Was versteht man eigentlich...

[Aragorn]

... genau unter dem Dynamikumfang einer Kamera? Ich sehe hier immer wieder in der Galerie und der Bildbesprechung Threads wo dieser Begriff auftaucht aber nirgens fand ich eine genauere Definition dieses Begriffs....
wer kann helfen?

Vielen Dank
Markus

 

[jar]

würde mich auch mal interessieren,

theoretisch weiss ichs, ist der darstellbare Kontrastumfang, also die Möglichkeit von dunkel nach hell aufzulösen, ähnlich der Dynamik bei Musik oder Aufnahme/Wiedergabegeräten, z.B. eine CD hat bedingt durch die Eckpunke -> 16 bit = 2^16 , also ca. 65000 verschiedene Stufen, jede Stufe, bit, = Verdoppelung = 6 dB, gibt einen Dynamikumfang von ca. 96 dB ( 16 bit mal 6 dB ) , wenn man nun die Hörschwelle bei ca. 40 dB = ruhiges Zimmer, Weckerticken zu 40 dB setzt muss man als grösste Lautstärke 136 dB ( 40 + 96 ) erzeugen um vom Einsetzen der Hörschwelle bis zum gesamten Dynamikumfang diese CD auszureizen, dieses ist praktisch nicht möglich, also gilt die CD als rauschfrei, anders Cassettendecks, da war maximal 72 dB drin, d.h. bei voller Lautstärke konnte man schon das Grundrauschen hören, dazu waren nur ein Verstärker/Lautsprecher nötig der bis 112 dB aussteuert.

Ich weiss , Dynamik als Pegeluntrschied und Schallpegel, beides in dB(A) ist nicht ganz dasselbe, aber zum veranschaulichen reichts

so die Cam bzw der Senor kann 12 bit = 4096 Stufen , die Verdoppelung in Blendenwerte, real sollen da nur aus der RAW Konverter SW 10 bit übrigbleiben = 10 Blenden, bei JPG nur 8 bit = 8 Blenden, mit DRI schafft man +4 und zusätzlich -4 Blenden = 16 - 18 Blenden Dynamik, aber wie man da das Rauschen mitbewertet oder überhaupt ? keine Ahnung.

 

[Mi67]

... genau unter dem Dynamikumfang einer Kamera? Ich sehe hier immer wieder in der Galerie und der Bildbesprechung Threads wo dieser Begriff auftaucht aber nirgens fand ich eine genauere Definition dieses Begriffs....
wer kann helfen?

Technisch an Chip und A/D-Konverter ist es noch ganz einfach: Der Dynamikumfang ist das Verhältnis zwischen maximaler Elektronenzahl und dem Einleserauschen (ebenfalls in Elektronen).

In absoluten Werten: Das Maximalsignal ("full well capacity") liegt bei einer Pixelgrösse von ca. 6,5 x 6,5 µm so um die 20.000 Elektronen. Das Einleserauschen liegt je nach Güte der Verstärkung und A/D-Wandlung in ungekühlten Systemen so um 10-20 Elektronen RMS. Es bleibt also ein Faktor von 100- bis 200-fach bzw. 7-8 Blendenstufen bei niedrigstem ISO.

Dies ist der in Einzelpixeln nutzbare Dynamikbereich. Mitteln wir nun 4 Pixel, so sinkt der Noise um Faktor 2 und Du erhältst 8-9 Blendenstufen. Mittelst Du 16 Pixel, so sinkt der Noise wiederum um Faktor 2, die über diese integrierte Fläche nutzbare Dynamik ist 9-10 Blendenstufen. Mittelst Du 64 Pixel ....

Man erkennt, dass die Dynamik entweder technisch gesehen als "Einzelpixel-Noise" oder praktisch als "minimale Strukturauflösung pro bestimmten Bildfeldgrössen" angegeben werden kann und dass die dabei herauskommenden Zahlen deutlich von der Einzelpixel-Dynamik variieren. Das ganze wird umso schwerer, als bei noch kleineren Pixeln die Maximalzahl gespeicherter Elektronen zwar relativ proportional zur Grösse der Photosite abnimmt, das Einleserauschen aber nur unterproportional sinkt. Der "Einzelpixel-Dynamikbereich" verringert sich also zunächst. Wenn aber Dank der kleineren Pixel nun wieder mehr Pixel zu einer bestimmten Struktur zugeordnet und gemittelt werden können, so kann das praktische Ergebnis ganz anders aussehen.

Der Dynamikbereich des Output-Signals ist übrigens immer durch die Bittiefe der Abspeicherung limitiert. Man sollte nur nicht glauben, dass die Dynamik von Eingangssignel (Licht/bzw. Licht-induzierte Ladungstrennungen) und Ausgangssignal 1:1 miteinander skalieren müssen. Ein 8-bit-File kann z.B. gegenüber den kamerainternen Intensitätssignalen geclippt oder in der Dynamik komprimiert sein. Ein RAW-Datensatz hingegen sollte die Kameradynamik ohne Clipping an den Rechner weitergeben, sodass dort noch alle Möglichkeiten der Dynamikanpassung zur Verfügung stehen.

 

[Aragorn]

@ Mi67: Vielen Dank für die ausführliche und bestimmt wahnsinnig gute und schlaue Antwort: Das Problem: Ich habe ungefähr 10% verstanden. Was versteht man unter 10-20 Elektronen Einleserauschen? Heißt das bei einem maximal Signal (also weiß?) die 20.000 Elektronen wanderender Spannung um 10-20 Elektronen schwanken, also bei gleichem Signam enbtweder 20.010 oder 19.990 Elektronen fließen????
Wie kommst Du auf die Blendenstufen, sorry aber als Laie sehe ich keinen Zusammenhang zwischen Blendenstufen und wandernden Elektronen. Klar umso kleiner die Blende desto weniger Licht, also weniger wandernder Elektronen aber wie kann man das umrechnen, nicht mathematisch sondern logisch?
Im letzten Bereich verwendest Du plötzlich den Begirff: Clipping bzw. clippen
Was ist das?

Viele Grüße
Markus

 

[AndreasB]

Ich bn auch kein Techniker und habe wenig davon verstanden.
Ich bin eher mehr Praktiker und mache Fotos. Von Eletronen-Zählen verstehe ich nicht viel.
In der Praxis ist damit einfach gesagt die Fähigkeit einer Digitalkamera (bei analog: eines Films) gemeint, sowohl in sehr hellen Bildteilen, als auch in sehr dunklen Bildteilen (im selben Bild) noch eine gute Zeichnung (also Detailwiedergabe, Strukturen noch zu erkennen) zu erreichen.
Je größer diese Fähigkeit ist, Details noch in möglichst hellen und möglichst dunken Bildteilen wiedergeben zu können, desto höher ist der mögliche Kontrast(wiedergabe)umfang der Kamera (des Films).
Also bevor die Lichter "ausreißen", bzw. die Tiefen "absaufen".
Das ist jetzt aber nur auf die Kontrastwiedergabe bezogen.
Dynamikumfang gibt es glaube ich aber auch bei der Farbwiedergabe, also der Fähigkeit, eine möglichst hohe Differenzierung in vielen Abstufungen bei Farben zu erreichen. Oder?
Jedenfalls ist in diesem Punkt "Dynamikumfang" meines Wissens der klass. Film immer noch den gängigen Digitalkameras deutlich überlegen.
Das heißt, man kann mit einem optimalem Profi-Scanner noch Zeichnung aus den Lichtern und Tiefen rausholen, wo bei den Digitalaufnahmen (der Prosumer-Kameras um 1000-2000 Euro) keine Zeichnung mehr zu erkennen ist.
Aber das werden sie sicher auch bald technisch aufholen.

Andreas

 

[jar]

Im letzten Bereich verwendest Du plötzlich den Begirff: Clipping bzw. clippen
Was ist das?

Viele Grüße
Markus

Clipping ist immer wenn mehr Elektronen kommen als der Wandler aufnehmen kann, also das Signal ist "weisser" als der Sensor "weiss" anzeigen kann, oder akustisch gesprochen, die Mucke ist lauter als der Verstärker und/oder der Lautsprecher linear abbilden kann, das hört sich dann sehr unangenehm an, klirren kennt jeder.

Trenne dich bitte von "weiss" , das gibt es nicht, der Sensor kann nur Helligkeitsunterschiede melden, hier werden Sensoren mit Farbfilter verwendet, R G G B, weiss ist das richtige Vorhandensein passender Spannungen von den RGB Sensoren

 

[jar]

Jedenfalls ist in diesem Punkt "Dynamikumfang" meines Wissens der klass. Film immer noch den gängigen Digitalkameras deutlich überlegen.
Das heißt, man kann mit einem optimalem Profi-Scanner noch Zeichnung aus den Lichtern und Tiefen rausholen, wo bei den Digitalaufnahmen (der Prosumer-Kameras um 1000-2000 Euro) keine Zeichnung mehr zu erkennen ist.
Aber das werden sie sicher auch bald technisch aufholen.

Andreas

sehe ich nicht so ! Mit DRI kann jeder halbwegs begabte PC Anwender den Kontrast und Dynamikumfang super leicht um einige Blenden steigern, wer konnte dieses analog ?

 

[Nightstalker]

einfacher Praxisversuch:

nimm ein weisses Blatt papier, schreib "Test" drauf mit Kuli, mach ein Foto davon mit +4 Blendenstufen Korrektur, dann regle immer um 1/2 Blendenstufen runter, das machst Du bis in Deinem Histogramm keinerlei ausschläge mehr sichtbar sind. (besser noch ein paar Bilder mehr...)


Jetzt geh an Deinen Pc, kuck Dir die Bilder an, wenn Du die Papierstruktur sehen kannst ist noch Zeichnung im Bild, das ist der Wert, bei dem in den Lichtern noch etwas dargestellt werden kann. Nun kuck Dir die dunkleren Bilder an, such das raus, bei dem Du noch das Wort "Test" vom Untergrund unterscheiden kannst, das ist der Wert bei dem noch Zeichnung in den Schatten ist.

Jetzt hast Du die sichtbare Dynamik ermittelt, das kann Deine Kamera ohne Hilfe anzeigen (zähle ab wieviele Blendenstufen das sind)

Nun mach das gleiche, wobei Du die Schatten aufhellst, so lange bis das Rauschen unangenehm wird.

Zähle jetzt wieviele Blendenstufen Du nun hast, das ist die Dynamik, die in einem jpg steckt (sie ist höher als unbearbeitet)

Nun wiederhole den Test in RAW (bearbeite es so, dass Du möglichst viel sehen kannst)...hier bekommst Du nochmal 1-2 Blendenstufen mehr die Du noch darstellen kannst.

jetzt kuck nach wieviele Blendenstufen das Bild in dem Du im weissen Papier noch Zeichnung erkennen kannst von dem Wert weg ist, den Deine Kamera einstellen würde ohne Korrekturwert. Das ist die Dynamik in den Lichtern, wenn Du reines Weiss anmisst, dann ist das der Korrekturfaktor, den Du einstellen kannst um die beste mögliche Belichtung (für Nachbearbeitete Bilder) zu bekommen.
Um das für unbearbeitete Bilder herauszufinden nimm einfach den Wert aus dem ersten Versuch (jpg)


Das ist vielleicht ein Aufwand, aber er lohnt sich um Belichtungsmessung bei DSLRs zu verstehen.

 

[CaBu]

Ich verwende trotdem die Begriffe weiss und schwarz, sorry jar.

Clipping:
Das ist der Bereich in dem die Software der Kamera (oder unserer Computer) eigentlich nicht weisse Helligkeitsstufen auf Grund fehlender Helligkeitsabstufungen (geht nur von 0 - 256) in weiss umrechnet. Das selbe tritt bei schwarz auf. Eigentlich wären mehrere Abstufungen nötig um die Helligkeitsstufen der Wirklichkeit möglichst nahe darzustellen, geht aber nicht, weil die Software nur 256 Möglichkeiten hat sie darzustellen, und alle Helligkeitsnuancen dort reinpressen muss.

Meiner Meinung nach ist das aber nicht so wahnsinnig schlimm, wenn man daran denkt, dass unsere Augen in der Regel eh nur 130 erkennen können.

 

[Nightstalker]

die Stufen 0-255 gelten natürlich nur für jpg oder andere Formate die auf 8 Bit pro Kanal beschränkt sind, bei 12 Bit (RAW Formate) hat man schon 4096 Abstufungen.

 

[CaBu]

korrekt, sorry, hatte ich vergessen zu erwähnen.
Soviel dann gleichzeiig auch zum Unterschied der Helligkeitsabstufungen zwischen JPG und RAW. Danke Fritz.

 

[jar]

die Stufen 0-255 gelten natürlich nur für jpg oder andere Formate die auf 8 Bit pro Kanal beschränkt sind, bei 12 Bit (RAW Formate) hat man schon 4096 Abstufungen.

aber das Canon SDK soll nur 1024 = 10 bit aus dem RAW verwenden, da nutzen die 12 bit des Sensors nix.

 

[Michi-F]

Hallo,

den Dynamikumfang kann man sich als Teilausschnitt des vorhandenen Lichts vorstellen. Stell dir einerseits einen sonnigen Tag um die Mittagszeit vor, mit grellem Licht ? andererseits die gleiche Landschaft bei Nacht, auch hier ist noch Restlich vorhanden, aber sehr schwach. Dieser ganze Bereich von gleißend hell bis zu fast dunkel ist der ganze Dynamikbereich. Um das ganze in ein Bild zu bringen, stelle ich mir eine dunkle Höhle vor, in die man bei Sonnenschein hineinschaut, man sieht ? gar nichts. Geht man hinein, passt sich das Auge an und man kann plötzlich viel erkennen.
Das menschliche Auge ist nämlich der Kamera sehr ähnlich, auch das Auge kann nicht alles gleichzeitig(!) erkennen und muss sich anpassen ? auf einen kleineren Ausschnitt aus dem ganzen ? das ist dann der Dynamikumfang. Je größer der ist, umso mehr bekommt man gleichzeitig aufs Bild. Durch unterschiedliche Belichtung schiebt man also nur seinen kleineren Ausschnitt aus dem ganzen mal in die dunklere, mal in die hellere Richtung.
Hier kommt dann DRI ins Spiel. Man macht zwei Aufnahmen mit unterschiedlichen Ausschnitten und kombiniert sie, dadurch erhöht sich der darstellbare Bereich.

Gruß, Michael

 

[AndreasB]

sehe ich nicht so ! Mit DRI kann jeder halbwegs begabte PC Anwender den Kontrast und Dynamikumfang super leicht um einige Blenden steigern, wer konnte dieses analog ?

Man kann da schon was nachträglich verändern.
Aber halt nur da, wo auch ursprünglich etwas aufgezeichnet wurde.
Wenn bei der Aufnahme keine Zeichnung (also Differenzierung) mehr in den ganz hellen oder den ganz dunklen Bereichen vorhanden war, dann kann da auch die beste EBV nchts "dazuerfinden".
Das sollte man nicht vergessen. Die EBV kann nur etwas korrigieren oder verbessern, was zumindest in Ansätzen noch da ist. Wo nix da ist, kann natürlich auch nichts verbessert werden.
Hat alles so seine Grenzen.

Was anderes ist es natürlich bei DRI, wenn man zwei oder mehrere ganz unterschiedlich belichtete Aufnahmen kombiniert.
Das is klar - aber das geht ja auch nicht bei jedem Motiv, sondern halt nur, wo null Bewegung zwischen den Aufnahmen stattgefunden hat. Weder im Motiv, noch die Kamera selbst.
Was die Sache schon wieder sehr einschränkt.

Andreas

 

[Nightstalker]

aber das Canon SDK soll nur 1024 = 10 bit aus dem RAW verwenden, da nutzen die 12 bit des Sensors nix.

1. kann ich da nichts dafür

2. was ist ein SDK?

3. ich nix Canon

 

[CaBu]

jar, woher hast du das und was genau bedeutet das?
Ist damit die Software der Kamera gemeint oder der RAW-Software?

 

[jar]

jar, woher hast du das und was genau bedeutet das?
Ist damit die Software der Kamera gemeint oder der RAW-Software?

SDK heisst SoftwareDevelomentKit oder so mein englisch ist zu mies, ich glaub das wurde mal bei Rod Stewart, oder so vom Canon Guru mitgeteilt.

Auf dem SDK basieren viele RAW Konverter, es gibt nur wenige die das RAW per revese engeniering dekodiert haben.

findet sicher Tante Google, oder suche mal im DFORUM, da wurde es auch berichtet, mit Quellen

 

[CaBu]

...es handelt sich also nicht die Kamera interne Canon Umrechnung/Speicherung der RAWs, sondern um die PC-RAW-Entwicklungs-Programme. Das beruhigt mich schon mal.

Als Konverter benutze ich im Moment den RAW Shooter. Weisst du zuuuuufällig, welche der benutzt? Habe ich das nun richtig verstanden, dass z.B. DPP (von Canon) für die RAW-Entwicklung also nur 10bit nutzt?!

 

[jar]

Als Konverter benutze ich im Moment den RAW Shooter. Weisst du zuuuuufällig, welche der benutzt? Habe ich das nun richtig verstanden, dass z.B. DPP (von Canon) für die RAW-Entwicklung also nur 10bit nutzt?!

keine Ahnung wer alles das SDK nutzt

 

[Mi67]

einfacher Praxisversuch:

nimm ein weisses Blatt papier, schreib "Test" drauf mit Kuli, mach ein Foto davon mit +4 Blendenstufen Korrektur, dann regle immer um 1/2 Blendenstufen runter, das machst Du bis in Deinem Histogramm keinerlei ausschläge mehr sichtbar sind. (besser noch ein paar Bilder mehr...)


Jetzt geh an Deinen Pc, kuck Dir die Bilder an, wenn Du die Papierstruktur sehen kannst ist noch Zeichnung im Bild, das ist der Wert, bei dem in den Lichtern noch etwas dargestellt werden kann. Nun kuck Dir die dunkleren Bilder an, such das raus, bei dem Du noch das Wort "Test" vom Untergrund unterscheiden kannst, das ist der Wert bei dem noch Zeichnung in den Schatten ist.

Jetzt hast Du die sichtbare Dynamik ermittelt, das kann Deine Kamera ohne Hilfe anzeigen (zähle ab wieviele Blendenstufen das sind)

Nun mach das gleiche, wobei Du die Schatten aufhellst, so lange bis das Rauschen unangenehm wird.

Zähle jetzt wieviele Blendenstufen Du nun hast, das ist die Dynamik, die in einem jpg steckt (sie ist höher als unbearbeitet)

Nun wiederhole den Test in RAW (bearbeite es so, dass Du möglichst viel sehen kannst)...hier bekommst Du nochmal 1-2 Blendenstufen mehr die Du noch darstellen kannst.

jetzt kuck nach wieviele Blendenstufen das Bild in dem Du im weissen Papier noch Zeichnung erkennen kannst von dem Wert weg ist, den Deine Kamera einstellen würde ohne Korrekturwert. Das ist die Dynamik in den Lichtern, wenn Du reines Weiss anmisst, dann ist das der Korrekturfaktor, den Du einstellen kannst um die beste mögliche Belichtung (für Nachbearbeitete Bilder) zu bekommen.
Um das für unbearbeitete Bilder herauszufinden nimm einfach den Wert aus dem ersten Versuch (jpg)


Das ist vielleicht ein Aufwand, aber er lohnt sich um Belichtungsmessung bei DSLRs zu verstehen.

Der Ansatz klingt verlockend und ist dennoch irrig! Ich dachte früher auch, dass man so eine Information über den Dynamikumfang bekommen könne. Der Witz ist aber, dass bei diesem Test Noise etwa Gutes ist: wenn das Bild nämlich ordentlich Noise hat, so wird die Schrift nicht bei einer bestimmten Blendenstufe der extremen Überbelichtung plötzlich ausfressen und umgekehrt wird das weisse Papier nicht exakt bei einer Blendenstufe plötzlich absaufen. Angenommen die Kamera hätte überhaupt keinen Noise, so wäre der Weißpunkt knallhart bei einer bestimmten Belichtung erreicht. Gleiches würde für den Umschlag von Dunkelstgrau auf Schwarz gelten. Noise "lockert diese Grenzen auf und erweitert dadurch scheinbar den Dynamikbereich - dies wäre ein Trugschluß.