) Schwankungen, ähnlich wie bei MTF-Messungen zu Objektiven. Wenn man sich dafür interessiert, wie sehr das Rauschen Strukturen zerstört, sollte man eher das Rauschen mit Amplituden bei (örtlichen, sinusförmigen) Signalschwankungen vergleichen, als mit (örtlich) konstanten Signalen.

 

[Borgefjell]

Aus meiner Sicht ist der Dynamikumfang zwar messbar, aber es gibt 2 große Probleme:
1)SNR: Hier geht z.B. DxO von 1 aus, das ist ein Wert, den kein Fotograf der Welt für noch nutzbar halten wird. Messergebnisse gibt es natürlich trotzdem, nur die Relevanz ist nicht da. Welcher Wert richtig wäre, läßt sich schlicht nicht sagen, da jeder andere Ansprüche hat (eigenes Empfinden, Verwendungszweck, Raw-Konverter etc.), von daher sind alle Messungen immer nur ein Orientierungswert

2)Licht... jeder der länger fotografiert hat sicherlich schon festgestellt, dass das Rauschen der eigenen Kamera auch immer massiv von der Lichtart (zusätzlich zur Menge) abhängt, was im Labor mit Tageslicht etc. noch super aussieht, kann dann bei Kunstlicht ganz anders aussehen.

 

[Gelöschtes Mitglied 540371]

(örtlichen, sinusförmigen) Signalschwankungen

Hier käme dann zwangsläufig auch das Objektiv mit ins Spiel, da Objektive bei unterschiedlichen Blendenwerten unterschiedlich dämpfen. Wäre ein Dynamik-Bereich, der nicht nur von der ISO-Einstellung des Sensors, sondern auch noch vom Blendenwert des Objektivs abhängt überhaupt akzeptabel?