Ist 14-Bit-RAW besser als 12-Bit-RAW?

Ein normales JPEG-Bild hat nur 8 Bits, um Informationen über den Farbton jedes Pixels zu speichern. Beim Speichern des Bildes im RAW-Format (z. B. DNG) können wir den Ton mit mehr Bits pro Pixel speichern, was uns eine größere Bandbreite und mehr Optionen für die Verarbeitung auf dem Computer bietet.

Meine aktuelle Kamera kann Bilder als 12-Bit-DNG aufzeichnen, und ich verwende normalerweise RAW. Mir ist aufgefallen, dass neuere Modelle von DSLRs 14 Bit pro Pixel speichern können. Für mich sieht es nach einem großen Vorteil aus, diese 2 Bits mehr zu bekommen, aber ist es in Wirklichkeit ein großer Unterschied? Würde ich den Unterschied in der Nachbearbeitung sehen? Würde der Unterschied eher in den dunklen (unterbelichteten) oder hellen (überbelichteten) Teilen des Bildes liegen?

Kleine, aber wichtige Korrektur: JPEGs speichern 8 Bits pro Kanal und Pixel: 8 Bits Rot, 8 Bits Grün, 8 Bits Blau, insgesamt 24 Bits. Ebenso speichert RAW 12/14 Bits pro Kanal und Pixel: 36/42 Bits pro Pixel insgesamt. 8 Bit pro Pixel sind das, was Sie mit dem GIF-Format (oder einem 8-Bit-PNG) erhalten: eine maximale Palette von 256 Farben, die für Fotos nicht gut ist.
+1 zur Korrektur, aber beachten Sie, dass die Rohdatei wirklich nur diese Anzahl von Bits pro Pixel speichert, wobei jedes Pixel – jede Fotoseite – auf eine bestimmte Farbe gefiltert wird. Die Konvertierung von RAW beinhaltet Demosaicing, bei dem vollfarbige Informationen geschickt von den Nachbarn extrapoliert werden. RAW speichert also nicht wirklich 36/42 Bit pro Pixel. (Unter der Annahme eines Standard-Bayer- oder ähnlichen Farbfilter-Arrays, wie es für alle Foveon-Kameras von Sigma üblich ist.)
@MarkWhitaker - weitere Korrektur (noch kleiner ;-): RAW (in den meisten Kameras) speichert 12/14 Bit pro Pixel einer der 3 Primärfarben. Die anderen beiden Farben werden in der Nachbearbeitung durch Demosaicing nach Bayer (oder einem anderen Muster) hinzugefügt. Eine Ausnahme bilden Sensoren vom Typ Foveon, bei denen 3 Farben pro Pixel vom Sensor erfasst werden.
Die meisten JPEG-Bilder speichern das Bild im YCC- Format ( en.wikipedia.org/wiki/YCbCr ). Die Anzahl der Bits für jeden Kanal (Luminanz, Delta-Blau, Delta-Rot) wird bestimmt, wenn das Bild komprimiert wird. Das Rendern des Bildes erfolgt normalerweise in RGB888, was zu einem kleinen zusätzlichen Informationsverlust (mehr als der Komprimierung) führt. Es gibt auch CMYK- und YCCK-JPEGs, obwohl sie seltener sind, und es gibt „12-Bit“-JPEGs, die in RGB[12][12][12] statt RGB[8][8][8] gerendert werden.

Antworten (3)

Es macht einen messbaren Unterschied , erzählt aber nicht die ganze Geschichte. Der Portrait-Score von DxOMark ist eine technische Bewertung der Ausgabe verschiedener Kameras, insbesondere in Bezug auf die Farbtiefe, die sie sorgfältig als „ Korrelation “ mit der Farbempfindlichkeit beschreiben, die die tatsächliche Farbnuance ist.

Wenn Sie sich die Ergebnisse dieser Metrik ansehen , können Sie sehen, dass die bestbewerteten Kameras 16 Bit pro Pixel haben, gefolgt von denen mit 14 Bit pro Pixel. Die teuren Mittelformat-Digitalrückteile erzielen DxOMark-Werte von etwa 24-26, gefolgt von den besten Spiegelreflexkameras mit einer Reichweite von 23-25. Dann kommen die Kameras mit 12-Bit/Pixel als nächstes – ich denke, die obere ist 22-Punkt-etwas.

Beachten Sie jedoch, dass DxOMark einen Unterschied von 1 in diesem Score als "kaum wahrnehmbar" beschreibt. Das ist, wenn Sie kaum sehr sorgfältig bemerken. Für die meisten Menschen sind viel größere Unterschiede in der Punktzahl auch in realen Ergebnissen nicht erkennbar.

Die Auswirkungen auf die reale Welt und die endgültige Wahrnehmung sind ein Grund, warum es keine große Sache ist. Aber es gibt noch mehr! Wenn Sie die Liste weiter nach unten gehen, finden Sie ältere Kameras mit 14-Bit-Tiefe und niedrigeren Werten als neuere 12-Bit-Kameras. Diese Zahl allein erzählt also auch nicht die ganze technische Geschichte. Neuere Sensor- und Verarbeitungstechnologien verbessern die realen Ergebnisse auf andere Weise. Wenn Sie aktuelle Generationen vergleichen, ist mehr Tiefe besser, aber gehen Sie nicht davon aus, dass es alles ist.

Ob Sie dadurch mehr Platz in den Schatten oder in den Lichtern haben: Es ist nicht wirklich so, dass die Bits an beiden Enden hinzugefügt werden – stattdessen gibt es nur mehr Abstufung. Stellen Sie sich vor, eine Zeitung gibt Filmen ein bis vier Sterne, während eine andere eine Skala von 1 bis 10 verwendet. Eine "10" aus der zweiten Zeitung ist nicht unbedingt viel besser als eine Vier-Sterne-Bewertung aus der ersten, aber die zusätzlichen "Bits" ermöglichen mehr Nuancen. Das ist die gleiche Idee.

Diese Sensoren leiden immer noch unter einer harten Begrenzung der Glanzlichter , daher ist es wie immer bei Digital am besten, sie so zu belichten, dass diese erhalten bleiben, und Details aus dem Schatten zu ziehen: und ja, eine bessere Tiefe hilft bis zu einem gewissen Grad, wenn Sie nach- Verfahren zum Aufhellen dunkler Bereiche, da (theoretisch) mehr Nuancen zum Strecken vorhanden sind.

Es ist wichtig zu wissen, dass die 12 oder 14 Bit vom Sensor kommen, während JPEGs eine Gammakurve verwenden, die der menschlichen Wahrnehmung entspricht. Das ist nicht nur eine Möglichkeit für JPEG, Daten zu komprimieren – es muss eine Kurve angewendet werden, damit das Bild richtig aussieht. Da diese Kurve die Bits "quetscht", ist dies ein Teil des Grundes, warum der Wahrnehmungsunterschied geringer ist, als man erwarten könnte. (Aber diese linearen Daten in der ungekrümmten Form zu haben, ist Teil dessen, was RAW seine Flexibilität verleiht: Es ist einfach, eine andere Kurve zu wählen.)

Mein allgemeiner Punkt ist jedoch, dass ich nicht auf die zugrunde liegende Zahl schauen würde, um eine Entscheidung zwischen zwei Kameras zu treffen. Schauen Sie sich stattdessen die Endergebnisse an.


Eine weitere externe Referenz, die den gleichen Standpunkt vertritt, stammt aus dem Abschnitt der Website "Digital Photography Best Practices and Workflow" der American Society of Media Photographers über Sensoren :

Zum Zeitpunkt des Verfassens dieses Artikels [ nb 2009 oder früher ] zeigten keine 35-mm-DSLR-Kameras mit 14-Bit-Aufnahmefähigkeit eindeutig einen Bildqualitätsvorteil gegenüber 12-Bit-Aufnahmen .

Einige Hersteller von Mittelformatsensoren behaupten, einen Vorteil bei der 16-Bit-Erfassung zu haben. Wir haben jedoch noch nie eine Studie (außer der des Herstellers) gesehen, die zeigt, dass eine höhere Bittiefe allein auf der Grundlage einer 16-Bit-Erfassung zu einer höheren Bildqualität führt. Im Allgemeinen wäre der Unterschied zwischen 14-Bit- und 16-Bit-Erfassung nicht sichtbar (zumindest für Menschen), es sei denn, es würde eine sehr steile Tonwertkurve auf das Bild angewendet (in der Größenordnung von 6-7 Stufen).

(Hervorhebung hinzugefügt. Dank einer früheren Antwort von Aaron Hockley für den Hinweis.)

Gute Antwort! Ich denke, Sie sollten jedoch berücksichtigen, wie Bits auf Lichter, Mitteltöne und Schatten aufgeteilt werden. Sie haben erwähnt, dass "nicht an beiden Enden Bits hinzugefügt werden, sondern nur mehr Platz für Abstufungen vorhanden ist". Nach meinem Verständnis werden die Ebenen so zugewiesen, dass die Lichter stärker werden, gefolgt von Mitteltönen, gefolgt von Schatten und dann von Dunkelheit. Das Erhöhen der Bittiefe von 12 (4096 Stufen) auf 14 (16384 Stufen) SOLLTE einen Einfluss auf die Glanzlichter haben ... und einen signifikanten Einfluss auf den Glanzlicht-Roll-Off, wenn sie ihren Höhepunkt erreichen. Sie haben zusätzliche 12.288 diskrete Luminanzstufen über 12-Bit hinaus.
Unter der Annahme einer binären Verteilung der Pegel in den oberen Lichtern, Lichtern, Mitteltönen, Schattierungen und Schatten bei 12-Bit: 2048, 1024, 512, 256, 256. Für 14-Bit: 8192, 4096, 2048, 1024, 1024. ( Etwas gekünstelt, aber es demonstriert den Punkt.) Dieser Unterschied sollte in Lichtern sichtbar sein, insbesondere bei RAW (die meisten Raw-Tools wenden beim Importieren eine Tonkurve an) und zu einem glatteren, besser wiederherstellbaren Abfall führen, bevor die Lichter ausblasen.
@jrista – stellen Sie diesen Gedanken auf den Kopf. Das durchgebrannte Highlight-Problem ist ein unvermeidlicher Hard-Stop, der mit der Full-Well-Kapazität der Fotoseiten zu tun hat. Höhere Bittiefe bedeutet nicht größere Brunnen; es ist so, dass die Vertiefungen feiner abgetastet werden. Da die helleren Daten bereits mehr Bits haben, bringt das Hinzufügen von mehr Sampling dort nicht so viel, wie das Hinzufügen von mehr zu den weniger vertretenen dunklen Bereichen.
In Ihrem Beispiel ist der Übergang von 2048 zu 8192 4×, ebenso 256 zu 1024. Aber die oberste Ebene hatte bereits Tausende von Nuancen. Betrachten Sie noch weiter unten, wo man von 16 möglichen Stufen dunkler Farben auf 64 gehen könnte – das ist eine viel sinnvollere Änderung als von 4096 auf 16384, obwohl letzteres eindeutig mehr ist.
Die Idee von Exposure-to-the-right („ETTR“) besteht darin, Ihre gesamte Belichtung – oder zumindest die Grundtöne – aus diesen niedrigen Bereichen zu verschieben, in denen Sie sich darum kümmern müssen, sehr geringe Anzahlen von Photonen genau zu zählen. Wenn Sie mehr Werte in den niedrigen Bereichen haben, ist das weniger wichtig. (ETTR kann immer noch nützlich sein, aber ich denke, das Highlight-Problem ist bei den meisten praktischen Aufnahmen ein größeres Problem.)
Ich weiß, dass die durchgebrannten Glanzlichter ein großes Problem sind, aber ich denke, wenn Sie mehr Pegel zu dämpfen haben, ist es WENIGER ein Problem. Ich stimme Ihnen voll und ganz zu, dass mehr Bits im Schatten die Notwendigkeit einschränken, sich Gedanken über die Photonenzählung zu machen.

Mehr Bits bedeuten in der Regel nicht mehr Reichweite, sondern mehr Präzision. Das heißt, die Enden der Skalen, die schwärzesten Schwarzen und die weißesten Weißen, bleiben dort, wo sie sind (bei 0 und dem Maximalwert), aber die Anzahl der Werte zwischen ihnen wird mit mehr Bits größer.

Hier verfällt man schnell in schwindende Renditen, da so viel Präzision einfach nicht nötig ist und der Kamerasensor diese Präzision oft gar nicht auflösen kann.

Ja. :) Dies ist eine nette, viel prägnantere Art, dasselbe zu sagen wie meine Antwort. +1 und willkommen bei Stack Exchange!

Ich denke, es gibt einige Verwirrung in Bezug auf die Unterschiede zwischen 12- und 14-Bit-RAW, wenn es um die Auswirkungen auf den Dynamikbereich geht.

Mein Verständnis ist, dass das 14-Bit-RAW den Dynamikbereich nicht erweitert. Es erweitert weder die Lichter noch die Schatten. Es gibt Ihnen allmählichere Informationen zwischen den dunkelsten und hellsten Details, die der Sensor erfassen kann (es ist, als würden Sie viermal mehr Grauschattierungen erhalten). Ich bin mir ziemlich sicher, dass ich keinen Unterschied zwischen 12- oder 14-Bit-Rohbildern feststellen würde, die mit demselben Sensor aufgenommen wurden.

Schauen Sie sich nur zum Spaß diesen Farb-IQ-Test an, ich bin mir ziemlich sicher, dass er weniger als 12-Bit-Abstufung aufweist.

Dieser Farbschärfetest ist großartig! Es hat (wieder einmal) meinen Standpunkt (für mich selbst) zur Bedeutung eines guten Monitors bewiesen. Ich habe einen großartigen Dell U2410, der an einen HP-Laptop mit einem durchschnittlich hellen Bildschirm angeschlossen ist (True Color oder wie auch immer sie diese schreckliche Technologie nennen). Mein Browser ist auf dem Laptop-Desktop geöffnet und ich habe diesen Test zuerst auf diesem Monitor durchgeführt. Mit 40 habe ich eine Punktzahl von 12 bekommen, was überhaupt nicht schlecht ist. Dann beschloss ich, es noch einmal zu tun, diesmal auf dem Dell-Monitor. Meine Punktzahl mit einem guten Monitor ist jetzt eine perfekte 0!
Auf jeden Fall gehört es definitiv zur Definition eines Dynamikbereichs, mehr Zwischenfarbstufen zu haben. Grundsätzlich ist es das Verhältnis des Maximalwerts zur minimal messbaren Einheit.
... noch etwas - Sie sehen sich diesen Farbtest auf Ihrem Monitor an, der höchstwahrscheinlich im besten Fall 10-Bit ist, wobei Ihr Browser höchstwahrscheinlich nicht in der Lage ist, mehr als 8 oder 10 Bit selbst zu rendern, also ja, der Test ist kleiner als 12 Bit.
Ich bin mir nicht sicher, ob es für die Frage mehr als tangential relevant ist, aber dieser Test ist so interessant, dass er auf jeden Fall eine +1 von mir bekommt. :)