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Tutorialbeschreibung

Teil 03: Den Dynamikbereich der Kamera nicht überschreiten

Teil 03: Den Dynamikbereich der Kamera nicht überschreiten

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Digitalkameras reagieren auf Unter- und Überbelichtung ziemlich radikal: Stark unterbelichtete Regionen versinken in tiefem Schwarz, stark überbelichtete strahlen in reinem Weiß. In beiden Fällen gehen jegliche Bildinformationen in diesen Bereichen unwiederbringlich verloren. Auf diesem Bild sind die unterbelichteten Regionen ohne Motivzeichnung blau, die überbelichteten rot eingefärbt.


BITTE NICHT

Den Dynamikbereich der Kamera überschreiten


Jedes Photomotiv besteht aus einer Palette von unterschiedlich hellen, meist auch farblich differenzierten Bereichen. Und jede Photographie existiert nur aufgrund dieser Unterschiede, denn ohne sie hätten wir ja eine völlig gleichmäßig helle, einfarbige Fläche vor uns. Auch der Sehvorgang unserer Augen basiert auf diesem Prinzip: Die Welt nehmen wir nur aufgrund von Helligkeits- und Farbunterschieden wahr. Obwohl es trivial klingt, weise ich dennoch auf diesen Umstand einmal hin, weil es nicht Sinn und Zweck der Photographie oder der Bildverarbeitung sein darf, diese Unterschiede zu negieren.

Hin und wieder ist sogar das Gegenteil der Fall: Eine Photographie kann gerade durch Betonung der Helligkeitsunterschiede (Schwarzweiß-Photographie!) und/oder der Farbdifferenzen die Blicke auf sich ziehen. Andererseits können Aufnahmen auch trotz oder gerade wegen nur geringer Helligkeits- oder Farbtonunterschiede sehenswert sein.

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Ein Schwarz-Weiß-Photo wie dieses lebt von dem Nebeneinander aus Hell und Dunkel. Da die Farbe als Mittel zur Motivdifferenzierung fehlt, bleiben einzig und allein Helligkeitsunterschiede zur photographischen Darstellung von Objekten.


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Dieses Farbphoto besteht nur aus Helligkeits- und Farbwerten, die sich ziemlich stark ähneln. Daraus bezieht es seine Wirkung, was eher als Ausnahme zu werten ist. Meist lautet die Empfehlung für ein Photo, dass die Tonwertskala von Schwarz bis Weiß reichen sollte, um einen „flauen“ Bildeindruck zu vermeiden.


Der Unterschied zwischen der hellsten und der dunkelsten Region eines Motivs ist ausschließlich von dessen Beschaffenheit sowie der Licht- und Beleuchtungssituation abhängig. Ohne Veränderungen dieser Parameter kann durch photographische Mittel (d.h. mit Einstellungen an der Kamera) an dem Helligkeitsumfang nichts verändert werden. Den durch das Motiv vorgegebenen Helligkeitsbereich wollen wir Dynamikumfang nennen. Jedes Motiv verfügt also über einen spezifischen und zunächst unabänderlichen Dynamikumfang.

Die Belichtung hat nun die Aufgabe, die dunkelsten Bereiche nicht unterzubelichten, gleichzeitig die hellsten Bereiche vor Überbelichtung zu bewahren. Je größer der Dynamikumfang des Motivs ist, desto genauer hat die Belichtung zu erfolgen. Doch die Aufnahmetechnik digitaler Kameras mittels Bildsensoren setzt (genauso wie eine Filmemulsion) bei großen Helligkeitsdifferenzen Grenzen. Der maximale Helligkeitsunterschied, den eine Kamera noch bewältigen kann, ohne die dunkelsten Bereiche unter- und/oder die hellsten Bereiche überzubelichten, stellt den Dynamikbereich der Kamera dar. Je nach Kameramodell kann er größer oder kleiner sein und wird gemessen in Belichtungsstufen (EV = „Exposure Value“).

Überschreitet der Dynamikumfang des Motivs den Dynamikbereich einer Kamera, werden die dunkelsten Regionen eines Motivs als völlig strukturlose, tief schwarze Flächen wiedergegeben. Und/oder die hellsten Bereiche erscheinen als ebenfalls strukturlose, weiße Flächen. Beides ist in der Regel unvorteilhaft und sollte vermieden werden.

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Der Dynamikumfang dieses Motivs war zu groß für die verwendete Kamera: Die Schatten der Steine im Gegenlicht sind strukturlos schwarz.


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Eine reichlichere Belichtung verbessert die Situation nicht: Zwar weisen die Schatten der Steine nun eine erkennbare Zeichnung auf, aber dafür erscheinen die Zentren der hellsten Wolken strukturlos weiß.


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Auch hier überschreitet der Dynamikumfang des Motivs den Dynamikbereich der Kamera deutlich. Eine „mittlere“ Belichtung lässt sowohl die Schatten der Steine als auch den hellen Lichtfleck als völlig strukturlose Flächen zurück.


Unterbelichtete Regionen werden von Photographen oftmals mit „zulaufenden Schatten“, „zulaufenden Tiefen“ oder „abgesoffenen Bereichen“ umschrieben, überbelichtete mit „ausgebrannten“, „übersättigten“ oder „ausgefressenen Lichtern“. Während das im Einzelfall hinnehmbar ist, vor allem dann, wenn es sich auf relativ kleine Bereiche beschränkt, sollten großflächige Mängel dieser Art vermieden werden. Sie wirken unprofessionell und bergen bei der Digitalphotographie zudem die Gefahr der Bildung von Artefakten, insbesondere an den Grenzlinien der übersättigten, weißen Partien.

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Farbränder (Pfeile) als Artefakte eines digitalen Photos treten zuweilen an den Rändern vollständig gesättigter Bildregionen auf. Manchmal werden auch dunkle Ränder beobachtet, je nach Kamera und Bildverarbeitungsprogramm. Das Bild zeigt eine starke Ausschnittsvergrößerung.


BESSER MACHEN

Belichtung gezielt steuern


Da es hier um den Dynamikumfang des Motivs geht, muss schon während der Aufnahme durch Steuerung der Belichtung dafür gesorgt werden, dass alle bildwichtigen Bereiche vor dem „Absaufen“ oder „Ausfressen“ bewahrt bleiben. Werden dabei Fehler gemacht, können diese durch anschließende Bildverarbeitung nicht mehr oder nur zu einem geringen Grad ausgebügelt werden. Eine mächtige Hilfe bei der Umsetzung dieser Aufgabe stellt das Histogramm dar, eine graphische Darstellung der in einer digitalen Bilddatei enthaltenen Helligkeitswerte. Stellen Sie sich vor, Sie würden von jedem einzelnen Pixel eines Bildes den Helligkeitswert bestimmen, dann würden Sie eine unübersichtliche Datensammlung erhalten. Um diese Daten nun sinnvoll zu präsentieren, werden sie graphisch aufgetragen. Auf der horizontalen Achse (X-Achse, Abszisse) sind alle Helligkeitswerte von tiefem Schwarz (links) bis reinem Weiß (rechts) angeordnet. Dazwischen alle denkbaren Zwischenstufen von sehr dunklem Grau (links) bis sehr hellem Grau (rechts). Über jedem Helligkeitswert wird nun eine Säule gezeichnet, die umso höher ist, je mehr Pixel des Bildes genau diesen Helligkeitswert besitzen. Die vertikale Achse (Y-Achse, Ordinate) misst also die relative Häufigkeit von Pixeln einer bestimmten Helligkeit. Relativ deshalb, weil die Höhe der höchsten Säule keinen festgeschriebenen Wert repräsentiert, sondern lediglich den auf das zugrunde liegende Bild bezogenen Maximalwert. Mit anderen Worten ausgedrückt bedeutet das, dass die Histogramme ALLER Bilder mindestens eine maximal hohe Säule aufweisen!

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Das Histogramm. Angenommen, ein Bild würde aus nur 150 Pixeln bestehen. 100 davon sind dunkelgrau, 50 hellgrau. Dann würde das dazugehörige Histogramm eine hohe Säule über dem dunkelgrauen Helligkeitswert (linker grüner Pfeil) und eine nur halb so hohe Säule über dem hellen Grauwert (rechter grüner Pfeil) anzeigen. Die Höhe der Säule (rote Pfeile) steht für die Häufigkeit der in einem Bild vorhandenen Helligkeitswerte.


Versuchen wir, die Histogramme einiger Photos zu interpretieren:

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Ein Photo mit ausgewogener Helligkeitsverteilung: Die Felsen von „Artists Palette“ im Death Valley Nationalpark, USA.


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Das Histogramm zum obigen Bild zeigt, dass fast alle Helligkeitswerte vertreten sind. Schwerpunkt bilden Tonwerte links der Mitte, also eher dunkle Töne. Reines Schwarz (links) fehlt aber genauso wie reines Weiß und sehr helle Tonwerte (Pfeil).


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Dieses Photo zeigt zwar satte Farben, aber die Schatten sind so dunkel, dass fast keine im Schatten liegenden Details erkennbar sind.


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Das Histogramm zum obigen Bild offenbart eine drastische Unterbelichtung. Der Datenberg „knallt“ an den linken Anschlag: Schwarz ist also reichlich im Bild vertreten. Rechts dagegen, bei den hellen Tonwerten, herrscht „Ebbe“.


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Diese Aufnahme ist wahrlich kein Meisterwerk. Vor allem die hellen, völlig strukturlosen Flächen fallen sehr unangenehm ins Auge.


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Der Blick auf das Histogramm des obigen Photos zeigt die eklatante Überbelichtung, denn der Datenberg ist so weit nach rechts verschoben, dass er am dortigen Anschlag, bei der Farbe Weiß, anschlägt.


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Der Antelope-Canyon in den USA ist ein bekanntes Photomotiv. Wenn die Sonne wie ein Spot-Scheinwerfer hineinscheint, entsteht ein Dynamikumfang, der jede Kamera vor eine große Herausforderung stellt.


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Der Datenberg des zum obigen Bild gehörenden Histogramms ist so breit, dass er nicht in den darstellbaren Bereich passt. Folglich schlägt er sowohl links als auch rechts an. Das wiederum bedeutet nichts anderes, als dass im Bild strukturlos schwarze und gleichzeitig auch strukturlos weiße Bereiche auftreten. Die hohen Säulen rechts und links (rote Pfeile) zeigen diese Situation deutlich an.


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Auch dieses Motiv enthält viel reines Weiß und Schwarz, ebenfalls eine Folge davon, dass die Kamera den Dynamikumfang des Motivs nicht darzustellen imstande war.


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Auch das Histogramm der Sonnenuntergangs-Aufnahme zeigt hohe Säulen bei reinem Weiß und Schwarz (Pfeile). Im Unterschied zur Aufnahme des Antelope-Canyons stört die Überschreitung des Dynamikumfangs der Kamera in diesem Fall aber nicht.


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Diese Aufnahme eines See-Elephanten enthält zwar ein reiches Spektrum an Tonwerten, wirkt aber deutlich blaustichig.


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Ein Histogramm kann über alle Farbkanäle gemittelte Helligkeitswerte darstellen, oder – wie in diesem Fall – pro Farbkanal einen separaten Datenberg. Dann wird auch der Blaustich der obigen Aufnahme erkennbar: Das blaue Histogramm ist deutlich nach rechts verschoben (Pfeil). Grund für den Farbstich ist übrigens, dass ich vergessen hatte, für diese Tageslichtaufnahme den Weißabgleich der Kamera von Kunstlicht auf Tageslicht oder Automatik zu verstellen.


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Eine Spiegelreflexkamera kann statt des Helligkeits-Histogramms (oder zusätzlich) drei separate Histogramme für die einzelnen Farbkanäle (RGB= Rot/Grün/Blau) darstellen. Manche Modelle müssen dazu konfiguriert werden; hier das Beispiel einer Canon EOS 5D Mark II.


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Bildrückschau einer Canon EOS 5D Mark II nach der obigen Konfiguration: Rechts unten ist ein Helligkeits-Histogramm, rechts oben drei separate Histogramme für die drei Farbkanäle zu sehen.


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Wird die „Überbelichtungswarnung“ im Menü auf „Aktiv“ gesetzt, werden voll gesättigte, strukturlose weiße Flächen bei der Bildrückschau gekennzeichnet. Um gefährliche Überbelichtungen schneller zu erkennen, ist es sehr empfehlenswert, diese Funktion einzuschalten (Beispiel: Canon EOS 5D Mark II).


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Überbelichtungswarnung bei der Bildrückschau bei der Canon EOS 5D Mark II nach der obigen Konfiguration: Hoffnungslos überbelichtete Regionen werden schwarz dargestellt und blinken zusätzlich (linker Pfeil). Die rechten Pfeile zeigen jene „Peaks“ in den Histogrammen, die auf die Übersättigung großer Bildbereiche hindeuten.


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Bildrückschau einer Leica M9, die stark unterbelichtete Regionen blau einfärbt (roter Pfeil), stark überbelichtete rot (blauer Pfeil). Das Histogramm über dem Bildausschnitt zeigt hohe Ausschläge am linken und rechten Rand! Der Dynamikbereich der Kamera wurde von diesem Motiv überfordert.


Durch die Belichtung lässt sich die horizontale Position des Histogramms bestimmen, nicht aber seine Gestalt, also das „Relief des Datenbergs“. Eine knappere Belichtung lässt den Datenberg nach links, eine reichlichere Belichtung nach rechts wandern.

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Ein Motiv mit ausschließlich mittleren Tonwerten. Mit der Automatik belichtet, entsteht ein Photo in „mittlerem Grau“.


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Der Datenberg des obigen Bildes ist extrem schmal, weil alle Tonwerte dieser Aufnahme ähnlich sind. Extremwerte (Weiß und Schwarz) sowie dunkel- und hellgraue Tonwerte fehlen vollständig. Der Datenberg steht etwa in der Mitte der Helligkeits-Skala.


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Gegenüber dem Automatikwert wurde nun um zwei Belichtungsstufen überbelichtet (Skala unter dem Sucher steht auf „+2“). Folglich wird das Bild heller.


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Das Histogramm dazu zeigt die Folge der Überbelichtung: Der Datenberg wandert (bei fast unveränderter Form) nach rechts. Er schlägt aber nicht rechts an, sodass keine ausgefressenen, weißen Bereiche entstehen. Daher ist das Photo auch nicht als überbelichtet zu bezeichnen.


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Noch einmal das gleiche Motiv. Jetzt wurde die manuelle Belichtungskorrektur auf „-2“ eingestellt, das Bild wurde also gegenüber dem Automatikwert um zwei Belichtungsstufen knapper belichtet. Folglich sieht es dunkler aus.


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Das Histogramm zum knapper belichteten Bild zeigt ein nach wie vor unverändertes Datenberg-Relief, ist aber deutlich nach links verschoben. Es schlägt nicht an der linken Seite an, also ist das Bild auch nicht unterbelichtet.


Schlägt der Datenberg bei immer knapperer Belichtung irgendwann an der linken Seite des Histogramms an, entsteht dort eine hohe Säule, die auf eine große Zahl von tiefschwarzen Pixeln im Bild hinweist, also auf Bereiche, die keinerlei Zeichnung, keine erkennbaren Bildstrukturen mehr enthalten. Ist das ein unerwünschter Zustand, dann dürfen wir von einer „Unterbelichtung“ sprechen. Eine „Überbelichtung“ wäre das unbeabsichtigte Anschlagen des Datenbergs auf der rechten Seite des Histogramms bei reichlicher Belichtung. Dann bildet sich dort eine hohe Säule, die rein weiße Pixel und Bereiche ohne jegliche Bildstruktur repräsentiert.

Wie wird der Dynamikumfang eines Motivs bestimmt?

Wenn Sie den Dynamikumfang eines Motivs ermitteln möchten, benötigen Sie einen Belichtungsmesser, der einen sehr engen Messwinkel hat und kleine Bereiche des Motivs selektiv ausmessen kann. Wenn Ihre Kamera die Möglichkeit hat, auf Spot-Belichtungsmessung umzuschalten, können Sie Ihre Kamera, möglichst bestückt mit einem Teleobjektiv, dazu verwenden.

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Einstellung der Spotmessung bei einer Canon EOS 450D.


Visieren Sie mit der Spotmessung zunächst die dunkelste Stelle des Motivs an, die auf dem endgültigen Bild noch sichtbare Strukturen enthalten soll. Merken Sie sich die vom Belichtungsmesser ermittelte Kombination aus Belichtungszeit und Blende. Danach verfahren Sie auf gleiche Weise mit der hellsten Stelle, die nicht ausfressen soll.

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Der rote Kreis soll den Bereich darstellen, den die Kamera selektiv mittels der Spotmessung anvisiert, um die Belichtung zu ermitteln. Regionen außerhalb des Kreises werden dabei nicht berücksichtigt. Hier zeigt der Kreis auf die dunkelste Stelle des Motivs.


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Nach einem Kameraschwenk wird die hellste Stelle des Motivs angemessen. Die Differenz zwischen dunkelster und hellster Stelle ist der Dynamikumfang des Motivs.


Ermitteln Sie die Zahl der Belichtungsstufen, die zwischen der ersten und zweiten Messung liegt. Dazu ist es hilfreich, die vollen Stufen der Zeit- und Blendenskala zu kennen: Hier ein Ausschnitt aus der international genormten Blendenskala, der volle und halbe Belichtungsstufen zeigt (volle Stufen sind fett gedruckt). Von links nach rechts halbiert sich die Lichtmenge mit jeder vollen Blendenstufe:
1,2
1,4
1,8
2,0
2,5
2,8
3,5
4,0
4,5
5,6
6,7
8,0
9,5
11
13
16
19
22

 

Bei der Belichtungszeit (in Sekunden) sieht die Skala folgendermaßen aus (es sind nur volle Stufen, keine Zwischenwerte enthalten). Von links nach rechts halbiert sich die Lichtmenge mit jeder Stufe:
1“
0,5
¼
1/8
1/15
1/30
1/60
1/125
1/250
1/500
1/1000
1/2000
1/4000

 

Im oben gezeigten Beispiel ermitteln Sie (bei gleichem ISO-Wert) für die dunkle Stelle ¼ Sekunde bei Blende 1:2,0. An der hellen Stelle messen Sie 1/500 Sekunde bei Blende 1:5,6. Zwischen ¼ bis 1/500 Sekunde liegen bereits 7 Stufen. Drei weitere kommen hinzu durch den Sprung von Blende 1:2,0 auf 1:5,6. Ihr Motiv weist also einen Dynamikumfang von insgesamt zehn Belichtungsstufen auf (zuweilen auch mit „10 Blenden“ bezeichnet). Selbst für eine moderne digitale Spiegelreflexkamera wird es nicht einfach sein, diesen Dynamikumfang zu bewältigen!

Wie wird der Dynamikbereich einer Kamera bestimmt?

Für den Anwender einer Digitalkamera ist es nicht ganz einfach, den Dynamikbereich der Kamera zu messen. Ich habe dazu einmal einen ganz pragmatischen Ansatz gewählt und ein Motiv mit einem möglichst breiten Belichtungsfächer (manuelle Belichtungseinstellung „M“) abgelichtet. Als Dateiformat wählte ich „RAW“. Ich suchte jene Dateien heraus, denen im Zuge der RAW-Entwicklung gerade eben noch Motivzeichnung zu entlocken war, bevor das Motiv in dunklem Schwarz versank bzw. im hellen Weiß unterging. Hier meine Ergebnisse für eine Canon EOS 450D:

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Das Referenzbild zeigt Knöpfe einer Fernbedienung. Die Knöpfe sind hellgrau, der Aufdruck schwarz. Dieses Bild wurde 1/30 Sekunde lang belichtet.


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Ermittlung des Dynamikbereiches der Kamera durch Testaufnahmen im RAW-Format. Die Aufnahme mit 1/1000 Sekunde Belichtungszeit (-5 EV) rauscht zwar stark, zeigt aber das Motiv noch deutlich. Mit 0,5 Sekunden Belichtungszeit (+4 EV) gelang es gerade noch, zarte Strukturen im Grau des Knopfes darzustellen. Belichtungszeiten kürzer als 1/1000 Sekunde lassen die Motivstrukturen endgültig im Rauschen untergehen. Belichtungszeiten länger als 0,5 Sekunden hinterlassen eine völlig strukturlose Knopfoberfläche, müssen also ebenfalls als gescheitert gelten. Damit liegt der Dynamikumfang der getesteten Kamera zwischen -5 EV und +4 EV, also bei etwa 10 EV. Dieser Test soll keine wissenschaftliche Abhandlung sein, sondern nur einen Anhaltspunkt liefern. Das Ergebnis deckt sich aber gut mit gemessenen Laborwerten (10,47 EV).


Bemerkenswert ist, dass bei Aufnahmen im JPG-Format der Dynamikbereich der Kamera auf etwa 8 EV beschränkt ist, wie entsprechende Testaufnahmen zeigten.

Was ist der Unterschied zwischen Dynamik und Kontrast?

Wohlweislich war bisher immer nur von der Dynamik die Rede, nicht vom Kontrast. Gerne werden diese beiden Begriffe miteinander verwechselt oder gar synonym verwendet, was große Verwirrung stiften kann. Als „Dynamik“ würde ich gerne real vorhandene Grenzwerte bezeichnen, beim Dynamikumfang des Motivs den Unterschied zwischen dem dunkelsten und hellsten Bereich, beim Dynamikbereich der Kamera deren physikalische Grenzen bei der Bildaufzeichnung. Zuweilen werden diese Grenzen auch „Kontrastumfang“ genannt, was die Verwirrung komplett macht, daher vergessen Sie diesen Begriff auch bitte gleich wieder. Das Wort „Kontrast“ möchte ich eher im Sinne von „Gradation“ verwenden, das den „Tonreichtum“ kennzeichnet, also die Verteilung der Helligkeitswerte zwischen Schwarz und Weiß.

Herrschen wenige, sehr dunkle und sehr helle Tonwerte vor, empfinden wir ein Photo als kontrastreich. Überwiegen mittlere Helligkeitswerte, sprechen wir von wenig Kontrast. Ein Zusammenhang zur Dynamik besteht dabei nicht! Ein Motiv mit großem Dynamikumfang kann sowohl kontrastarm als auch kontrastreich präsentiert werden. Das gleiche trifft zu auf Motive mit geringem Dynamikumfang. Der Dynamikumfang ist zunächst eine durch das Motiv vorgegebene Größe, während der Kontrast durch Bildverarbeitung steuerbar ist und erst beim fertigen Bild ins Spiel kommt.

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Beispiel für ein Motiv mit sehr hohem Dynamikumfang, kontrastreich bearbeitet.


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Auch dieses Motiv verfügt über einen bemerkenswert hohen Dynamikumfang, jedoch erfolgte die Bildverarbeitung auf eine Art und Weise, die eine eher kontrastarme Darstellung zur Folge hat.


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Hier ein Motiv mit ziemlich geringem Dynamikumfang. Exakt so wurde es von der Kamera erfasst und wirkt ohne Bildbearbeitung dementsprechend kontrastarm.


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Durch Setzen des Schwarzpunktes (linker Pfeil) und Weißpunktes (rechter Pfeil) in Photoshop (Befehl „Bild/Anpassungen/Tonwertkorrektur…“, Tastenschlüssel Strg+L) kann das Histogramm beschnitten und der schmale Datenberg auf die gesamte Breite des Histogramms gestreckt werden. Der Bildkontrast steigt dadurch an.


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Das gleiche Motiv in kontrastreicher Darstellung nach der oben gezeigten Histogramm-Streckung durch Photoshop: Aus dem Motiv mit nur geringem Dynamikumfang entstand ein kontrastreiches Photo.


Die richtige Belichtung

Bei der Wahl der richtigen Belichtung möchte ich drei Fälle unterscheiden:

1. Motiv mit geringer Dynamik - Motive, die einen geringen Dynamikumfang haben, zeigen einen schmalen „Datenberg“ im Histogramm. Dadurch wird der „Belichtungsspielraum“ groß, denn der Datenberg kann durch Unter- oder Überbelichtung weit nach links oder rechts verschoben werden, ohne dort anzuschlagen. Theoretisch wären also alle Belichtungsvarianten korrekt, bei denen der Datenberg nicht bei Schwarz (links) oder Weiß (rechts) anschlägt. Tatsächlich kann die Belichtung in weiten Grenzen variiert werden, ohne dass Bildinformationen verloren gehen. Die gewünschte Bildwirkung (Helligkeit) wird durch spätere Bildverarbeitung ja nach Bedarf hergestellt.

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Motiv mit geringer Dynamik (oben) samt dazugehörigem Histogramm. Die eingezeichneten roten Linien zeigen die Positionen, an denen das Histogramm durch Bildverarbeitung „beschnitten“ wird: Die Bereiche rechts und links der Linien fallen weg, während der verbleibende Datenberg auf die gesamte Breite des Histogramms „gestreckt“ wird. Das Ergebnis sehen Sie unten: Eine kontrastreiche Darstellung wurde erreicht.


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Gleiches Motiv (oben), nur reichlicher belichtet (Histogramm beachten!). Wiederum sind die Begrenzungslinien für den Beschnitt rot eingezeichnet. Das Ergebnis (unten) ist identisch mit dem oberen Beispiel!


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Noch einmal das gleiche Motiv, dieses Mal stark unterbelichtet (oben). Das Histogramm zeigt eine starke Verschiebung nach links, schlägt aber dort nicht an. Also kann es bedenkenlos beschnitten werden (rote Linien), um zu einer hellen, kontrastreichen Darstellung zu gelangen (unten). Wiederum ist das Resultat identisch mit den beiden oberen! Wie Sie sehen, führen viele verschiedene Belichtungsvarianten letztlich zum gleichen Ziel, d.h. der Spielraum bei der Belichtung ist groß.


In der Praxis jedoch empfiehlt sich jedoch eine eher reichliche Belichtung, um den Datenberg des Histogramms nach rechts zu verschieben, ohne es jedoch rechts anschlagen zu lassen. Der Grund ist die Optimierung des „Signal-zu-Rausch-Verhältnisses“. Das elektronische Bildrauschen spielt sich nämlich im linken Teil des Histogramms ab. Ein weit nach rechts verschobener Datenberg bedeutet, dass die Bilddaten weit vom Rauschen entfernt sind, das elektronische Bildrauschen also nicht störend in Erscheinung treten wird. Das englische Schlagwort (für „Tante Google“) dazu ist „Expose to the Right“ (ETTR). Steht der Datenberg weit links, kann zwar durch Bildverarbeitung ein gleich helles Endresultat entstehen, wobei aber das enthaltene Bildrauschen deutlich sichtbar wird:

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Ausschnittsvergrößerung von zwei Aufnahmen aus dem Death Valley Nationalpark (oben). Die Dynamik des Motivs ist geringer als die der Kamera. Ein Beschnitt des Histogramms soll für eine kontrastreiche Darstellung sorgen. Das linke obere Bild ist korrekt belichtet (s. Histogramm!). Nach dem Histogramm-Beschnitt (rote Linien) entsteht die kontrastreiche Darstellung links unten. Rechts oben eine unterbelichtete Variante des gleichen Motivs (Histogramm!). Die roten Linien kennzeichnen den vorgenommenen Beschnitt, um zum Bild rechts unten zu gelangen. Es ist zwar ebenso hell und kontrastreich wie das linke Ergebnis, aber das Bildrauschen wird deutlich sichtbar – eine direkte Folge der Unterbelichtung.


2. Motive mit Grenzdynamik – Liegt der Dynamikumfang des Motivs und der Dynamikbereich der Kamera auf dem gleichen Niveau, entspricht die Breite des Datenbergs exakt der Breite des Histogramms. In diesem Grenzfall ist der Belichtungsspielraum gleich Null, denn bei einer etwas knapperen oder etwas reichlicheren Belichtung würde der Datenberg sofort links oder rechts anschlagen. Eine besonders präzise Steuerung der Belichtung ist also absolute Pflicht.

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Der Datenberg dieser Aufnahme ist so breit, dass er gerade eben der Breite des Histogramms entspricht. Ein Glücksfall, denn schon die Kamera liefert dann ein kontrastreiches Bild, das kaum oder nicht mehr bearbeitet werden muss.


3. Motive mit hohem Dynamikumfang – Übersteigt der Dynamikumfang des Motivs denjenigen der Kamera, fällt der Datenberg im Histogramm breiter aus als dessen horizontale Achse. Jetzt sitzt der Photograph in der Zwickmühle. Zwar kann er nach wie vor die horizontale Position des Histogramms durch Belichtungsvariation verändern, aber niemals den Datenberg schmaler machen, sodass er weder links noch rechts den Anschlag erreicht.

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Der Dynamikumfang des Motivs überfordert die Kamera. Das Histogramm schlägt gleichzeitig links und rechts an, unterbelichtete (blau eingefärbt) und überbelichtete Bereiche (rot eingefärbt) ohne jegliche Struktur sind die bedauerliche Folge.


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Eine knappere Belichtung hilft nicht. Das Histogramm rückt nach links. Zwar wird die partielle Überbelichtung vermieden, dafür dehnen sich die unterbelichteten Partien weiter aus (blau eingefärbt).


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Auch Überbelichtung ist keine Lösung. Das Histogramm verschiebt sich nach rechts. Partielle Unterbelichtung ist nicht mehr vorhanden, allerdings wachsen die Flächen mit kolossaler Überbelichtung (rot eingefärbt) an.


Besonders knifflig ist in der Tat dieser Fall Nummer drei, also Motive mit einem so hohen Dynamikumfang, dass dieser mit der verwendeten Kamera nicht mehr zu bewältigen ist. Einige Überlegungen sollen folgen, wie Situationen dieser Art zu behandeln sind.

A) Im RAW-Format arbeiten.

Im Gegensatz zum JPG-Format verfügt das RAW-Format nicht nur über eine größere Anzahl von verschiedenen Helligkeits- bzw. Farbwerten (Unterschied JPG=8 Bit, RAW=12 oder 14 Bit), sondern auch über einen größeren Dynamikbereich. Bildregionen, die im JPG-Format bereits strukturlos schwarz oder weiß erscheinen, können im Rahmen der „Entwicklung“ von Photos im RAW-Format oftmals noch gerettet werden. Die strukturlosen Flächen in einer JPG-Datei hingegen können durch Bildverarbeitung keinesfalls wiederhergestellt werden.

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Einstellung einer Canon EOS 450D auf RAW-Format. Die Einstellung hier wurde so gewählt, dass zusätzlich zum RAW noch ein JPG-Photo gespeichert wird, was zur schnellen Vorschau am PC hilfreich ist.


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„Adobe Camera Raw“ ist der RAW-Konverter von Photoshop. Dieses Modul erscheint automatisch, wenn Sie in Photoshop eine RAW-Datei öffnen. Im Vorschaufenster werden unter- und überbelichtete Bereiche rot bzw. blau markiert, wenn Sie auf die beiden Knöpfchen oberhalb des Histogramms (blauer und roter Pfeil) klicken. Das ist gut, um diese Bereiche deutlich zu erkennen. Mit den Reglern „Belichtung“, „Reparatur“ (nach rechts ziehen!), „Füllicht“ (nach rechts ziehen!) und „Schwarz“ (nach links ziehen!) können Sie die maximale Dynamik aus Ihren RAW-Dateien herausholen.


B) Niedrigen ISO-Wert verwenden.

Mit steigendem ISO-Wert verringert sich der Dynamikumfang der Kameras. Stellen Sie bei kritischen Motiven daher vorzugsweise einen geringen ISO-Wert ein.

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Einstellung des ISO-Wertes 100 bei einer Canon EOS 40D.


C) Bewusste Entscheidung treffen.

Bei vielen Motiven mit großem Dynamikumfang wäre es eine ungünstige Entscheidung, so zu belichten, dass der Datenberg sowohl links als auch rechts anschlägt. Meistens besser ist es, wenn der Photograph eine bewusste Entscheidung trifft: Nämlich die, entweder die dunklen Bereiche vor dem „Absaufen“ zu retten, also entsprechend reichlich zu belichten und dabei in Kauf zu nehmen, dass immer größere Teile der hellen Partien ausfressen. Oder er entscheidet sich für die Darstellung der hellen Bereiche durch eine knappere Belichtung, dann allerdings in dem Bewusstsein, dass nennenswerte Teile der dunklen Bereiche in tiefem Schwarz versinken werden.

D) Grau-Verlaufsfilter einsetzen.

Wird der übermäßig helle Motivanteil durch den Himmel repräsentiert, der durch eine mehr oder weniger gerade Horizontlinie vom übrigen Bereich des Bildes getrennt ist, kann die Verwendung eines Grau-Verlaufsfilters die Rettung sein. Er dunkelt selektiv den Himmel ab, sodass der Dynamikumfang auf ein Maß reduziert wird, das von der Kamera darstellbar ist. Durch den weichen Übergangsbereich des Filters bleibt dessen Verwendung auf dem späteren Photo meist unsichtbar. Je weiter Sie ein Objektiv abblenden, desto schärfer wird die Verlaufskante wiedergegeben. Grau-Verlaufsfilter sind mit unterschiedlicher Stärke und mehr oder weniger scharfen Übergangsbereichen erhältlich. Einschraubfilter sind ziemlich zwecklos, weil die Lage der Grenze zwischen Hell und Dunkel nicht verändert werden kann. Besser sind solche Filter, die sich gegen die optische Achse drehen und verschieben lassen. Im Sucher der Spiegelreflexkamera kann dann die Verlaufskante exakt an die gewünschte Position gebracht werden.

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Ein Grau-Verlaufsfilter des Herstellers „Cokin“.


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Partielle Abdunklung des Himmels und damit einhergehende Verringerung der Motivdynamik durch einen Grau-Verlaufsfilter. Links ohne, rechts mit Filter. Bitte beachten Sie, dass der Weg im Vordergrund auf beiden Bildern gleich hell ist.


E) Auf bessere Lichtverhältnisse warten.

Handelt es sich bei dem Motiv beispielsweise um eine Landschaft, sind alle Versuche mit Aufhellschirm (siehe Punkt G) oder Aufhellblitz (siehe Punkt H) zum Scheitern verurteilt. Eine durchaus realistische Möglichkeit ist das Warten auf bessere Lichtverhältnisse. Manchmal reichen ein paar Minuten Wartezeit (bis Wolken aufziehen), manchmal müssen Sie sich stundenlang gedulden (andere Tageszeit), hin und wieder auch tage-, wochen- oder gar monatelang, bis die erwünschten Lichtverhältnisse endlich eintreten.

F) High Dynamic Range Image (HDRI, HDR-Bild).

Mit Hilfe dieser Technik lässt sich der Dynamikbereich einer Digitalkamera steigern. Allerdings müssen mehrere, verschieden belichtete Aufnahmen angefertigt werden, sodass bewegliche Motive dafür nicht oder nur bedingt geeignet sind. Ausführlich beschäftigt sich eine eigene Tutorialserie (Link) mit diesem Thema, der hier auch nicht vorgegriffen werden soll. Trotzdem folgt eine kurze Anleitung für den schnellen Einstieg in dieses Thema.
Erstellen Sie ein Photo in der HDRI-Technik nur dann, wenn der Dynamikumfang des Motivs tatsächlich durch die Kamera nicht mit einer einzigen Aufnahme abgebildet werden kann. Dann gehen Sie folgendermaßen vor:

- Befestigen Sie die Kamera auf einem Stativ und verwenden Sie für die Auslösungen einen Kabel- oder Funkauslöser
- Stellen Sie Ihre Kamera auf Reihenaufnahme bzw. Serienbildauslösung

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Einstellung der „Reihenaufnahme“ bei der Canon EOS 5D Mark II.


- Stellen Sie an der Kamera die automatische Belichtungsreihe („Bracketing“, „AEB“) ein. Dabei müssen oder können Sie unter Umständen wählen, wie viele Aufnahmen eine Serie umfasst (3, 5 oder 7), wie viele Belichtungsstufen zwischen den einzelnen Aufnahmen liegen und in welcher Reihenfolge sie angefertigt werden. Für den Start empfehlenswert ist die Einstellung auf drei Aufnahmen pro Serie, die jeweils zwei Belichtungsstufen Differenz aufweisen.

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Bei der Canon EOS 5D Mark II wird die Belichtungsreihe („AEB“) in diesem Menü konfiguriert. Eingestellt ist hier ein Bereich von minus 2 bis plus 2 EV (Pfeile), der von drei Aufnahmen abgedeckt wird.


- Nachdem Sie Ihr Motiv eingestellt haben, drücken Sie den Fernauslöser dauerhaft, sodass die Belichtungsserie in schnellstmöglicher Folge produziert wird. Am Ende haben Sie drei Aufnahmen im Kasten: Eine, die nach Automatik „normal“ belichtet wurde, sowie eine um zwei Stufen überbelichtete und eine um zwei Stufen unterbelichtete.

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Normalbelichtung: Teile des Himmels sind „ausgefressen“, Teile der Kirche „abgesoffen“.


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Belichtungskorrektur minus 2 EV: Der Himmel erscheint dramatisch, die Kirche versinkt in der Finsternis.


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Belichtungskorrektur plus 2 EV: Endlich bekommt die Kirche Zeichnung, allerdings frisst der Himmel aus.


Die nachfolgenden Schritte bestehen aus Bildverarbeitung. Adobe Photoshop CS3 soll beispielhaft dafür verwendet werden, aus den drei vorliegenden Aufnahmen ein HDRI zu „rechnen“. Wenn Sie noch keine eigenen Aufnahmen haben, können Sie die folgenden Schritte mit der beiliegenden Übungsdatei nachvollziehen. Laden Sie sich die Übungsdatei herunter und entpacken Sie die drei im ZIP-Archiv enthaltenen Dateien HDR_1.jpg bis HDR_3.jpg in einen Ordner auf Ihrer Festplatte. Los geht es in Photoshop (CS3) mit dem Befehl „Datei/Automatisieren/Zu HDR zusammenfügen…“. Im darauf erscheinenden Dialogfeld selektieren Sie Ihre drei Aufnahmen der Belichtungsserie.

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Auswahl der Photos in Photoshop, die zu einem HDR-Bild zusammengefügt werden sollen.
Nach einer kurzen Zeit, in der Photoshop beschäftigt ist, erscheint ein weiteres Dialogfeld:

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Als Ergebnis der Berechnungen wird ein Bild mit 32 Bit Farbtiefe entstehen (rechts oben). Der rote Pfeil weist auf die Stelle hin, an der ich den Schieber für „Weißpunktvorschau festlegen“ nach rechts zog, um ein Ausbrennen des hellen Himmels zu vermeiden.


Wiederum wird es eine Weile dauern, bis Photoshop das vorläufige Ergebnis in einem eigenen Dateifenster präsentiert:

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Ergebnis nach dem Zusammenfügen der drei Photos zu einem HDR-Bild. Der rote Pfeil zeigt in der Titelleiste auf die Zahl 32, die auf die 32 Bit Farbtiefe hinweist.


Nun muss noch eine HDR-Konvertierung in das 16-Bit-Format erfolgen. In Photoshop wählen Sie dazu den Befehl „Bild/Modus/16-Bit-Kanal…“. Ein Dialogfeld taucht auf:

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Im Photoshop-Dialogfeld „HDR-Konvertierung“ wählte ich als Methode die „Lokale Anpassung“. Dann kann mit den Schiebereglern für „Radius“, „Schwellenwert“ und mit Eingriffen in die Gradationskurve (Pfeil) das gewünschte Endergebnis erreicht werden.


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So sieht mein Resultat aus, zustande gekommen allerdings nach weiteren Manipulationen der Gradationskurve sowie der Farbsättigung (Blau, Cyan). Ich wollte vermeiden, dass das HDRI zu unnatürlich ausschaut und bevorzuge solche HDRIs, bei denen man die verwendete Technik nicht oder erst auf den zweiten Blick erkennt.


G) Aufheller verwenden.

Alternativ zu den beschriebenen Methoden können Sie natürlich auch versuchen, den Dynamikumfang des Motivs zu verringern. Handelt es sich um ein bewegliches Motiv, können Sie einen anderen Aufnahmeort wählen, an dem die Lichtverhältnisse besser sind. Ist das nicht der Fall, lässt sich mit einem Aufhellschirm, der neben der Schattenseite des Motivs positioniert wird, die im Dunkeln liegende Seite aufhellen. Aufhellschirme gibt es als Zubehör in allen erdenklichen Größen und mit vielen verschiedenen Oberflächen, aber eine Styroporplatte tut es notfalls auch.

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Dieses Motiv wird direkt von der Sonne beschienen. Der Dynamikumfang ist zu groß für die Kamera, die Schatten „saufen ab“.


Bilder

Gleiches Motiv, nur wurde auf der rechten Seite ein heller Karton (Pfeil) als Aufheller benutzt. Prompt verringert sich der Dynamikumfang auf ein erträgliches Maß.


H) Aufhellblitz zünden.

Liegt Ihr Motiv in Reichweite Ihres Blitzgerätes, können Sie es zum Aufhellen der Schattenpartien nutzen und damit den Dynamikumfang des Motivs auf ein für die Kamera erträgliches Maß reduzieren. Eine kleine Beispielrechnung zeigt, dass es dabei praktisch unerheblich ist, dass das Blitzgerät auch die hellen Motivbereiche aufhellt.

Helligkeit der beleuchteten Seite Helligkeit der unbeleuchteten Seite Dynamikumfang Anmerkung
100
10
10 : 1
Ohne Blitz
+ 40
+ 40
 
Blitzgerät !
140
50
2,8 : 1
Mit Blitz

 

Die Tabelle macht deutlich, dass ein Blitzgerät den Dynamikumfang verringert, auch wenn es die ohnehin hellen Bereiche ebenfalls anstrahlt. Die Zahlen in den beiden linken Spalten haben keine Einheit und dienen nur als Rechengrundlage.

Das Verhältnis zwischen hell und dunkel verändert sich und der Dynamikumfang wird tatsächlich geringer. Wichtig ist nur, dass Sie Ihre Kamera bzw. Ihr Blitzgerät in einem Modus betreiben, in dem das Blitzlicht nicht als alleinige Lichtquelle vorgesehen ist, sondern als zusätzliche Lichtquelle ergänzend zum Dauerlicht fungiert. Bei vielen Kameramodellen ist diese Betriebsart erreicht, wenn Sie die Kamera auf Zeitautomatik („Av“, „A“) oder Blendenautomatik („Tv“, „S“) stellen und auf die Vollautomatik verzichten.

Bilder

Hier wird die Nautilus-Schale von direktem Sonnenlicht getroffen. Die Schatten enthalten keinerlei Zeichnung mehr.


Bilder

Gleiche Aufnahme mit einem direkt auf der Kamera montierten Blitzgerät: Die Schatten werden aufgehellt, während sich die Helligkeit der linken Schalenseite praktisch nicht verändert.


Übung

1. Nehmen Sie ein Photo mit geringem Dynamikumfang auf. Als Beispielmotiv eignet sich etwa eine weiße Steckdose auf einer weißer Tapete oder ein weißes Hühnerei auf weißem Untergrund, beleuchtet durch indirektes (diffuses) Licht. Fertigen Sie mehrere Aufnahmen an, von denen manche mit der manuellen Belichtungskorrektur gegenüber dem Automatikwert bewusst unter-, andere überbelichtet werden. Interpretieren Sie die Histogramme der Aufnahmeserie.

2. Nehmen Sie ein Photo mit hohem Dynamikumfang auf, etwa den Blick aus dem Fenster eines dunklen Zimmers. Die durch das Fenster erkennbare Szene sollte von Tageslicht beleuchtet sein, während Ihre Kamera auch noch die Wände um das Fenster herum erfasst. Experimentieren Sie auch hier mit der manuellen Belichtungskorrektur, um die Belichtung mal in Richtung des dunklen Vordergrundes, mal in Richtung der hellen Außenszene zu optimieren. Erleben Sie, dass keine Belichtung beiden Extremen gerecht wird. Studieren Sie bei allen Versuchen aufmerksam das Histogramm der Photos.

3. Verwenden Sie die unter Punkt 2. beschriebene Motivsituation. Belichten Sie so, dass die Szene außerhalb des Zimmers richtig wiedergegeben wird und hellen Sie den dunklen Vordergrund mit einem Blitzgerät auf. Dadurch sollte sich der Dynamikumfang auf ein erträgliches Maß reduzieren lassen. Ein in die Kamera eingebautes Blitzgerät reicht für dieses Experiment aus. Steht kein Blitzgerät zur Verfügung, können Sie versuchen, den Vordergrund durch Einschalten der Zimmerbeleuchtung aufzuhellen. Verifizieren Sie durch die Analyse des Histogramms, ob es Ihnen geglückt ist, durch die Aufhellung den Dynamikumfang des Motivs soweit zu reduzieren, dass er durch den Dynamikbereich der Kamera abgedeckt ist.    

Weiter geht es mit Teil 4: „Kunterbunte statt farbige Photos“

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Kommentare
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Portrait von Trudi 01
  • 10.03.2015 - 20:36

Hatte mir mal ein Buch gekauft und bei diesem Kapitel "abgeschaltet", weil ich es nicht verstanden habe. Hier ist es so schön einfach beschrieben, sodass ich als Anfänger super damit klar komme. Herzlichen Dank.

Portrait von AmicoPectus
  • 19.01.2015 - 13:07

tolle aufarbeitung des themas... so bewusst und doch simpel hab ich das histogramm nie wahrgenommen - ich bin gespannt wie sich das neue wissen auf meine arbeiten zukünftig auswirkt

Portrait von Tilli88
  • 11.12.2014 - 10:10

Super Erklärung der Dynamikumfänge der Kamera. Die Beispiele fand ich auch Klasse, speziell der Punkt die Kurve aufgrund der Rauschreduktion möglichst weit rechts zu halten war neu für mich. 1a!

Portrait von alexale
  • 08.10.2014 - 13:57

Hallo,

das Tutorial hat mir wieder einen kleinen Teil mehr zu guten Fotos verholfen. Hatte vorher immer ein bisschen Probleme das Histogramm richtig zu verstehen. Durch das Tutorial macht nun alles viel mehr Sinn und ich kann nun mit der Tonwertkorrektur herumexperimentieren. Auch das HDR Thema mit den Ausschnitten aus Photoshop finde ich sehr lehrreich. Vielen dank für den tollen Lernstoff :)

Alternative Portrait

-versteckt-(Autor hat Seite verlassen)

  • 11.09.2014 - 20:04

Für einen Anfänger endlich mal verständlich beschrieben.

Portrait von narzisse11
  • 28.03.2014 - 13:23

Sehr schöne Veranschaulichung.

Portrait von Desmont88
  • 25.02.2014 - 09:05

Wirklich sehr gut erklärtes Tutorial! Die Bilder machen es sehr leicht verständlich. Vielen Dank dafür!

Portrait von ubemb
  • 31.01.2014 - 12:45

Danke werde ich mal Testen.

Portrait von Figib
  • 29.01.2014 - 22:48

Vielen Dank für das Tutorial!

Portrait von HeinzGeorg
  • 02.01.2014 - 11:25

Eine sehr schöne Einführung wie man seine Bilder bereits bei der Aufnahme optimieren kann. Die weitere Vorgehensweise mit der nachträglichen Bildbearbeitung sind ebenfalls sehr gut beschrieben.
Danke.

Portrait von Tichr
  • 08.10.2013 - 23:01

Sehr gut! Mir den Unterschied zwischen Kontrast und Dynamikumfang nochmal klarmachen hat geholfen!

Portrait von firsthippi
  • 25.09.2013 - 13:38

Top erklärt, vielen Dank dafür.

Portrait von Sir Jeffrey
  • 18.06.2013 - 09:14

Wirklich sehr gut und verständlich was hier erklärt wurde, herzlichen Dank dafür.

Portrait von magss
  • 19.02.2013 - 13:46

auch dieser Teil hat mir gut gefallen. Auch wieder sehr hilfreich, die Beispielbilder. Klasse!

Portrait von gulag
  • 17.02.2013 - 23:39

Kontrast vergessen und Dynamic anpassen^^

Portrait von gremat
  • 06.01.2013 - 19:16

Sehr gut geschrieben, mit vielen guten und hilfreichen Tipps.

Alternative Portrait

-versteckt-(Autor hat Seite verlassen)

  • 19.10.2012 - 21:34

Wie gewohnt sehr hilfreich! Danke!

Portrait von Pegasine
  • 20.07.2012 - 20:26

Super, wieder was gelernt.
Vielleicht bekomme ich ja jetzt meine schwarz-weißen Katzen besser fotografiert

Portrait von Gismo77
  • 24.06.2012 - 15:58

Gut geschrieben, werde es auch mal versuchen

Alternative Portrait

-versteckt-(Autor hat Seite verlassen)

  • 15.06.2012 - 08:37

Klasse Tutorial, sehr hilfreich und professionell. Vielen Dank dafür!

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