Warum verzeiht meine Kamera bei RAW-Aufnahmen übermäßiger Belichtung?

Ich habe festgestellt, dass meine Kamera (Sony A99) in Bezug auf Überbelichtung beim Aufnehmen in RAW sehr nachsichtig ist. Damit meine ich, dass ich durch einen Stopp überbelichten kann und wenn ich zur Nachbearbeitung nach Hause komme, kann ich es wieder unterbelichten und alle Details zurückbekommen.

Natürlich würde dies nicht in JPEG funktionieren. Es gibt keine Daten außerhalb des rechten Bereichs des Histogramms. Anders als bei RAW kommen die Daten auf magische Weise in das Histogramm zurück. Warum? Reserviert die Kamera einen Bereich des Histogramms für den Fall, dass ich mich irre? Wenn ja, bedeutet dies nicht, dass ein gewisser Spielraum verloren geht, wenn ich richtig fotografiere (perfekt belichtet)?

Warum ist dies nur für Überbelichtung verfügbar? Aber keine Unterbelichtung? Ich glaube nicht, dass ich in der Lage sein werde, Details aus schwarzen Bereichen herauszuholen.

Dies ist einer der Vorteile von Rohaufnahmen.

Sie können keine Glanzlicht- oder Schattendetails aus einem JPEG-Bild wiederherstellen, da es 8 Bit Farbtiefe pro Farbkomponente ^{1 aufweist} und so zugeordnet ist, dass der niedrigste Pixelwert als "Schwarz" und der höchste als "Weiß" interpretiert wird. Es gibt einfach nichts unter Schwarz oder über Weiß. Die Macher von JPEG taten dies, weil 8 Bit / s für den Menschen ausreichend sind, um ein korrekt belichtetes Vollfarbenbild wahrzunehmen. ² Das menschliche Auge hat einen größeren Dynamikbereich als JPEG zulässt, kann jedoch nicht immer den vollen Bereich sehen. ³

Die meisten RAW-fähigen Kameras sind in der Lage, mindestens 10 Bit / s aufzunehmen. 12 bpc + sind weit verbreitet und 14 bpc + sind mit den besten Sensoren möglich. Der Trick ist, wie man diesen zusätzlichen Dynamikbereich nutzt? Es gibt mehrere Designräume, in denen eine Lösung gefunden werden kann:

• Full Range Capture und Anzeige

  Der Belichtungsmesser der Kamera könnte versuchen, so viel Dynamikumfang wie physikalisch möglich zu erfassen, und es könnte versucht werden, alles auf dem kleinen Bildschirm auf der Rückseite der Kamera anzuzeigen. Ihre Rohverarbeitungssoftware könnte ebenfalls versuchen, Ihnen den gesamten Dynamikbereich in der Bilddatei auf dem Bildschirm anzuzeigen. Beim Speichern einer JPEG-Datei könnte die Kamera diesen vollen Dynamikbereich auf offensichtliche Weise abbilden und die niedrigstwertigen Bits vom Sensor effektiv verwerfen.

  Niemand macht das. ⁴

  Wenn Sie ein Bild von einem von hinten beleuchteten Busch bei Sonnenuntergang nehmen, die Kamera könnte versuchen , die schwarzen Ameisen im dunkelgrauen Schatten unter den dichten dunkelgrünen Blättern zu erfassen , während zur gleichen Zeit Sonnenflecken- Detail in der Sonnenscheibe zu erfassen.

  Kameras tun dies nicht, weil das resultierende Bild wie gestreifter Schlamm aussehen würde. Menschliche Augen haben nicht den dynamischen Bereich, um die Ameisen und die Sonnenflecken gleichzeitig zu sehen, so dass das menschliche Gehirn nicht erwartet, solche Dinge zu sehen. ⁵ Wir haben keine Displaytechnologie, die gut genug ist, um ein physikalisch korrektes Bild zu reproduzieren. ⁶

• Scheibe aus der Mitte

  Stattdessen könnte die Kamera einfach ihre Vorstellung von "korrekter" Belichtung genau in der Mitte des Bereichs platzieren und das 8-Bit-JPEG und die Bildschirmvorschau aus der Mitte des Bereichs extrahieren. Wenn Ihre Kamera über einen 12-Bit-Sensor verfügt, kann dies effektiv zu einem Einstellbereich von ± 2 Stufen der Belichtung führen, da jeder 1-Bit-Satz fotografisch in 1 Stufe übersetzt wird.

  Ich denke nicht, dass dies ein ganz schlechter Weg ist, aber es würde nicht die angenehmsten Bilder liefern. Kamerafirmen, die dies taten, würden nicht viele Kameras verkaufen.

• Schwarzpunkt und Gammakurve

  Ein viel besserer Plan ist es, eine Helligkeitsstufe im Bild auszuwählen , um Schwarz ⁷ aufzurufen, und dann eine Gammakurve zu wählen, um die rohen Sensordaten in diesen Bereich von 8 bpc neu abzubilden.

  Bei dieser Methode können die Kamera und die Rohverarbeitungssoftware festlegen, dass einige der Rohdaten außerhalb des zugeordneten Bereichs bleiben, sodass die Rohbilddatei Schwarzweiß und Weißweiß codiert. Dies ist die Region, aus der Sie ziehen, wenn Ihre Rohbearbeitungssoftware Glanzlichter oder Schattendetails wiederherstellt.

Es gibt keine universelle Autorität, die vorschreibt, welche Methode anzuwenden ist, und selbst wenn dies der Fall wäre, gibt es zahlreiche Variationen in der vorhandenen Technologie und noch viel mehr Raum für weitere Variationen. Beispielsweise verwenden verlustbehaftete DNGs einen 8- Bit- Farbraum. Da die eingegebenen Bilddaten jedoch nichtlinear auf Ausgabewerte abgebildet werden, haben Sie immer noch etwas Dynamikbereich, mit dem Sie außerhalb des normalerweise sichtbaren Anzeigebereichs arbeiten können.

Fußnoten:

1. 8 bpc wird auch als "24-Bit" bezeichnet, wenn alle drei für die Farbdarstellung erforderlichen Kanäle zusammen betrachtet werden sollen.

2. In jedem Moment hat das menschliche Auge einen geringeren Dynamikumfang als ab 8 bpc. Der einzige Grund, warum wir auch so viele Bits pro Kanal verwenden, ist, dass Computer wie Digitalanzeigen gerne mit Daten in 8-Bit-Blöcken arbeiten. Jeder Wert, den eine JPEG-Variante mit 7 oder 9 Bit / s haben könnte, wird durch jahrzehntelange historische Trägheit ausgelöscht, die uns dazu zwingt, bei 8 zu bleiben.

3. Wenn Ihre Augen ständig ihren vollen Dynamikbereich nutzen könnten, müssten Sie nicht eine Weile blinzeln, wenn Sie mittags von einem schwach beleuchteten Haus nach draußen gehen oder wenn Sie das Nachttischlicht einschalten, wenn Sie im Dunkeln aufwachen.

4. Ich habe keinen Zweifel, dass dies mehrmals in Forschungslabors versucht wurde. Ich wäre sogar nicht überrascht, wenn ich erfahren würde, dass dafür Software öffentlich verfügbar gemacht wurde. Wenn ich genau richtig sein wollte, musste ich diesen Satz in etwas weniger Druckvolles umschreiben: "Niemand hat kommerziell erfolgreich Software oder Hardware hergestellt, die Bilder mit dieser Methode präsentiert."

5. Dies ist einer der Gründe, warum es schwierig ist, eine gute HDR zu erstellen .

6. Und wenn wir eine solche Technologie hätten, könnten Sie auf dem reproduzierten Bild nicht mehr in die Sonne blicken als während der Aufnahme.

7. Oder weiß, wenn Sie es vorziehen. Es ist wirklich egal. Sie können die Mathematik so oder so arbeiten.

Das von Ihrer Kamera angezeigte Histogramm basiert auf der JPEG-Vorschau in der Kamera, die beim Speichern einer RAW-Datei generiert wird. In der Vorschau der Daten ist gegangen und nicht wiederherstellbar . Die Informationen befinden sich jedoch immer noch in der RAW-Datei.

Die meisten Kameras verwenden 12 bis 14 Bit pro Farbkanal, der JPEG-Standard erlaubt jedoch nur 8 Bit pro Kanal. Wenn Sie Ihre RAW-Datei auf Ihrem Computer anzeigen, ist die Anzeige dort ebenfalls auf 8 Bit pro Farbkanal beschränkt. Auf Ihrem Computer geschieht dasselbe wie auf dem Vorschaubildschirm der Kamera und im Histogramm. Durch Ändern der Belichtung in der Nachbearbeitung ändern Sie, welche acht der 12-14 Bits pro Farbkanal tatsächlich auf dem Monitor angezeigt werden. Durch Anpassen der Tonkurven können Sie sogar einen größeren Teil dieses Dynamikbereichs auf nur 8 Bit komprimieren.

Der dynamische Bereich ist der Unterschied zwischen dem dunkelsten und dem hellsten Teil eines Bildes. JPEGs müssen jede Farbe mit 8 Informationsbits darstellen, wobei Raw mehr Bits (also mehr mögliche Werte) verwenden kann.

Es gibt zwei Möglichkeiten, wie die Kamera den Unterschied in der Bittiefe auflösen kann. Entweder kann es eine kleinere Variation für jeden Wert darstellen (kleinere Schritte) oder es kann einen größeren Dynamikbereich darstellen. Es könnte auch eine Kombination dazwischen sein.

Bei Kameras mit einem großen Dynamikbereich für den Sensor wird das JPEG normalerweise nur um einen Teil des Dynamikbereichs fokussiert, um weiche Verläufe mit einer begrenzten Anzahl von möglichen Werten zu erzielen. Die RAW-Datei deckt jedoch den gesamten Dynamikbereich des Sensors ab und kann somit Informationen speichern, die ansonsten außerhalb des Bereichs für das JPEG liegen (da dieser den maximalen 8-Bit-Wert überschreitet).

Durch diesen zusätzlichen Headroom in der RAW-Datei können Sie die Punkte nach unten in den Bereich verschieben, der durch ein JPEG ausgedrückt werden kann, das Sie später mit einem RAW-Dienstprogramm manuell erstellen.

Endeffekt? Sie möchten den gesamten Dynamikumfang Ihrer Kamera nutzen, der sogar den durch die Breite des JPEG-angepassten Histogrammrahmens Ihrer A99 vorgeschlagenen Wert übersteigt.

Hier ist ein Tutorial bei UglyHedgehog, das genau dieses Problem anspricht.

http://www.uglyhedgehog.com/t-372364-1.html