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Raw-Entwicklung: Rohkost für Feinschmecker (II)

Mit einem Raw-Konverter bestimmt man bei der Umsetzung der Sensordaten in ein wirkungsvolles Bild durch Auswahl des Tonwertbereiches und der Gradation, ob das Ergebnis möglichst natürlich oder künstlerisch verfremdet wirkt – der Spielraum ist gewaltig.

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Aus den vom Sensor erfassten Tonwerten muss der bildwichtige Tonwertumfang des Motivs von den Schatten bis zu den Lichtern herausgegriffen und so in ein RGB-Format umgesetzt werden, dass auf dem verwendeten Ausgabemedium (Monitor, Papierbild) die gewünschte Bildwirkung erzielt wird. So sollen Hauttöne in einer passenden Helligkeit und Farbe erscheinen, Schatten dunkel und satt, oder aber auch gut durchgezeichnet, wenn sich interessante Motivteile dort befinden – trotzdem sollte es noch nach Schatten aussehen.

Um aus den linearen Rohdaten des Sensor ein wirkungsvolles Bild zu gewinnen, bedarf es etlicher Transformationen.

Lichter sollen leuchtend, aber nicht ausgefressen wiedergegeben werden. Die mittleren Bereiche sollen kontrastreich wirken, es kann aber sein, dass man beim Blick aus einem Innenraum durch die Fenster versuchen möchte, sowohl Details im dunkleren Innenraum als auch im helleren Außenbereich erkennbar und "natürlich" erscheinen zu lassen, sodass sich Innenraum und Außenbereich gewissermaßen um die gut aufgelösten Tonwerte in der Mitte streiten. Ein Beispiel ist die Aufnahme in der Lindenallee – hier kommt es vor allem auf die Tonwerte der Gesichter im Schattenbereich an, die zwischen den Bäumen im Hintergrund durchscheinende besonnte Landschaft muss keine volle Durchzeichnung aufweisen.

Bei dieser Aufnahme in einer Lindenallee erscheinen die Mitten- und Hauttöne düster und blaugrün verfärbt - trotz "automatischem Weißabgleich". Keilförmig eingeblendet manuelle Korrekturen im Raw-Konverter.

Auf der Benutzeroberfläche der Fotoprogramme findet man zwei verschiedene Modelle zur Steuerung der Tonwertumsetzung: Direkt manipulierbare Gradationskurven, die eine mathematische XY-Funktion in einem zweidimensionalen Koordinatensystem darstellen, und Schieberegler, welche die Tonwerte auf einer gedachten horizontalen Achse stauchen oder dehnen (was eigentlich nur eine bequemere Art ist, die Form der Gradationskurve zu verändern).

Der Ansatz mit der Gradationskurve ist für den Fachkundigen sehr flexibel und erlaubt fast alle Manipulationen in einem Werkzeug. Für den ungeübten Einsteiger ist die Wirkung aber schwer durchschaubar. Doch auch die Funktion der Schieberegler muss man erst einmal verstehen, die Bezeichnung ist nicht immer eindeutig, und außerdem gibt es welche, die noch etwas ganz anderes tun als nur die Gradationskurve zu verändern!

Lesen Sie weiter auf Seite 2: Die Gradationskurve - ein Fast-Alleskönner

Zunächst verdeutlichen wir die Wirkung der Kurven und Einsteller anhand von Balkenhistogrammen: Ein künstliches "empfindungsmäßig gleichabständiges" TIFF-RGB-Graufstufenbild mit 16 Tonwerten erzeugt ein Histogramm mit 16 Spitzen in gleichen Abständen. Parallel dazu ist ein korrekt belichtetes reales Fotomotiv eingeblendet, auf das nach der Raw-zu-RGB-Wandlung dieselben Transformationen der Tonwerte einwirken. Das Graustufenbild können Sie für eigene Versuche herunterladen (siehe Links am Ende des Artikels).

Die Gradationskurven kann man an einer beliebigen Stelle mit dem Mauszeiger anfassen und durch automatisch entstehende "Ankerpunkte" von Hand verbiegen. Fotoprogramme bieten aber auch fertige Kurven an, die mit entsprechenden Bezeichnungen wie "starker Kontrast", "Heller", "Dunkler" usw. abrufbar sind und als Vorlage für eigene Verfeinerungen dienen können.

Die folgenden Screendumps stammen von Adobes Photoshop 11.0.1 aus CS4, dürften aber mit vielen anderen Programmen nachvollziehbar sein, die einstellbare Gradationskurven anbieten (leider schränkt ausgerechnet Adobe Lightroom den Umgang mit Gradationskurven gegenüber Photoshop und ACR stark ein). Je nachdem, wie komplex die Kurven sind, haben sie einen oder mehrere solcher "Ankerpunkte" (als kleine Quadrate auf der Kurve dargestellt). Angewendet wurden die Kurven zunächst auf RGB-Dateien, also nach der Übertragung aus der Raw-Datei.

Die in die Graufelder einbeschriebenen Zahlen geben die RGB-Werte wieder. Die Tonwerte der 16 Graustufen wachsen jeweils um einen Betrag von 17 von 0 bis 255. Die subjektiv empfundenen Abstufungen der verschieden hellen Quadrate sind im ersten Bild gleich, im Histogramm sieht man gleichabständige Balken. Der deutlich höhere Balken in der Mitte steht für das flächenmäßig dominierende mittlere Grau des äußeren Rahmens. Das miteingeblendete Foto hat ein ausgewogenes Histogramm, aber etwas flau wirkende Kontraste.


Bei "Starker Kontrast" wird eine S-Kurve angewendet. Diese spreizt die Mittenwerte auseinander und drängt zugleich Schatten und Lichter zusammen, was im Graustufenhistogramm zu sehen ist. Auch die Differenzen der eingetragenen numerischen Werte in den Graufeldern haben sich geändert. Die von Photoshop vorgegebene Kurve für "Starker Kontrast" schneidet die lineare Gradationslinie nicht in der Mitte des Wertebereiches, daher liegt der Grauwert, der unverschoben bleibt, nicht in der Mitte zwischen dem 8. und 9. Feld, sondern zwischen dem 9. und 10. Eine solche S-Kurve ist auch in der analogen Fotografie üblich gewesen, weil sie den Fotomaterialien einerseits erlaubt, einen größeren Tonwertbereich zu erfassen, andererseits aber ein "knackig" wirkendes Bild zu erzeugen, das vor allem vom Kontrast in den bildwichtigen Mitten lebt.


Die Z-Kurve ist die Umkehrung der klassischen "S"-Kurve. Sie verflacht den Verlauf der Mitten (hier werden die Tonwerte zusammengedrängt), zieht aber Schatten und Lichter auseinander (helle und dunkle Felder), was sich im Zusammendrängen der Histogrammbalken in der Mitte und Aufspreizen der Bereiche links und rechts wiederspiegelt, da dort die Kurve steiler verläuft. Normalerweise ist dies ein höchst ungünstiger Ansatz, es gibt aber Spezialfälle, wo er angebracht ist.

Die Z-Kurve ist nicht als Vorgabe in Photoshop enthalten, sie wurde von Hand eingestellt und verläuft genau durch den Mittelpunkt des Diagramms, sodass der mittlere Grauwert nicht verschoben wurde. Daher findet der Übergang zwischen diesen Werten und dem linearen Ansatz zwischen Feld acht und neun statt. Ähnlich wie diese gegensätzliche S-Z-Verbiegung arbeitet ein Kontrasteinsteller (siehe weiter unten).


Die nach unten gebogene Gradationskurve läßt das Bild dunkler erscheinen. Die Mitten werden abgesenkt, aber die Endwerte für Schatten und Lichter bleiben unverändert. Der hohe Balken für den mittleren Grauwert ist nach links verschoben. Die Schattenwerte (links im Histogramm) werden zusammengedrängt, die Lichter (rechts) auseinandergezogen.


Die nach oben gebogene Gradationskurve läßt das Bild heller erscheinen. Die Mitten werden angehoben, aber die Endwerte für Schatten und Lichter bleiben unverändert. Der hohe Balken für den mittleren Grauwert ist nach rechts verschoben. Die Schattenwerte (links im Histogramm) werden auseinandergezogen, die Lichter (rechts) zusammengedrängt. Die Wirkung der letzten beiden Kurven ähnelt dem später besprochenen Helligkeitseinsteller von ACR.


Schiebt man den Fußpunkt der Gradationskurve nach oben und den Zielpunkt nach unten, so wird aus Schwarz Dunkelgrau und aus Weiß Hellgrau – es wird nur ein Teil des Zielfarbraumes genutzt. Ebenso könnte man den Fußpunkt nach rechts oder den Zielpunkt nach links schieben, um nur einen Teil des Quelltonwertraumes zu verwenden, was manchmal hilft, sehr flaue Bilder, die hier eh keine Werte im Histogramm aufweisen, durch Abschneiden der Endbereiche kontrastreicher zu machen. Ein Extremfall sind gewollte "Scherenschnitteffekte", wie sie in Belichtungshelfer: Histogramme richtig anwenden auf Seite 3 als Übersteigerung der Kontraste in einer Gegenlichtaufnahme gezeigt wurden.


Man kann die Steigung der geraden Gradationslinie auch einfach umkehren – und erhält dann ein Negativ. Das kann eine mögliche Ausgangsbasis für SW-Negative sein, doch ist dies, und insbesondere die Umwandlung von Farbnegativen in Positive, ein eigenes Thema, das nicht ganz so simpel ist. Wie Sie sehen, verlaufen hier die RGB-Werte genau in umgekehrter Reihenfolge wie beim linearen Original, und das "Histogramm-Gebirge" erscheint gespiegelt.


Bei einer "kreativen Verfremdung" kann man die Gammakurve nach Belieben einstellen: Im Verlauf mehrfach ansteigend und wieder abfallend. Die resultierenden RGB-Werte bilden ein wildes Chaos – aber es kommt ja hier nur auf die künstlerische Inspiration an!

Wie Sie sehen, kann man mit Gradationskurven sehr viel anstellen, wird dabei aber auch an Grenzen stoßen. Eines haben wir aber noch ausgespart: kanalweise Gradationskurven. Diese verstellen die Tonwerte nach Rot, Grün und Blau (RGB) getrennt. Darüber und über Farbräume und Farbraumprofile später mehr.

Lesen Sie weiter auf Seite 3: Manipulationen mit Raw-Einstellern

Um die Wirkungsweise von Einstellern, die in einem Raw-Konverter vor der Transformation nach RGB eingreifen, ebenso anschaulich zu zeigen, benötigt man eine Raw-Datei mit möglichst gleichmäßig abgestuften Grautönen, die den normalen Belichtungsumfang überschreiten oder zumindest voll ausschöpfen. Das Abfotografieren von Graustufenkarten bringt mangelhafte Ergebnisse und viel zu wenig Kontrast. Ein besseres Resultat liefert die bereits verwendete künstliche Graustufenreihe, in dunkler Umgebung von einem Bildschirm abfotografiert, und dazu eine Belichtungsreihe, etwa von +1,6 EV bis unter –3 EV. Allerdings stören hier Artefakte durch Farbgang des Monitors und – mehr noch – Interferenzen oder Moiré zwischen Monitor- und Kamera-Sensor-Pixeln. Um ein klar aufgelöstes Histogramm zu erhalten, hilft die Reduktion auf neun Graustufen und bei der Aufnahme das Bild unscharf zu stellen! Gegen den Farbgang (unterschiedliche Graustufen erscheinen z. B. grünlich oder gelblich statt neutral) hilft einfach im Raw-Konverter "In Graustufen konvertieren", dadurch wird auch das Balkenhistogramm noch klarer.

Das Histogramm muss neun unterscheidbare Balken zeigen. Ein schmaler Strich am linken oder rechten Rand gilt nicht, da er nur abgeschnittene Schatten oder Lichter außerhalb des Darstellungsbereiches signalisiert. Anders als bei einem bereits "entwickelten" RGB-Bild wie dem fertigen JPEG aus der Kamera, bei dem das Histogramm alle im Bild vorhandenen Tonwerte darstellt, kann es in einem Raw-Bild unsichtbare Bereiche links und rechts außerhalb der Schatten- und Lichtergrenzen geben!

Wenn die neun Balken vorhanden sind oder links und rechts gleichermaßen leicht angeschnitten werden, betrachten wir dies als eine "korrekt belichtete Aufnahme" des Testbildes und bezeichnen sie mit 0 EV. Ihr Tonwertumfang umfasst ca. 8,5 Blendenstufen, von –5,5 EV bis +3 EV, (das hängt natürlich vom verwendeten Monitor und dessen Einstellung ab). Im Raw-Histogramm von DPP erscheint der Tonwertumfang auf gut 10 Blendenstufen gespreizt. Verschiedene Messungen, unter anderem mit einem Gossen-Lunasix, ergaben aber, dass der Kontrast nur gut 8 Blendenstufen beträgt – hier scheint die verwendete EOS 400D die Kontraste schon im Vorfeld aufzusteilen. Das spielt für die nachfolgenden Demonstrationsbilder keine Rolle, da es nur darum geht, anhand der Balkenhistogramme die Wirkung der Einsteller im Raw-Konverter zu demonstrieren.

Zunächst soll aus dem Rohfoto ein idealisiertes "Messbild" erzeugt werden. Mit kleinen Korrekturen erreicht man, dass alle neun Balken im RGB-Histogramm von ACR unbeschnitten zu sehen sind und einigermaßen gleiche Abstände aufweisen. Diese Transformation der Raw-Datei in ein RGB-Bild dient als Referenz und wird als "nominell" bezeichnet, und darauf beziehen sich dann die positiven EV-Werte (Überbelichtung bis 1,6) oder die negativen (Unterbelichtung –3 EV oder gar –4 EV) und andere Veränderungen durch die Einsteller. Zur genaueren Kontrolle der Ergebnisse sind in allen neun Graufeldern nummerierte "Farbaufnehmer" eingeblendet, die zugehörigen Werte können in der Kopfleiste des ACR-Fensters abgelesen werden.

Lesen Sie weiter auf Seite 4: Tonwertausgleich

Die erste unkorrigierte Aufnahme der untenstehenden Bilderstrecke zeigt nur acht Balken. Das hellste Feld 9 und das zweithellste verschmelzen fast, sie befinden sich beide nahe der Überbelichtungsgrenze: Der letzte schmale Balken am rechten Histogrammrand wird nicht mehr aufgespalten, was auch auf leichten Helligkeitsschwankungen der Felder auf dem Monitor beruht, von dem sie abfotografiert wurden. Für ein reales Motiv würde das bedeuten: Diese Tonwerte werden nicht mehr klar getrennt und weisen kaum noch Zeichnung auf. Auch das dunkelste Feld 1 erzeugt einen angeschnittenen Balken und eine Unterbelichtungswarnung (blau). Die Balken in der Mitte haben einen zu großen Abstand.

Beim nächsten Bild wurden zwei Belichtungskorrekturen vorgenommen. Der Einsteller "Belichtung" wurde auf –0,30 EV eingestellt. Um das dunkelste Feld vollständig in den darstellbaren Wertebereich zu verschieben, wurde die "normale" Schwarz-Schwelle von 5 auf 2 verringert (Einsteller "Schwarz"). Außerdem wurde – im dritten Bild zu sehen – eine spezielle Gradationskurve eingesetzt, um die Tonwerte gleichabständig erscheinen zu lassen. Sie wirkt im Prinzip wie eine Variante der bereits gezeigten Gradationskurven – wo die Balken des Histogramms zu weit voneinander entfernt sind, verläuft sie flacher, wo sie zu eng zusammenstehen, steiler. Dabei sieht man im unteren Schaubild unter der Kurve das Histogramm, das der Raw-Konverter zunächst erzeugt, und oben das Histogramm, in das auch die Korrektur durch die Gradationskurve eingeflossen ist.

Bei vielen Motiven reicht es, nur mit den beiden Einstellern "Füllicht" und "Reparatur" zu arbeiten, um Schatten aufzuhellen und Lichtern Zeichnung zu verleihen. Doch gelingt damit kein so perfekter Ausgleich der Tonwertabstände wie unter Zuhilfenahme der Gradationskurve (drittes und viertes Bild in der obigen Bildstrecke). Am Ende des Artikels finden Sie einige Links zum Herunterladen von Testdateien, unter anderem Belichtungsvarianten von Raw-Fotos im DNG-Format.

Lesen Sie weiter auf Seite 5: Wirkung von Helligkeit und Kontrast

In Lightroom tragen die Einsteller teilweise andere Bezeichnungen, und die Gradationskurve kann nicht mit frei setzbaren "Handgriffen", sondern nur über Parameter-Einsteller verändert werden, siehe die tabellarische Übersicht.

Wirkungsweise der Einsteller in Adobe Camera Raw (ACR), Adobe Lightroom und Canon-DPP
Weißabgleich
ACR Lightroom Digital Photo Professional Wirkung
Temp. Temperatur Farbkreisdialog Abstimmen Farbtemperatur, Blau-Gelb-Balance
Tönung Farbton Farbkreisdialog Abstimmen; Farbton im RGB-Teil Grün-Purpur-Balance
Tonwertumsetzung
ACR Lightroom Digital Photo Professional Wirkung
Belichtung Belichtung Helligkeit lineare Tonwertmultiplikation, ändert Grenze für absolutes Weiß
Reparatur Wiederherstellung Lichter maskieren und herunterziehen
Fülllicht Aufhelllicht Schatten maskieren und heraufziehen
Schwarz Schwarz linke Histogrammgrenze Ändert Schwelle für absolutes Schwarz
Helligkeit Helligkeit Verschiebt Mitten ähnlich Heller- oder Dunkler-Gradationskurve
Kontrast Kontrast Kontrast Ändert Gradation der Mitten ähnlich S- oder Z-Gradationskurve

Die beiden ersten Bilder der Bilderstrecke zeigen, dass der Einsteller, der in der deutschen Fassung mit "Helligkeit" bezeichnet wird, etwas ungewöhnlich arbeitet: Er verändert die Mitteltöne, indem er sie tatsächlich heller oder dunkler macht. Entsprechend rücken die mittleren Histogrammbalken nach rechts (heller) oder links (dunkler). Diese Verschiebung fällt aber um so schwächer aus, je weiter entfernt sie vorher von der Mitte waren. Oder anders ausgedrückt: Die tiefsten Schatten (ganz links) und hellsten Lichter (ganz rechts) werden kaum verändert. Man muss zwar unter Umständen die Randbereiche etwas nachkorrigieren, kann aber so die Mitteltöne in einem Bild heller oder dunkler machen, und unabhängig davon auf andere Weise die Schatten und Lichter einstellen. Die Wirkung ist also so ähnlich wie die der Gradationskurven "Heller" und "Dunkler" weiter oben.

Der Einsteller "Kontrast" verändert ebenfalls vor allem die Mitteltöne, indem er sie von der Mitte her auseinanderdrängt oder zu ihr hin zusammenzieht (drittes und viertes Bild in der Reihe). Auch hierbei werden die hellsten und dunkelsten Töne nicht oder nur wenig beeinflusst, sie werden nicht oder kaum aus dem Darstellungsbereich hinausgeschoben oder in ihn hereingeholt. Die Wirkung ist ähnlich wie bei einer S- bzw. Z-förmigen Gradationskurve (siehe Beispiele weiter oben).

Für die Schatten sind der Einsteller "Schwarz" und "Füllicht" zuständig, für die Lichter "Reparatur" und auch "Belichtung", aber darüber mehr in der nächsten Folge. Diese Einsteller verschieben die Grenzen der übertragenen Tonwerte im Schatten- und Lichterbereich.

In der nächsten Folge geht es um die Korrektur von Über- oder Unterbelichtung.

Bisher sind in dieser Reihe erschienen:

Mit eingebetteten "Schnappschüssen" verschiedener Korrekturfassungen in Photoshop (cm)