Blendenstufen und deren Auflösung

Um dies noch besser verstehen zu können, macht es vielleicht Sinn zwei Begriffe explizit zu klären:

Unter einer Blendenstufe versteht man (je nach Richtung) die Halbierung oder Verdoppelung des einfallenden Lichts durch die Blende. Ein Bildbereich, der sich von einem anderen um eine Blendenstufe unterscheidet, ist also doppelt oder halb so hell.

Unter der Blendenstufen-Auflösung verstehen wir die maximal mögliche Anzahl der Helligkeitsausprägungen innerhalb einer Blendenstufe. Salopp gesagt, wie viele unterschiedliche Helligkeitswerte man innerhalb einer Blendenstufe speichern kann.

Bei linearer Aufzeichnung gilt dann: Je heller eine Blendenstufe, desto höher ist ihre Blendenstufen-Auflösung. Sie kann also viel mehr Helligkeitsunterschiede innerhalb einer Blendenstufe “fassen”, je heller die Blendenstufe ist.

Bei einer idealen Log-Kurve gilt dagegen: Jede Blendenstufe besitzt die gleiche Blendenstufen-Auflösung. Egal ob die Blendenstufe in den Schatten, Mitten oder Lichtern sitzt. In jeder Blendenstufe kann die gleiche Anzahl an Helligkeitsunterschieden gespeichert werden.

An dieser Stelle lässt sich jetzt auch gut darlegen, warum 8 Bit Log ab einer gewissen Sensordynamik zum Problem wird. Nehmen wir an, der Sensor kann 15 Blendenstufen liefern und wir haben aufgrund von 8 Bit nur 256 mögliche Werte, um diese Daten zu speichern, dann können in einer Blendenstufe “nur” 17 (256/15) Helligkeitsunterschiede gespeichert werden. In realen Log-Profilen können aufgrund von typischen Codec-Schwächen in den dunklen Bereichen meistens sogar erst Werte über 16 oder 32 genutzt werden, was die Blendenstufen-Auflösung in 8 Bit auf ca. 16 drückt. Dies ist schon knapp an der Grenze zu sichtbarem Banding/Posterisation (= Treppenbildung in eigentlich weichen Helligkeitsverläufen). Zum Vergleich: In 10 Bit hat man bei ansonsten gleichen Rahmenbedingungen (15 Stops/LUT startet bei 128) schon eine viermal höhere Blendenstufen-Auflösung (ca. 64 Helligkeitswerte pro Blendenstufe). Für alle, die an dieser Stelle ausgestiegen sind, hier noch mal das wichtigste...

...zusammengefasst:

Im Vergleich zur REC709 wird das Bild bei Log nicht für das Auge geschönt gespeichert, sondern das Gegenteil ist das Ziel: Es soll ein möglichst breites Spektrum der vorliegenden Sensordaten für eine Nachbearbeitung erhalten bleiben. Und zwar sowohl in den Schatten als auch in den Mitten und den Lichtern. Erst in der Nachbearbeitung entscheidet sich, wie man den Kontrast, die Dynamik und die Farbinformationen der Log-Aufnahme für das finale Mastering nutzt. Ein "Log-Bild" sieht immer blass und farblos aus, weil die Informationen erst aus dem Material "entwickelt" werden müssen. Für die Korrektur in ein ansehnliches Bild nutzt man übrigens dann zugehörige LUTs (Look-up Tables). Das sind in diesem Fall invertierte Log-Kurven, welche die gepeicherten Log-Werte für die ansehenliche Wiedergabe auf einem Display zurückwandeln. (Mehr zu LUTs müssen wir in einen Nachfolgeartikel verschieben).

Soll das Material dagegen direkt nach der Aufnahme ohne weitere Korrektur gleich auf jedem Display gut aussehen, dann fasst man die Sensordaten logischerweise bereits in der Kamera so zusammen, dass auf einem (8 Bit-)Display ein möglichst sehenswertes Bild entsteht. Diese “Zusammenfassung” regelt aktuell die REC709-Norm und eine zugehörig definierte Gammakurve. Hierbei werden dunkle Bereiche des Bildes stark zusammenfasst und bekommen entsprechend wenig mögliche Werte von den 256 möglichen Plätzen. Die Mitten bekommen dagegen relativ viele Helligkeitsabstufungen der 256 Werte zugewiesen. Zu helle Sensorwerte werden dagegen wieder relativ schnell komplett weiß, bekommen also schon früh den maximalen Wert von 255. Ob eine Blendenstufe viele oder wenige der knappen 256 Werte zugewiesen bekommt wird hier also nach optischen Präferenzen festgelegt.