Technischer Hintergrund

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Technischer Hintergrund

Nach Erscheinen der 40D wurde schon bald vermutet, dass der HPM oder die Aufnahmeart "Tonwertpriorität" nichts anderes ist als Unterbelichtung um eine Blendenstufe und "pushen" der Sensordaten mit einer in den Lichtern sanfter verlaufenden Gradationskurve. Erzielt wird dies dadurch, dass der Ausleseverstärker vor der AD-Wandlung wie für ISO 100 eingestellt bleibt, dem Belichtungsmesser der Kamera aber eine Empfindlichkeit von ISO 200 vorgegaukelt wird. Daher sind die linearen Werte in der RAW-Datei bei der 450D/40D im HPM durchweg um eine Blendenstufe herabgesetzt und erreichen erst bei ca. +5 EV den Grenzwert, der sonst bei +4 EV auftritt (Clippinggrenze).

Dies erklärt auch, warum sich bei "Tonwertpriorität" keine geringere Empfindlichkeit als ISO 200 (Vorgabe für die Belichtungsmessung) einstellen läßt, denn bei angeblichen HPM ISO 100 müsste der Verstärker ja auf ISO 50 eingestellt werden, was die Hardware des Sensors aber nicht hergibt.

Das zweite Diagramm "Vergleich lineare/logarithmische RAW-Konvertierung" zeigt die sich ergebenden Gradationskurven bei Umsetzung in eine Bilddatei (8-Bit-RGB). Rechts noch einmal die linearen Kurven – rot und orange für die 450D, türkis und blau für die 40D. Sie fallen klar um eine Blendenstufe auseinander (im HP-Modus eine Stufe unterbelichtet). Daraus errechnet die Software (hier DPP von Canon) im Bereich der Schatten und Mitten fast deckungsgleiche Werte, die orange Kurve bleibt aber in den Lichtern (+3 bis +4 EV) deutlich unter der roten und setzt sich bis zur Clippinggrenze (255) bis +5 EV fort.

Man gewinnt also etwa eine Blendenstufe Überbelichtungs-Spielraum und eine (geringfügig) sanftere Durchzeichnung der Lichter. Allerdings geht in den Schatten auch etwa eine Blendenstufe an Dynamik verloren, da die Werte eher im Rauschen untergehen.

Mehr Bits für bessere Schatten

Der Belichtungsspielraum von Digitalkameras wird durch verschiedene Faktoren begrenzt. Die Werte, die sich aus einem elektronischen Sensor sinnvoll auslesen lassen, werden nach oben hin durch die Sättigung der Sensorelemente beschränkt. Weitere eintreffende Photonen können die gespeicherte Ladung nicht mehr erhöhen. Nach unten hin gehen die nach dem Löschen der gespeicherten Ladung vor dem Auslesen und nach der Belichtung zusätzlich gespeicherten Elektronen allmählich im Grundrauschen unter, das unter anderem durch thermische Einflüsse entsteht.

Ein weiterer Störfaktoren ist das Rauschen des Ausleseverstärkers selbst. Schließlich muss der nachgeschaltete A/D-Wandler (Analog zu Digital) auch in der Lage sein, die Spannungsdifferenz in klar unterscheidbare digitale Werte umzuwandeln. Auch der A/D-Wandler kann Rauschen hinzufügen, vor allem bei den kleinen Werten. Außerdem hat der A/D-Wandler nur einen begrenzten Werteraum (üblich 12 Bit, bei neueren Kameras wie den hier genannten 14 Bit), in dessen Abtastbereich die aus den Sensorelementen durch unterschiedliche Verstärkung (ISO-Empfindlichkeit) ausgelesenen Spannungen hineingeschoben werden.

In den Diagrammen drückt sich das dadurch aus, dass bei sehr geringen Belichtungswerten kaum noch unterscheidbare Zahlenwerte auftreten bzw. diese einfach 0 bleiben, und bei hohen Belichtungswerten eine bestimmte Grenze nicht überschritten wird, auch wenn die Belichtung weiter zunimmt. Da die linearen Werte von Belichtungsstufe zu Belichtungsstufe in den Schattenbereichen immer enger zusammenrücken, ist eine Erweiterung von 12 auf 14 Bit mit einem Gewinn von zwei Belichtungsstufen nach unten mit vergleichbarer Tonwerttrennung (Differenzierung von Schattierungen) verbunden – vorausgesetzt, das Rauschen des Sensors oder der Verstärker macht das nicht wieder zunichte. Und man kann diesen Gewinn auch nur nutzen, wenn man ein 16-Bit-Zielformat verwendet oder vor der Konvertierung nach JPEG oder einem sonstigen 8-Bit-Format beispielsweise eine Anhebung der Schatten vornimmt.