#1

1 LW unter 64 (Lo 1) = ETTR (Automatisches ETTR mit Kameraeinstellung)

in Hardware 15.05.2017 13:28
von Kurt | 2.961 Beiträge

Hallo
Will man in den Genuss von etwas weniger Rauschen kommen und steht genügend Licht zur Verfügung, kann man eine ISO Empfindlichkeit wählen,
die unter der Grundempfindlichkeit der Kamera liegt, Nikon nennt diese Stufen, Lo 0.3, Lo 0.7 und Lo 1.

Wie ich fest stellen konnte interessieren sich nur wenige Fotografen für diese Einstellungen.
Nikon bietet diese Empfindlichkeitseinstellung bei den neueren digitalen Kameras (DSLR) in drei Schritten bei der ISO-Empfindlichkeit an.
Bei der D810 als, "0.3 LW unter 64" (Lo 0.3), "0.7 LW unter 64" (Lo 0.7) und "1 LW unter 64" (Lo 1).
Diese Einstellungen entsprechen einem echten ETTR.
Da ETTR oft nicht korrekt angewendet wird, ist kein Erfolg sichtbar. Will man ETTR erfolgreich einsetzten, dann funktioniert es nur bei Einstellung der Grundempfindlichkeit,
bei der Nikon D810 beträgt sie 64 ISO.
Allgemein sind Fotografen eher an einer höheren Lichtempfindlichkeit (höhere ISO) interessiert und nicht an einer tieferen.
ETTR (Expose To The Right), das Belichten nach Rechts reduziert das Rauschen im Bild und erhöht die Anzahl der Tonwerte, Tonwertabrisse treten weniger schnell auf, dies ist auch bei Focus Stacking vorteilhaft.

Eine Kamera besitzt eine Grundempfindlichkeit, bei der Nikon D810 beträgt sie ISO 64.
Wird nun eine höhere Empfindlichkeit gewählt, weil weniger Licht auf den Sensor trifft, dann wird das Signal des Sensors entsprechend verstärkt.
Das Rauschen steigt, weil beim Sensor der Rauschabstand zwischen der Stärke des Rausch- und Nutzsignal kleiner ist und diese analogen Signale Verstärkt werden müssen.
Jede analoge Verstärkung fügt zusätzlich Rauschen hinzu. Anschliessend wird dieses Signal digitalisiert und die Werte in der Bilddatei abgespeichert.

Zurück zum Beispiel, wenn die Einstellung "1 LW unter 64" (Lo 1) an der Nikon D810 gewählt wird.
Bei gleichem Licht, zeigt die Belichtungsmessung einen um eine Blende tieferen Wert an und das aufgezeichnete Bild wird um einen Blendenwert dunkler angezeigt.
Zur richtigen Belichtung erhöht man deshalb die Lichtmenge um eine Blende, indem doppelt so helles Licht gesetzt wird, doppelt so lang belichtet wird, oder die Blende wird um einen Blendenwert geöffnet.
Bei genauer Betrachtung des Bildes mit "1 LW unter 64" (Lo 1) fällt auf, dass das Rauschen sichtbar geringer ist, wie bei der Einstellung ISO 64.
Dies ist sowohl beim Speichern im JPG, wie auch beim RAW Format der Fall.

Was macht die Kamera nun genau wenn beim RAW Format die Einstellung "1 LW unter 64" (Lo 1) gewählt wird.
Die Kamera hat nicht die Möglichkeit vor dem Sensor, das um eine Blende helle Licht zu dämpfen.
Deshalb gelangt das hellere Licht ungehindert auf den Sensor und es werden entsprechend höhere Spannungen abgegeben.
Die analoge Spannung wird genau gleich wie bei der Einstellung mit ISO 64, weder verstärkt noch gedämpft digitalisiert, also 1:1 in der RAW (NEF) Datei als entsprechend höhere Zahlenwerte abgespeichert.
Das RAW (NEF) Dateiformat besitzt im Bereich seiner möglichen Zahlenwerte nach oben genügend Platz, um sogar Zahlenwerte die bis zu 2.5 Blenden heller sind wie bei ISO 64 abzuspeichern.
Wird diese RAW (NEF) Datei, die in ihrem Header die Information besitzt, dass sie mit der Einstellung "1 LW unter 64" (Lo 1) aufgenommen wurde, angezeigt oder in eine TIF oder JPG Datei entwickelt,
dann werden dabei ihre um eine Blende höheren Zahlenwerte automatisch mit dem halben Zahlenwert angezeigt oder Entwickelt, also eine Blende dunkler.
Die um eine Blende höheren Zahlenwerte werden halbiert, somit wird die Helligkeit um eine Blende reduziert und so ebenfalls das Rauschen um eine Blende geringer.
Der Blendenabstand zwischen dem hellsten Wert im Bild und dem Wert des Rauschens, wird somit um eine Blende grösser.


Nur spezielle RAW Programme wie z.B. RawDigger zeigen die genauen Zahlenwerte und das RAW Histogramm an.
Selbst PhotoShop zeigt nur die automatisch umgewandelten JPG Werte und das JPG-Histogramm an, was in diesem Falle nicht dienlich ist.
Erstellt wird eine Belichtungsreihe, bei welcher bei gleichem Licht nur die ISO Einstellung verändert wird, z.B. ISO 250, ISO 125, ISO 64 und "1 LW unter 64" (Lo 1).
Die Helligkeit des Lichtes wählt man so, dass es bei Einstellung ISO 250, eine gute Belichtung ergibt.
Bei der Betrachtung der Bilderreihe erkennt man, auch bei der Betrachtung der RAW (NEF) Bilder, dass von Bild zu Bild ein Helligkeitsunterschied von einer Blende besteht.
Bei der Betrachtung der Bilder und des echten RAW Histogrammes mit RawDigger zeigt sich, dass auch hier zwischen dem Bild mit ISO 250, ISO 125, ISO 64 dieser Unterschied von einer Blende besteht,
doch die Bilder mit ISO 64 und "1 LW unter 64" (Lo 1) zeigen keinen Unterschied, lediglich wird beim "1 LW unter 64" (Lo 1) ein ISO Wert von 31 angezeigt.
Dies zeigt, dass beim Fotografieren mit "1 LW unter 64" (Lo 1) und entsprechender Erhöhung der Beleuchtungsstärke, die Kameras automatisch nach ETTR,
der Sensor um eine Blende heller belichtet und entsprechend aufgezeichnet wird und bei der Entwicklung automatisch das Bild um eine Blende zurück genommen wird und so Bilder entstehen die betreffend Rauschen, einem Bild mit ISO 32 (31) entsprechen.
Oft wird bemängelt, dass die Belichtung nach ETTR einen höheren Kontrast ergibt, so steht es z:B. auch im Handbuch der Nikon D810 auf Seite 110 bei "Lo 0.3 bis Lo 1":
Der Kontrast ist etwas höher als normal.
Kommt die Kamera im Bereich ihrer unterschiedlichen Empfindlichkeitswerten (ISO Stufen) zum Einsatz, entspricht der gespeicherte Zahlenwert linear der Helligkeit des Lichtes, das auf den Sensor auftrifft.
Doppelte Lichtmenge ergibt doppelten Zahlenwert. Dieses lineare Verhalten besteht bei ISO Einstellungen unter der Grundempfindlichkeit nicht mehr exakt,
der Sensor kommt in den Bereich seiner Sättigung und bei einer Lichtsteigerung um eine Blende wird nicht mehr die doppelte Spannung abgegeben und mit einem doppelt so hohen Zahlenwert abgespeichert.
Die Spannungserhöhung und der abgespeicherte Wert entspricht weniger, wie eine Blende.
Die gespeicherten Lichtwerte sind somit komprimiert und es besteht kein linearer Zusammenhang zwischen der Helligkeit und dem Speicherwert.
Um in der Audio Technik eine Übersteuerung zu vermeiden, geht man ähnlich vor, die lautesten Töne werden mit einem Kompressor in ihrer Signalstärke etwas abgeschwächt.
Wird dies fachgerecht angewendet, ist diese Komprimierung nicht hörbar. Jede professionelle Sprach und Musikaufnahme wird in dieser Art komprimiert, dies auch um das Rauschen zu mindern!
In der fotografischen Technik betrifft es die hellsten Bereiche, wie z.B. die Spitzlichter.
Dass die Tonwertabstufungen in diesem, hellsten Bereich nicht mehr originalgetreu sind, fällt selten bis gar nicht auf, jedoch ist die Abnahme des Rauschen, gut erkennbar.

Betrachtet man den Bereich der dunkleren Tonwerte, dann werden all diese um eine Blende heller vom Sensorchip aufgenommen
und entsprechend wird der Umfang einer Blende mit der doppelten Anzahl von Zahlenwerten abgespeichert, somit besitzt das ganze Bild doppelt so viele Tonwerte, wie wenn mit einer Blende dunkler aufgezeichnet wird.
Dies ist vor allem vorteilhaft, wenn die Bilddatei stark bearbeitet wird, wie dies bei Focus Stacking oft der Fall ist.

Ein Fotograf kommt mit der Situation zurecht, dass bei höherer ISO Zahl wie bei der Grundempfindlichkeit, sich die Bildeigenschaften etwas ändern,
er wird somit auch mit der Situation zurecht kommen, wenn sich das Bild bei "1 LW unter 64" (Lo 1) etwas von einem Bild mit ISO 64 unterscheidet.

Vor allem, wenn eine bestimmte Blende betreffend Schärfentiefe oder Auflösung gefordert ist und genügend Licht zur Verfügung steht, z.B. im Studio mit Kunstlicht (Blitz),
ist die Belichtung mit der Einstellung "1 LW unter 64" (Lo 1) vorteilhaft und praktisch.


Eine weitere Steigerung der Belichtung nach ETTR um 2 Blenden heller, die aber nicht mehr automatisch in der Kamera erfolgt, ist minim aufwendiger, reduziert das Rauschen noch einmal.
Es kann allerdings je nach Objekt problematisch werden, eine kritische Beurteilung des Bildes ist dringend nötig.
Auch hier erhöhen sich noch einmal unterhalb der hellsten Blenden die Tonwertabstufungen.
Wird ein 14Bit RAW Bild in das 16Bit TIF Format umgewandelt, dann besitzt das 16Bit TIF Format mehr Platz für Tonwertstufen wie es vom 14Bit RAW Format benötigt wird.

Zu beachten ist, dass bei der Entwicklung vom RAW Format in das TIF Format, der Bereich der hellsten Blenden (ca. 2.5) des RAW Formates,
der ganze Bereich als maximaler Wert in der TIF Datei abgespeichert wird, somit ausgefressen und überbelichtet.
Es ist deshalb nötig, dass bei der Entwicklung die Belichtung entsprechend der "Überbelichtung" zurück genommen wird.
Da der Rauschabstand gleich gross bleibt, wird auch das Rauschsignal noch einmal kleiner.


Essenziell ist die Feststellung, dass mit den meisten DSLR eine automatische Belichtung nach ETTR mit bis zu einer Blende möglich ist,
dies mit den Einstellungen von 1/3 bis 1 LW unter Grundempfindlichkeit (Lo 0.3 bis 1).

Zur Sicherheit:
Das hier beschriebene hat nichts mit der Möglichkeit der Belichtungskorrektur in der Kamera zu tun, denn diese bezieht sich nur auf die Belichtungsmessung!

Meine Messungen und Bildvergleiche fertigte ich mit den Kameras von Nikon an, die D500, D600 und D810 besitzen die Möglichkeit von Lo 0.3 bis 1.
Die Nikon D7100 besitzt keine Möglichkeit der Einstellung von Lo 0.3 bis 1.
Es ist mir von anderen Herstellern wie Nikon nicht bekannt, ob die Kameras die selbe Möglichkeit bieten.
Eigene Messungen und Vergleichsaufnahmen sind deshalb nötig.
Fragen und Meinungen sind willkommen.

Kurt


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Artefakte sind in der Fotografie keine eigentliche Art der Kunst, sondern Abbildungsmängel.
www.focus-stacking.com
www.focus-stacking.ch/Focus_Stacking_PDF.pdf
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#2

RE: 1 LW unter 64 (Lo 1) = ETTR (Automatisches ETTR mit Kameraeinstellung)

in Hardware 15.05.2017 13:49
von Sboernemeyer | 1.046 Beiträge

Hallo Kurt,
danke für die ausführliche Beschreibung.
Würde mich brennend interessieren ob und wie das bei meiner Sony a5000 und bei der a7RII möglich ist.
Sonnige Grüße aus Oberhausen
Sven


... ich wollt noch DANKE sagen ...

Fototechnik: SONY Alpha (a7R II Vollformat / Crop, a5000 CROP)
Setup: Vertikal, Linearschlitten mit Schrittweite von 0,0001mm, XY-Verstellung, Magnetkugeltisch mit Halterungen)
Beleuchtung: 8x LED-Segmentleuchte
Optiken: im wesentlichen ZEISS Luminare, CANON MacroPhotoLens
Relais/Tubuslinse: Raynox DCR250 (in Retrostellung)
Computer HW / SW: iMac 27 5k, HeliconFocus, Lightroom, Photoshop
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#3

RE: 1 LW unter 64 (Lo 1) = ETTR (Automatisches ETTR mit Kameraeinstellung)

in Hardware 15.05.2017 17:47
von Adalbert (gelöscht)
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Hallo Kurt,
war das nicht ursprünglich als ein elektronischer Graufilter gedacht?
Wenn das jetzt so gut funktioniert, dann sollte es doch gleich zu der niedrigsten Empfindlichkeitsstufe definiert werden oder spricht etwas dagegen?
OK, als Canoniker bin ich etwas neidisch :-)
Danke und Gruß,
ADi

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#4

RE: 1 LW unter 64 (Lo 1) = ETTR (Automatisches ETTR mit Kameraeinstellung)

in Hardware 15.05.2017 18:39
von Kurt | 2.961 Beiträge

Hallo Adi
"Doppelte Lichtmenge ergibt doppelten Zahlenwert. Dieses lineare Verhalten besteht bei ISO Einstellungen unter der Grundempfindlichkeit nicht mehr exakt,"

Da man DSLR Kameras auch als Messgeräte einsetzen kann, ist ein lineares Verhalten gefordert. Arbeitet der Sensorchip nicht mehr exakt linear, da er im Sättigungsbereich ist, müssen sich diese Empfindlichkeitseinstellungen von den linearen unterscheiden.
Für uns Stacker ist aber dieser, nicht messtechnisch absolut exakte Bereich auch verwendbar. So wie das Beispiel in der Audio Technik.

Kurt


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#5

RE: 1 LW unter 64 (Lo 1) = ETTR (Automatisches ETTR mit Kameraeinstellung)

in Hardware 17.05.2017 18:22
von Kurt | 2.961 Beiträge

Text durch mich gelöscht.

Kurt


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www.focus-stacking.ch/Focus_Stacking_PDF.pdf

zuletzt bearbeitet 19.05.2017 15:26 | nach oben springen

#6

RE: 1 LW unter 64 (Lo 1) = ETTR (Automatisches ETTR mit Kameraeinstellung)

in Hardware 19.05.2017 19:37
von Adalbert (gelöscht)
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Hallo Kurt,
upps, hier war ich zu langsam :-(
Hast Du neue Erkenntnisse gewonnen?
Eigentlich habe ich nur ein paar Fragen diesbezüglich gehabt.
Und zwar zu dem kontinuierlichen Spektrum und der günstigsten Frequenz für das ETTR (z.B. LED Blue Royal nah an der UV-Grenze).
Danke und Gruß,
ADi


zuletzt bearbeitet 19.05.2017 19:40 | nach oben springen

#7

RE: 1 LW unter 64 (Lo 1) = ETTR (Automatisches ETTR mit Kameraeinstellung)

in Hardware 19.05.2017 20:05
von Kurt | 2.961 Beiträge

Hallo Adi
Verzeih, dass ich meinen text gelöscht habe.
Aber so wie ich es formulirt habe, war es zum Teil ungenau und konnte falsch verstanden werden.
Was aber allgemein von Vorteil ist ....
Ich muss es bei unterschiedlichen Bedingungen verifizieren.

Kurt


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zuletzt bearbeitet 19.05.2017 20:06 | nach oben springen

#8

RE: 1 LW unter 64 (Lo 1) = ETTR (Automatisches ETTR mit Kameraeinstellung)

in Hardware 19.05.2017 20:08
von Adalbert (gelöscht)
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Hallo Kurt,
kein Problem :-)
An diesem Thema bin ich sehr interessiert und gespannt was noch kommt.
Danke und Gruß,
ADi

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