Wie finde ich den Dynamikbereich einer Szene (nicht des Kamerasensors) aus einem Foto?

[Nachstehend finden Sie einige Hinweise zum Lesen des Dynamikbereichs von Fotografien und nicht von Szenen aus Fotografien, was eine etwas andere Sache ist.]

Nein, das kannst du im Allgemeinen nicht. Ich werde eine Antwort auf der Grundlage von Filmabzügen geben, aber das Gleiche gilt auch anderswo.

Nehmen wir an, ich gebe Ihnen einen Abdruck. Sie verwenden ein Densitometer, um die Dichte verschiedener Bereiche des Drucks zu messen, und Sie erhalten eine Zahl für den Dynamikbereich.

Betrachten Sie nun zwei Dinge:

• Es gibt eine berühmte Maxime, die alle S/W-Drucker kennen – ein guter Druck sollte sowohl vollständiges Schwarz (die maximale Dichte, die das Papier erreichen kann) als auch vollständiges Weiß (die Dichte, die Sie durch die Entwicklung von unbelichtetem Papier erhalten) enthalten;
• Den Druck habe ich mit kontrastveränderlichem Papier gemacht.

Nun ist die berühmte Maxime zwar nicht sehr gut – es gibt viele schöne Fotografien, die nicht den vollen Dynamikumfang des Papiers ausnutzen – aber für jeden Druck, der damit hergestellt wird, erhalten Sie den gleichen Wert für den Dynamikumfang, der wird der dynamische Bereich des Papiers sein. Das sagt überhaupt nichts über den Dynamikumfang der Szene aus.

Selbst wenn Sie schlau sind und dieses Problem vermeiden, haben Sie immer noch das Problem, dass ich den Druck mit kontrastveränderlichem Papier gemacht habe, sodass Sie keine Ahnung haben, wie groß der Dynamikumfang des Negativs ist: Vielleicht habe ich ein sehr hartes Neg mit Grad 1 gedruckt , oder ein sehr weiches Negativ bei Note 4,5?

Oh, außerdem habe ich auch absichtlich die Lichtmenge angepasst, die in verschiedenen Bereichen des Drucks auf das Papier trifft, um Bereiche davon abzudunkeln und aufzuhellen. Und ich habe das vielleicht mit unterschiedlichen effektiven Kontrasten gemacht (also füge ich zum Beispiel oft etwas Vignettierung zu Drucken hinzu, um die Ränder des Rahmens mit einem viel geringeren Kontrast als dem interessanten Teil des Bildes abzudunkeln).

Ein Abzug, insbesondere ein guter Abzug, ist ein völlig unzuverlässiger Zeuge des Dynamikumfangs in der Originalszene. Und das gilt auch dann, wenn das Negative ein guter Zeuge ist, was es nicht ist.

Wie gesagt, diese Antwort basiert auf Film und Papier. Dasselbe gilt für die digitale Bilderzeugung, außer in weitaus höherem Maße.

Ein Hinweis zur Messung des Dynamikbereichs von Bildern , der (nach Kommentaren) meiner Meinung nach die Absicht der ursprünglichen Frage gewesen sein könnte. Sie können dies tun, aber Sie müssen vorsichtig sein.

Für physische Medien (Drucke, Filme) tun Sie dies mit einem sogenannten Densitometer . Bei digitalen Fotografien können Sie dies tun, indem Sie sich einfach die Pixelwerte ansehen und sie entsprechend übersetzen.

Sie müssen jedoch sehr vorsichtig sein, was dies bedeutet. Zum Beispiel wird ein Druck, der nach der Maxime „echtes Weiß, echtes Schwarz“ erstellt wurde, mit ziemlicher Sicherheit einen Dynamikumfang aufweisen, der genau dem des Papiers entspricht, wenn Sie ihn auf einfache Weise lesen. In ähnlicher Weise weisen viele digitale Bilder sowohl Lichter auf, die im Wesentlichen weiß sind (die Pixel haben alle ihre maximale Helligkeit oder sind sehr nahe daran), als auch Schatten, die im Wesentlichen schwarz sind (Pixel haben ihre minimale Helligkeit oder sind sehr nahe daran).

Ein Beispiel ist etwa so:

Dies ist kein besonders kontrastreiches Bild. Es hat jedoch Pixel, die absolut weiß sind, und Pixel, die absolut schwarz sind (beachten Sie, dass ich dies stark skaliert habe. Wenn Sie es sich also ansehen, erhalten Sie möglicherweise unterschiedliche Antworten). Das liegt daran, dass es spiegelnde Glanzlichter in den Wassertropfen gibt, die weiß sind, und es gibt wahrscheinlich echte schwarze Bereiche. Nun, ich interessiere mich für die schwarzen Bereiche, da dort wirklich Details verloren gegangen sind (absichtlich, um Hintergrunddetails zu verlieren, die mir egal waren), aber die Glanzlichter spielen wirklich keine Rolle.

Aber ein einfältiges Lesen des Dynamikbereichs dieses Bildes würde zeigen, dass es den größten Dynamikbereich hat, den es haben kann, und das ist einfach keine gute Darstellung dessen, was tatsächlich ein ziemlich kontrastarmes Bild ist: alle Bits die im Bild tatsächlich von Bedeutung sind, liegen in einem ziemlich kleinen Wertebereich.

Wenn Sie also etwas erhalten möchten, das etwas bedeutet, müssen Sie ein etwas intelligentes Urteil darüber fällen, welche Teile des Bildes Ihnen wichtig sind und welche Bereiche (z. B. Glanzlichter) nicht. Dies ist natürlich dasselbe, was Sie tun, wenn Sie eine reale Szene messen: Wenn ich mit einem Spotmeter (für LF-Fotografien) Messwerte von einer Szene nehme, nehme ich immer Messwerte von den Teilen der Szene, die mir wichtig sind: Ich werde Lesen Sie das Gesicht von jemandem, um zu bekommen, was ich in der Mitte des Bereichs sein möchte, und vielleicht ein bisschen schwarze Kleidung, um den Grund zu bekommen &c: Ich werde (zum Beispiel) nicht eine Messung von der Sonne nehmen, um das zu bekommen Spitzenklasse, da ich froh bin, dass die Sonne weit außerhalb dessen liegt, was der Film einfangen kann.

Nun, Sie müssen dasselbe für Fotos tun: Wenn Sie sie lesen, müssen Sie selbst mit einem Densitometer auf die gleiche Weise intelligente Urteile darüber fällen, was Sie sehen: Es hat keinen Sinn, nur zu sagen: „Oh, das gibt es Papierschwarz hier und Papierweiß hier“.

Tatsächlich habe ich kürzlich so etwas entdeckt: Ich habe Zugang zu einem sehr schicken S/W-Vergrößerungsgerät, das ein Densitometer enthält. Sie richten alles mit einem Negativ ein, nehmen dann Messwerte vom projizierten Bild vor und stellen dann sowohl die Belichtungszeit als auch die Qualität (Kontrast) für den Druck ein (Sie müssen es für das Papier kalibrieren, das Sie sind verwenden). Das ist cool ... außer dass Sie ziemlich oft ein Neg betrachten, von dem Sie aus Erfahrung wissen , dass es mit beispielsweise Grad 3 (also Neg mit mittlerem Kontrast) gedruckt werden muss, und es wird absolut bestimmt sein, dass es gedruckt werden soll Note 5 (sehr weich negativ). Und am Ende pissen Sie fünf Minuten lang mit dem Densitometer herum und lesen nur die Teile des Negativs, die Ihnen wichtig sind, bis es Ihnen die Antwort gibt, von der Sie wissen, dass es Ihnen überhaupt geben sollte.

Der Dynamikbereich für die Fotografie ist also eine etwas komplizierte Frage, die Nachdenken erfordert, um sie zu verstehen, da der Dynamikbereich, der Ihnen wichtig ist, oft nicht der Rohdynamikbereich des Bildes ist.

(Beachten Sie noch einmal: Ich habe mich hier auf Film und Papier konzentriert, weil ich das tue. Viele der gleichen Überlegungen gelten für digitale Bilder, obwohl sie technisch einfacher zu lesen sind.)

Nein, das ist in vielen Fällen nicht sinnvoll. Ich werde eine Antwort geben, die auf Digital basiert, nicht auf Druck, im Gegensatz zu der anderen Antwort.

Bedenken Sie Folgendes: Sie haben eine Szene, in der die maximale Helligkeit das 1.000.000-fache der minimalen Helligkeit beträgt. Keine Digitalkamera mit gängiger Technologie kann einen so großen Dynamikbereich ausdrücken.

Wenn die Weißen richtig belichtet sind, werden die dunklen Teile vom Sensor auf Null angenähert. Sie haben also Pixel mit dem Wert 0 und Pixel mit dem Wert 16383 (bei 14-Bit-Dynamikbereich).

Jetzt können Sie nicht durch Null dividieren, also ist 16383/0 undefiniert. Keine Möglichkeit, den Dynamikbereich der Szene zu bestimmen.

Dies ist nur möglich, wenn der Dynamikbereich der Szene innerhalb der Grenzen der Kamera liegt. Wenn also die maximale Helligkeit das 8192-fache der minimalen Helligkeit beträgt, erhalten Sie in der Datei mindestens 2 und höchstens 16383. Dann ist 16383/2 = 8191,5, wirklich ziemlich genau.

Sie können den Dynamikbereich der Szene nur bestimmen, wenn er innerhalb der Grenzen der Kamera liegt. Andernfalls verliert die Kamera Informationen.

Außerdem würde ich sagen, dass 90 % der Fotos mindestens 1 vollständig dunkles Pixel haben. Was meinst du mit Dynamikbereich? Ist es die 99%-Perzentil-Helligkeit dividiert durch die 1%-Perzentil-Helligkeit, oder vergleichen Sie das einzelne hellste Pixel mit dem einzelnen dunkelsten Pixel? Sie müssen das definieren, um den Dynamikbereich tatsächlich zu berechnen.

Kurzum: Nein . Es sei denn, Sie befinden sich in einer kontrollierten, laborähnlichen Umgebung und haben eine roboterähnliche Wiederholbarkeit. (Nicht zuletzt kann der fotografische Prozess ziemlich konsistent sein.)

Ein fotografischer Druck ist eine Darstellung des Luminanzbereichs der Szene unter Verwendung eines Dichtebereichs. Ich vermeide "dynamisch" vorerst.

Sie ist das Ergebnis variabler und nichtlinearer Prozesse. Einer von ihnen wird als Gamma bezeichnet, ein "Kontrast"-Verhältnis eines Originals gegenüber der Aufzeichnung.

Sie möchten vom Druckdichtebereich zum Filmdichtebereich durch zwei Gammaänderungen (eine Art Komprimierung) arbeiten, um eine intelligente Aussage über den Luminanzbereich der Originalszene im Moment der Aufnahme der Szene zu machen.

Dazu müssten Sie wissen, welche Komprimierungsgrade in jedem Schritt des Prozesses aufgetreten sind.

Was Sie tun möchten, würde ohne diese Tatsache Sinn machen: Eine Filmaufzeichnung (Photonenenergie) kann nicht ohne Verarbeitung (chemische Energie) bestimmt werden, die eine Variable einführt.

Das Zone™-System macht sich diese Kompression zunutze. Man zeichnet den Luminanzbereich der Originalszene (1:100.000) auf und platziert die Belichtung an einem Punkt (Zone III), wo die Bearbeitung der Verarbeitung ein Negativ mit einem gewünschten Dichtebereich (0,03–2,5) erzeugt. Dies wird wiederum verwendet, um einen Druck (0,03-1,8) durch dieselbe Überlegung und Methode zu erzeugen.

Hat das Sinn gemacht?