DRI - Mehr Bits für Farbe

heise Foto - Mehr Bits für Farbe

Mehr Bits für Farbe

Wenn es um Bildqualität geht, ist das technisch Machbare gerade gut genug: Mehr Bildinformationen bei 16- statt bei 8-Bit-Farbtiefe. Wir zeigen Ihnen, wie Sie Licht und Farben mit möglichst geringen Verlusten in Bytes und Pixel umsetzen können.

Zu der Zeit, als elektronische Bildübertragung aus den Labors in die Wohnzimmer kam, musste man mit jeder Verstärkerröhre, später mit jedem Transistor knausern. Zu Beginn des Digitalzeitalters waren Speicherplatz und Rechenzeit die knappen Güter, deren möglichst effiziente Nutzung zahlreiche Kompromisse erforderte. Zwei davon heißen Gamma und 8-Bit-Digitalisierung – Relikte aus der Urzeit der Bildübertragung, die heute noch im Gebrauch, aber eigentlich nicht mehr notwendig sind. Mehr und mehr erweisen sie sich als Hürden auf dem Weg vom Motiv zu einem Bild, das nicht nur auf der LCD-Anzeige der Kamera, sondern auch auf dem hochauflösenden TV-Monitor und dem Fine-Art-Print perfekt aussieht. Zwar werden wir noch eine Weile mit diesen Relikten leben müssen, doch können wir deren Begrenzungen schon an vielen Stellen aufheben oder umgehen. Hardwarenahe Bildkorrekturen setzen dort an, wo es noch keine Gammaverzerrungen und Bittiefen- Einschränkungen gibt. Auch für die beiden Aufgaben, den Helligkeitsumfang und den Farbumfang eines Motivs aus der realen Welt komplett in der virtuellen Welt zu speichern, gibt es mit dem 32-Bit-HDR-Format bereits eine Lösung – aber dazu mehr in der Kontrast Trickkiste[1]. Widmen wir uns zuerst den Möglichkeiten, Kontrast und Farben, wenn schon nicht verlustfrei, so doch optimal zu erhalten und zu verarbeiten.

Kontrast: Das A und O

Ob ein Bild flau oder knackig, scharf oder soft aussieht, ist alles eine Frage des Kontrastes. Sicher ist es Ihnen schon passiert, dass ein Foto von einem idealen, kontrastreichen und farbenfrohen Motiv langweilig und flau aussah. Die „Übersetzung" des unter Umständen viele Zehnerpotenzen großen Motivkontrasts in den möglichen Kontrastumfang eines Monitors oder Papierbildes ist eine Wissenschaft für sich. Ausschlaggebend für die Bildwirkung ist letztlich immer der lokale Kontrast auf dem konkreten Medium, auf dem das Bild betrachtet wird.

LightZone gestattet die Auswahl und selektive Verschiebung von bis zu 14 Helligkeitszonen. Welche Bildbereiche betroffen sind, wird in der Vorschau gelb markiert.

Der amerikanische Fotograf Anselm Adams hat für Papierabzüge ein ebenso legendäres wie kompliziertes „Zonensystem" entwickelt. Kompliziert war es im Chemiezeitalter – wenn Sie in einem Bildbearbeitungsprogramm die Gradationskurve über Stützpunkte verschieben, machen Sie im Grunde nicht anderes. Solche Kontraständerungen per Gradationskurve sind etwas verzwickt und nicht ganz ungefährlich für das Bild: Im RGB-Farbraum bewirken sie schnell ungewollte Farbverschiebungen, und generell verursachen flache oder sogar fallende Kurvenstücke hässliche flaue Bereiche bis hin zur Tonwertumkehr. Korrekturen im „Luminanzkanal" (womit meist die Lab-Helligkeit gemeint ist) können diese Gefahr verringern. Eine noch bessere Kontrolle gestattet das speziell darauf ausgelegte Programm LightZone. Mit dem ZoneMapper-Werkzeug ist die getrennte Verschiebung von bis zu 14 Helligkeitsbereichen möglich. Noch bessere Ergebnisse als mit globalen Änderungen der Bildgradation erreicht man mit lokalen Kontrasterhöhungen. Dazu genügt oft schon der Unscharf-maskieren- Filter (mit geringer Stärke, aber hohem Radius).

In LightZone heißt das speziell dafür ausgelegte Tool ToneMapper. Erstaunliche Wirkungen sind mit dem Einsatz von Masken erzielbar. Der Filter Tiefen/ Lichter aus Photoshop arbeitet intern mit solchen Masken. Fast ebenso wichtig wie der Helligkeitskontrast ist der Farbkontrast eines Bildes. Um ihn zu beeinflussen, taugt der übliche Sättigungsregler aus dem Dialog Farbton/ Sättigung jedoch wenig, da er die Sättigung aller Farben proportional erhöht – also ohnehin bereits gesättigte Farben am höchsten. Bessere manuelle Methoden arbeiten mit Sättigungsmasken, eine ähnliche Wirkung wird mit den Vibrance-(Lebendigkeit-) Reglern in manch neueren Programmen erzielt.

Voraussetzung sowohl für die klassischen als auch die modernen Korrekturmethoden ist, dass es im Bild genügend „Tonwertmaterial" gibt. Das ist bei einem JPEG-Bild in 8-Bit- Farbtiefe, wie es aus der Digitalkamera kommt, nur sehr eingeschränkt der Fall – vor allem für eine wirksame Tiefenaufhellung fehlt es an rauschfreier Bildinformation in den Tiefen. Würde diese Tiefenaufhellung stattfinden, bevor die Helligkeitsinformationen des Sensors in die 8-Bit-Farbtiefe der JPEG-Datei gezwängt werden, sähe es besser aus. Deshalb heißt der erste Grundsatz für qualitätsbewusste Fotografen: Arbeit mit Raw-Dateien.

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Aus dem Vollen schöpfen

Auch vom Standpunkt des Informationsflusses aus ist es günstig, an der Quelle zu sitzen. Vom Motiv bis zum Monitor findet eine enorme Reduzierung der Informationsmenge statt. Direkt „hinter dem Sensor" greift die Elektronik auf dessen volle, hier noch analog vorliegende Informationsmenge zu und digitalisiert diese mit einer Genauigkeit, die deutlich über den 8 Bit/Kanal einer JPEG-Bilddatei liegt. Korrekturwerkzeuge, die bereits an dieser Stelle eingreifen dürfen, können behutsamer, genauer und effektiver arbeiten als solche, die erst nach diversen Umrechnungen und Bit-Konvertierungen zum Zuge kommen. Das spräche eigentlich für den Einsatz von kamerainternen Werkzeugen wie Schärfung, Sättigungs- und Kontrastkorrekturen – von denen jedoch meist abgeraten wird. Letzteres hat einen guten Grund: Die Kamera hat weder genügend Zeit noch Rechenpower, um hier hochwertige Algorithmen der Bildverbesserung einzusetzen.

Raw-Dateien sind der derzeit erfolgreichste Weg, dieses Dilemma zu lösen. Sie speichern die Sensor-Information so hardwarenah wie möglich und so softwarefreundlich wie nötig. Die Nacharbeit wird aus der Kamera heraus und in den Computer hinein verlagert. Wenn dort nun allerdings eine sofortige Konvertierung mit den Standardeinstellungen erfolgt, ist der Vorteil, den Raw- Dateien bieten, zum großen Teil verschenkt. Eine Kontrastanpassung beispielsweise sollte in einem linearen (nicht gammaverzerrten) Farbraum, idealerweise sogar vor der Demosaicing genannten Interpolation der Sensordaten zu RGB-Pixeln erfolgen. Auch Farb- und Sättigungskorrekturen lassen sich an den Rohdaten qualitativ besser ausführen als an der fertigen Bilddatei. Was für Kameras und Raw-Konverter gilt, trifft sinngemäß auch für Scanner und Scannertreiber zu – das Gegenstück zum Raw- Konverter. Schauen wir uns zuerst an, wie Bildbearbeitung im Raw-Konverter funktioniert.

Kamera-Rohdaten bearbeiten

Die zahlreichen Bearbeitungs- funktionen von ACR 4.0 gehen teilweise über die Möglichkeiten von Bildbearbeitungsprogrammen hinaus.

Lange Zeit waren die Fähigkeiten von Raw- Konvertern auf die nachträgliche Anwendung und eventuelle Korrektur von Weißpunkt und Belichtung beschränkt. Mit der Ausgabe in eine 16-Bit-Datei schien damit das Mögliche getan – jede weitere Nachbearbeitung musste mit dieser vorgenommen werden. Damit blieb die Raw- Verarbeitung lediglich ein weiterer, zeitraubender Schritt in der Bildbearbeitungskette. Erst vor wenigen Jahren tauchten Raw-Konverter auf, welche anspruchsvollere Korrekturfunktionen boten und diese mit Bildverwaltungsaufgaben verbanden. Breiter bekannt wurde – auch, weil es kostenlos war – Raw Shooter Essentials. Adobe kaufte das Programm Mitte 2006 auf und übernahm Techniken in sein Programm Lightroom. Aber auch das Adobe Camera- Raw-Modul (ACR) profitiert davon. Die Bearbeitungsfunktionen von Lightroom und ACR 4.0 sind fast identisch.

	Intelligente Fotokorrektur von Paint Shop Pro mit Grund- und erweiterten Optionen (rot umrandet). Hier sind fast alle wichtigen Regler zusammengefasst.

Die Raw-Konvertierung soll übrigens zumindest teilweise auf Sourcecode des OpenSource-Programms dcraw[2] von Dave Coffin beruhen, das auch von zahlreichen anderen Viewern und Bildbearbeitungsprogrammen genutzt wird. Ob und wie diese den Zugriff auf die Rohdaten für Korrekturfunktionen nutzen, ist von Programm zu Programm unterschiedlich. Im Raw-Konverter ACR 4.0, dessen Betaversion wir getestet haben, sind vor allem Farbkorrekturmöglichkeiten hinzugekommen. Hinter dem H-Register (HSL/Grayscale) verstecken sich drei Unterfenster zum farbselektiven Korrigieren von Farbton, Sättigung und Helligkeit. Das Farbspektrum ist auf acht „Bänder" aufgeteilt, die sich (ähnlich wie ein Tonspektrum per Equalizer) einzeln beeinflussen lassen.

Das S-Register (Split Toning) erlaubt Farbverschiebungen selektiv in den Lichtern und Tiefen. Graustufenbilder können mit dem ersten Tool gezielt aus den nach Belieben gewichteten Einzelfarben gemischt und anschließend mit Split Toning „getont" (in ein Monochrombild verwandelt) werden. Die bisher nur punktweise editierbare Gradationskurve wird durch ein zweites Fenster (Parametric) ergänzt. Hier sind Manipulationen der Kurve nicht direkt, sondern nur über vier Schieberegler möglich – aufgeteilt in vier Helligkeitsbereiche. Deren Grenzen liegen standardmäßig bei 25 Prozent, 50 Prozent und 75 Prozent und lassen sich beliebig verschieben. Anders als bei der klassischen Kurve schließt dies zu starke, zerstörerische Helligkeitsverschiebungen von vornherein aus. Doch auch die klassische punktweise Verschiebung der Gradation wirkt im Raw-Konverter ganz anders, als wenn die gleiche Kurve in einem Bildbearbeitungsprogramm auf ein RGB-Bild angewendet wird.

Einstellungen, die im RGB-Bild bereits verheerende Tonwertverluste und Farbverschiebungen bewirken, können im Raw-Konverter zu akzeptablen Ergebnissen führen. Das Bild reagiert viel robuster selbst auf falsche Einstellungen (beispielsweise mit teilweiser Tonwertumkehr). Paint Shop Pro konvertiert Raw-Dateien beim Öffnen auf Wunsch in 16-Bit-Dateien, bietet dabei jedoch keinerlei Optionen. Der Weißabgleich erfolgt nach den Voreinstellungen der Kamera. Der sich optional öffnende Dialog Intelligente Fotokorrektur ist nicht speziell auf Raw-Daten ausgelegt. Hier lassen sich die Bildhelligkeit (getrennt für das Gesamtbild, Lichter und Schatten), Farbsättigung und Schärfe sowie Schwarz- und Weißpunkt des Bildes ändern. Anpassungen von Farbtemperatur und Farbtönung sind im Dialog Farbabgleich möglich. Beide Dialoge wirken auf die bereits nach RGB konvertierten, gammaverzerrten Bilddaten und können deshalb nicht die Qualität von Adobe Camera Raw, Lightroom oder Raw- Shooter Essentials (das Paint Shop Pro X noch beilag) erreichen.

Die Raw-Konvertierung von PhotoLine erinnert schon eher an einen „echten" Raw-Konverter.

PhotoLine kann ebenfalls eine Reihe von Raw-Dateien direkt öffnen. Empfehlenswert ist jedoch das Öffnen über Datei→ Import→ Digitalkamerarohdaten, da dann teilweise mehr Optionen zur Verfügung stehen. Dieser Dialog ähnelt schon eher einem „richtigen" Raw-Konverter, ob die Funktionen (Schwarz- und Weißpunkt, Gamma, Gradation und Farbkorrektur) aber an den Rohdaten oder den schon konvertierten Daten ausgeführt werden, ist nicht ersichtlich.

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Scanner-Rohdaten bearbeiten

Die etwas verzwickt zu bedienende selektive Farbkorrektur des Scanprogramms SilverFast gestattet Korrekturen sogar in bis zu zwölf Farbbereichen.

Was bei Raw-Konvertern erst jetzt Einzug hält, ist bei Scannersoftware seit etwa einem Jahrzehnt Stand der Technik. Das hardwarenahe Korrigieren von Bilddaten war dort von Anfang an ein Muss, um einigermaßen brauchbare Ergebnisse zu erzielen. Da beim Scannen oft schon der Verwendungszweck feststeht, bietet es sich zudem an, alle dazu notwendigen Korrekturen in einem Rutsch in der Scansoftware zu erledigen. Scannertreiber haben es ebenfalls mit Rohdaten zu tun, wenn auch nicht ganz so rohen wie die Raw-Konverter: Demosaicing ist nicht nötig, in puncto Dynamikbereich (der hier Dichteumfang heißt) gibt es jedoch ähnliche Probleme, denn Dias und Negative können Schwärzungsunterschiede aufweisen, die weit über das hinausgehen, was eine 8-Bit-Datei aufnehmen kann. Um diese zu erfassen, werden die Bilddaten vom Scanner in 12, 14 oder gar 16 Bit Genauigkeit pro Kanal erfasst.

Alle Helligkeits-, Kontrast- und Farbkorrekturen, die zwischen Prescan und Fertigscan erfolgen, führt die Scansoftware direkt mit diesen Daten aus. Deshalb zeigt das zum Schluss in 8-Bit-Farbtiefe konvertierte Bild selbst nach sehr groben Eingriffen einen vollständigen, von 0 bis 255 reichenden Tonwertverlauf ohne Abrisse, das heißt Lücken im Histogramm. Falls Sie sich aber mit den vielleicht recht gewöhnungsbedürftigen Korrekturwerkzeugen Ihres Scanprogramms nicht anfreunden mögen, können Sie zur 16-Bit-Ausgabe greifen und die Bilddaten in einem Bildbearbeitungsprogramm – das natürlich dieser Farbtiefe gewachsen sein muss – nachbearbeiten.

Im Gegensatz zur Digitalkamera gehen hierbei keine Informationen verloren, denn der Scanner erfasst und digitalisiert direkt in RGB-Farben. Die SilverFast-Scanprogramme bieten für die „Rohdatenausgabe" einen eigenen sogenannten HDR-Modus. HDR heißt hier „High Density Range", nicht zu verwechseln mit den 32-Bit-HDR-Dateien, auf die wir im HDR-Artikel Kontrast Trickkiste[3] eingehen. In einem solchen Modus sind alle Bearbeitungsmöglichkeiten ausgeblendet, lediglich Ausschnitt, Auflösung und Filmtyp lassen sich noch wählen und Negative werden optional in Positive umgewandelt. HDR-Scandaten werden in der vollen scannerinternen Farbtiefe und im Scannerfarbraum in 16-Bit-TIFF-Dateien gespeichert. Sie lassen sich mit jedem 16-Bit-fähigen Programm (oder SilverFast HDR) öffnen.

Alternativ zu HDR ist in SilverFast auch die Speicherung in normalen 16-Bit-Dateien möglich (Einstellung Scantyp 48 Bit Farbe). Wenn Sie dabei auf jede Bearbeitung verzichten, liegt der einzige, aber wichtige Unterschied zum HDR-Scan im Farbraum: SilverFast-HDR-Dateien werden im Scanner-, 16-Bit-TIFF-Dateien im vorgewählten Arbeitsfarbraum ausgegeben. Andere Scanprogramme kennen keinen extra HDR-Modus, können aber oft 16-Bit- Dateien nicht nur speichern, sondern auch wieder öffnen und mit den gleichen Werkzeugen bearbeiten wie einen Prescan – natürlich ausgenommen solche, die direkt auf die Hardware zugreifen, wie Multiscan, Analogverstärkung und Kratzerentfernung. In Nikon Scan haben Sie bei der Ausgabe die Wahl zwischen zwei Dateiformaten: TIFF und NEF (Nikon Electronic Image Format). Letzteres ist trotz gleicher Endung zu den Raw-Dateien von Nikon-Kameras nicht kompatibel und lässt sich in Raw-Konvertern (ausgenommen Nikon Capture) und Bildbearbeitungsprogrammen nicht öffnen.

Multi-Sampling-Umschaltung und Anzeige der Scananzahl in SilverFast

Das Problem großer Dynamikumfänge bekommt man beim Scannen prinzipiell auf die gleiche Weise in den Griff wie beim Fotografieren: durch mehrere Aufnahmen vom selben Objekt. Werden diese anschließend überlagert, bewirkt dies eine Rauschverringerung und bessere Tiefenzeichnung. Eine abgestufte Belichtung hilft noch weiter, vor allem, wenn es sich um sehr „dichte" (schwarze) Vorlagen handelt. Die Belichtung lässt sich bei vielen Scannern über eine Veränderung der Lampenhelligkeit steuern. Solche unterschiedlich belichteten Scans können anschließend zu einem Bild mit erhöhtem Dynamikumfang und sogar zu einer 32-Bit-HDR-Datei zusammengefügt werden. Für die erste Methode bietet Ihre Scannersoftware eventuell bereits eine Automatik. Das Mischen gleichartig belichteter Bilder heißt Multi-Sampling (Mehrfachabtastung), das Mischen von Bildern, die mit unterschiedlicher Lampenhelligkeit aufgenommen wurden, heißt Multi-Exposure (Mehrfachbelichtung) und wird von SilverFast ab Version 6.5 unterstützt.

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Der richtige Farbraum

Ebenso wichtig wie die Erfassung des möglichst vollständigen Motiv- Kontrastumfangs ist die richtige und vollständige Erfassung der Farben. Jedes Bildaufnahmegerät hat seine eigene Farbcharakteristik, das heißt, es setzt die gleiche Farbe etwas anders in RGB-Werte um als ein anderes Gerät – sogar Geräte derselben Firma und Serie haben geringe Abweichungen. Zur Beschreibung dieser Charakteristik dienen ICC-Profile. Neben gerätespezifischen Profilen gibt es standardisierte Profile, die für den Austausch besser geeignet sind und die Arbeitsfarbräume genannt werden. Ohne näher auf die Einzelheiten des Farbmanagements eingehen zu wollen (siehe dazu[4]), sei hier nur gesagt, dass sich Profile und Arbeitsfarbräume ineinander umrechnen lassen und damit Farbfehler weitgehend korrigiert werden können. Dazu müssen jedoch einige Einstellungen beachtet werden.

Vergleich eines mit SilverFast erstellten Farbprofils des Scanners Nikon LS-4000 (Drahtmodell) mit dem Farbraum Adobe RGB (farbig). Der Scannerfarbraum ist in den dunklen und mittleren Tonbereichen deutlich größer als Adobe RGB.

Mit Digitalkameras ist dies vergleichsweise einfach, denn die geben ihre Daten in einem standardisierten Arbeitsfarbraum aus – meist sRGB, in besseren Kameras optional auch Adobe RGB, der mehr Farben darstellen kann. Die Anfertigung eines gerätespezifischen Kameraprofils lohnt sich nur, wenn immer unter gleichbleibenden Lichtverhältnissen (Studio) fotografiert wird. Der relativ kleine Farbraum sRGB entspricht dem, was ein recht mittelmäßiger Monitor an Farben darstellen kann. Tintenstrahldrucker können teilweise deutlich mehr Farben drucken, als sRGB enthält. Deshalb sollten Sie sRGB nur dann wählen, wenn Ihre Kamera keine bessere Alternative bietet.

Adobe RGB ist die geeignete Wahl – schon deshalb, weil gute Monitore bereits heute diesen und sogar noch größere Farbräume darstellen können. Die Wahl des richtigen Kamerafarbraums nützt nichts, wenn dieser bei der Weiterverarbeitung nicht erkannt und beachtet wird. Raw-Konverter tun dies in der Regel automatisch und betten den Farbraum in die ausgegebene TIFF- oder JPEG-Datei ein. Bildbearbeitungsprogrammen muss aber meist erst gesagt werden, dass und wie sie ICC-Profile beachten sollen. Es gibt mehrere unterschiedliche Konzepte. Photoshop lässt die meisten Freiheiten, der Einstellungsdialog ist aber auch relativ kompliziert. Für unser Beispiel (Kameradatei mit Adobe RGB-Farbprofil) wählen Sie unter Bearbeiten→ Farbeinstellungen folgende Einstellungen:

Arbeitsfarbräume:

• RGB: Adobe RGB
• CMYK: nur wichtig, wenn direkt für die Druckvorstufe produziert wird (bei Druckerei erfragen)
• Graustufen: Dot Gain 20% (nur wichtig für direkten Schwarzweißdruck, ausprobieren beziehungsweise bei Druckerei erfragen)
• Volltonfarbe: nur wichtig, wenn direkt für die Druckvorstufe produziert wird (bei Druckerei erfragen)

Farbmanagement-Richtlinien:

• Eingebettete Profile beibehalten ist (bei allen Bildtypen) empfehlenswert, wenn auch Bilddateien mit anderen Profilen verarbeitet werden sollen
• Profilfehler/Fehlende Profile: Setzen Sie hier alle drei möglichen Häkchen. Damit können Sie beim Öffnen oder Einfügen selbst bestimmen, wie die Daten farblich interpretiert werden sollen. Zum Beispiel liegen aus dem Internet geladene Bilddateien oft im sRGB-Farbraum vor, das Profil ist jedoch nicht eingebettet. Solchen Bildern weisen Sie beim Öffnen manuell das sRGB-Profil zu. Geschieht dies nicht, vermutet Photoshop, es handle sich um Bilddaten im aktuellen Arbeitsfarbraum (also Adobe RGB) und stellt die Farben falsch dar.

Empfohlene Farbeinstellungen in Photoshop

Scheinbar übersichtlicher (aber dennoch komplizierter) sind die Einstellungen in Paint Shop Pro. Ab Version X ist das Programm farbmanagementfähig, vorher wurden alle Bilddaten als sRGB-Daten interpretiert. Wichtig sind die zwei Dialoge Farbverwaltung und Farbarbeitsbereich (beide unter Datei→ Farbverwaltung). Zuerst müssen Sie im ersten Dialog die Farbverwaltung aktivieren, dann im zweiten als Farbarbeitsbereich Adobe RGB und Eingebettete Profile verwenden wählen. Während Photoshop das Monitor- Farbprofil selbst aussucht (es ist immer das unter Windows Systemsteuerung→ Anzeige→ Einstellungen gewählte Standard-Monitorprofil), können Sie in Paint Shop Pro auch andere installierte Monitorprofile wählen, was jedoch nicht empfehlenswert ist.

Unter den Druckerprofilen ist die Auswahl auf die Profile des Standarddruckers beschränkt. Deshalb muss, wenn Sie aus Paint Shop Pro heraus mit dem richtigen Profil drucken wollen, unter Umständen vorher der Standarddrucker gewechselt werden. Anders als Photoshop rechnet Paint Shop Pro Bilddaten mit abweichenden Farbprofilen immer in den eigenen Arbeitsfarbraum (hier Farbarbeitsbereich genannt) um. Bilddaten ohne Profil werden stillschweigend so behandelt, als lägen sie im Arbeitsfarbraum vor. Wenn dies nicht zutrifft, werden die Farben auf dem Monitor und beim Ausdruck falsch dargestellt, es hat jedoch keinen Einfluss auf die Bilddaten selbst. Sie können also profillose sRGB-Bilder durchaus in Paint Shop Pro mit abweichendem Farbarbeitsbereich bearbeiten, dann ohne eingebettetes Profil (!) speichern und an einen Belichtungsdienst senden, der sRGB-Daten erwartet. Besser ist es jedoch, für diesen Fall als Farbarbeitsbereich sRGB zu wählen.

Für gezielte Profilzuweisungen und Profilkonvertierungen gibt es in Paint Shop Pro keine Befehle, es geht aber über Umwege. Um etwa sRGB-Bilddateien ohne eingebettetem Profil dieses Profil erst zuzuweisen und diese dann nach Adobe RGB zu konvertieren, gehen Sie wie folgt vor:
Wählen Sie als Farbarbeitsbereich sRGB, öffnen Sie alle betreffenden Bilddateien und speichern Sie sie mit der Option ICC-Profil einfügen wieder ab. Ändern Sie den Farbarbeitsbereich auf Adobe RGB, öffnen alle eben gespeicherten Dateien und speichern sie gleich wieder, ebenfalls mit der Option ICC-Profil einfügen. Bei Bilddaten, die von einem Scanner gewonnen werden, können Sie als Ausgabefarbraum ebenfalls Adobe RGB wählen und mit den eben genannten Einstellungen arbeiten. Das ist zumindest nicht falsch, nutzt aber die zumeist größeren Farbräume von Scannern nicht aus. Falls möglich, empfiehlt sich also die Ausgabe in einem deutlich größeren Farbraum wie Wide Gamut RGB – was aber wiederum nur sinnvoll ist, wenn die Bilddaten in 16-Bit-Farbtiefe/Kanal ausgegeben und auch in einem größeren Farbraum als Adobe RGB weiterverarbeitet werden.

Individuelle Scannerprofile, die sich mit entsprechenden Targets relativ leicht erstellen lassen, versprechen noch bessere Ergebnisse. In SilverFast können Sie die Konvertierung in einen gebräuchlichen Arbeitsfarbraum entweder automatisch vornehmen lassen oder die Bilddaten im Scannerfarbraum ausgeben. Im HDR-Modus ist nur Letzteres möglich. In diesem Fall bietet sich die Konvertierung im Bildbearbeitungsprogramm an, was mit den gezeigten Einstellungen beim Öffnen der HDR-Dateien ebenfalls automatisch vorgenommen wird.

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16 Bit für alle

Überall dort, wo man nicht sicher sein kann, auf Anhieb optimal digitalisierte Daten zu erhalten, ist eine höhere Farbtiefe als 8 Bit unbedingt notwendig. Bei Scannern sind höhere Bittiefen seit Jahren Standard, und auch Digitalkameras arbeiten intern mit mehr als 8 Bit. Nur wenn diese höheren Farbtiefen auch im Bildbearbeitungsprogramm zur Verfügung stehen, hat man die entsprechenden Reserven für stärkere Eingriffe und Korrekturen. Und selbst, wenn diese nicht mehr notwendig sind, weil die Perfektionierung im Raw-Konverter erfolgte, bietet das 16-Bit-Format Reserven für spätere Montagen und kreative Verfremdungen.

Während neuere Software meist selbstverständlich für 16 Bit ausgelegt wird, tun sich die Hersteller etablierter Bildbearbeitungssoftware damit noch schwer. Photoshop hat erst seit Version CS2 den Großteil seiner Funktionen für 16 Bit fit gemacht – aber noch nicht alle. Schon schlechter sieht es in Paint Shop Pro aus, das seit Version X 16-Bit-Verarbeitung erst teilweise unterstützt. Das zur CorelDraw Graphic Suite gehörende Photo-Paint ist seit langem immer noch nur eingeschränkt 16-Bit-fähig, das vergleichsweise junge Programm PhotoLine dagegen fast durchgehend. Ein nicht befriedigend gelöstes Problem ist nach wie vor eine platzsparende Speicherung von 16-Bit-Dateien. JPEG ist dazu nicht geeignet, TIFF erzeugt sehr große Dateien.

16-Bit-fähige Alternativen wie JPEG2000 und PNG haben sich bisher nicht durchgesetzt und unterstützen teilweise EXIF-Daten und ICC-Profile unzureichend. Bleiben die programmeigenen Dateiformate, die aber oft nicht weniger Speicherplatz erfordern als TIFF und (Photoshops PSD-Format ausgenommen) für den Austausch nicht geeignet sind. Übrigens sind nicht immer, wenn 16 Bit draufsteht, auch wirklich 16 Bit drin: Es bedeutet nur, dass in der Datei 16 Bit (2 Byte) pro Kanal für die Daten reserviert sind. Ob diese auch gefüllt werden, hängt von dem Gerät ab, das die Daten liefert. Wenn eine Kamera beispielsweise die Sensordaten nur mit 12 Bit Genauigkeit digitalisiert, bleiben jeweils vier Bit der 16-Bit-Datei ungenutzt. Dies ist der Hauptgrund dafür, dass 16-Bit- TIFF-Dateien oft sehr viel größer als Raw- Dateien aus derselben Kamera sind: In der Raw-Datei sind die zur Verfügung stehenden Daten besser gepackt, es gibt keine ungenutzten Bits.

In der Regel nützt es nichts, ein 8-Bit-Bild nachträglich in 16 Bit umzuwandeln, weil dies keine zusätzlichen Tonwertdifferenzierungen erzeugt. Anders ist das aber, wenn anschließend einschneidende Umrechnungen der Farbwerte vorgenommen werden sollen. Das ist schon bei der Umwandlung eines Farb- in ein Graustufenbild der Fall. Erfolgt diese Konvertierung in 8-Bit-Farbtiefe, müssen die dabei errechneten Zwischenwerte auf 256 Helligkeitsstufen gerundet werden, was eventuell vorhandene Differenzierungen vernichtet. Wird vor der Graustufenumwandlung die Farbtiefe auf 16 Bit/Kanal erhöht, ist das nicht nötig. Das Ergebnis hat dann deutlich mehr „Farben" und somit weichere Helligkeitsübergänge. Am Monitor wird dies meist noch nicht sichtbar, in einem Fine-Art-Druck kann es eine Rolle spielen – vor allem, wenn die Helligkeitszonen anschließend noch verschoben werden. Noch wichtiger ist die Umwandlung in 16-Bit-Farbtiefe vor der Konvertierung in einen deutlich größeren Farbraum, beispielsweise in Lab.

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Photoshop

Photoshop verarbeitet 16-Bit-Daten intern in einem Quasi-15-Bit-Format mit einem Wertebereich von 0 bis 32.768.

Photoshop kann zwar schon seit vielen Versionen 16-Bit-Bilder öffnen und speichern, die Palette benutzbarer Werkzeuge war allerdings vor den CS-Versionen stark eingeschränkt. Auch in der Version CS2 sind nicht ausnahmslos alle Funktionen 16-Bit-fähig. Die vor allem im Filtermenü zu findenden Lücken sind jedoch verschmerzbar. Wichtig ist, dass die Ebenen und Maskierungsfunktionen voll benutzbar sind sowie alle Mischmodi und Einstellungsebenen zur Verfügung stehen. Das ist in Photoshop gewährleistet. Photoshop benutzt intern kein vollständiges 16-Bit-Datenformat, sondern ein „abgespecktes", das nur „15+1 Bit" verwendet. Der Wertebereich reicht von 0 bis 32.768. Volle 16 Bit würden einen Wertebereich von 0–65.535 ergeben, volle 15 Bit dagegen nur 0–32.767. Dieses seltsame Format hat traditionelle Gründe und bringt keine Speicherplatzersparnis – gespeichert (etwa in einer TIFF-Datei) werden die Daten in vollen 16 Bit. Ein Vorteil ist jedoch, dass es einen definierten Mittelpunkt (50 % Grau) gibt, der beim Wert 16.384 liegt. Im 8-Bit-Wertebereich (0–255) liegt dieser Mittelpunkt genau zwischen 127 und 128.

Paint Shop Pro

Paint Shop Pro passt die Farbtiefe der Dateien an die begrenzten Fähigkeiten seiner Werkzeuge an, warnt aber zum Glück noch davor.

Bis zur Version 9 hat Paint Shop Pro Bilder mit 16-Bit-Farbtiefe/Kanal beim Öffnen auf 8 Bit reduziert. Die Möglichkeit, 16-Bit-Bilder direkt zu bearbeiten, kam – ebenso wie die Fähigkeit zum Farbmanagement – erst in Version X hinzu. Allerdings ist nach wie vor nur ein kleiner Teil der Werkzeuge auf 16-Bit- Bilder anwendbar. Welche, merken Sie erst beim Versuch: Dann erscheint oft die Meldung, das Bild müsse in 8 Bit/Kanal zurückgewandelt werden. Besser ist es, PSP gleich so einzustellen, dass 8-Bit-Werkzeuge ausgeblendet werden, wenn ein 16-Bit-Bild bearbeitet wird. Dazu müssen Sie unter Datei→ Einstellungen→ Allgemeine Programmeinstellungen→ Automatische Aktion den dritten Listenpunkt von Eingabeaufforderung auf Nie umstellen.

Für 16-Bit-Dateien nutzbar sind die meisten für fotografische Korrekturen notwendigen Filter: Bildrauschen digitaler Kameras entfernen, Intelligente Fotokorrektur und Farbabgleich, die Auswahlwerkzeuge, das Ausrichtungs- und das Perspektivenkorrektur- Werkzeug, jedoch kein einziges Werkzeug gegen Objektivverzerrungen. In der Werkzeugpalette fehlen unter anderem fast alle Pinselwerkzeuge, von den zahlreichen Effekten sind lediglich fünf, darunter Poster und Hochpass (als einziger Kanteneffekt) verfügbar. Ebenen, Anpassungsebenen und Maskenebenen lassen sich auch mit 16-Bit-Bildern anlegen, doch steht kein einziger Mischmodus mehr zur Verfügung. Damit sind viele bekannte Techniken und Tricks zur Bildverbesserung nicht anwendbar. Mangelhaft ist zudem, dass auch in Paint-Shop-Pro- Version XI die Plug-in-Schnittstelle nicht 16-Bit-fähig ist: Plug-ins, die mit dieser Farbtiefe umgehen können, sind deshalb trotzdem nicht auf 16-Bit-Bilder anwendbar. Ein möglicher Grund dafür ist, dass Paint Shop Pro – anders als Photoshop – intern mit vollen 16 Bit rechnet, wenn ein Bild mit 16-Bit-Farbtiefe geöffnet ist und in dieser Hinsicht nicht „Photoshop-Plug-in-kompatibel" ist. Für Photo-Paint gilt genau das Gleiche.

PhotoLine

Ungewöhnlich: PhotoLine konvertiert auch einzelne Ebenen in andere Farbräume und Farbtiefen.

PhotoLine unterstützt sowohl RGB- als auch Lab-Bilder mit 8- und 16-Bit- Farbtiefe, und dies sogar gemischt innerhalb eines Ebenenstapels. Einzelne Ebenen lassen sich unabhängig von den anderen konvertieren. Einschränkungen bei den Mischmodi gibt es ebenso wenig wie bei den unterstützten Anpassungsebenen, die hier Arbeitsebenen heißen und zu denen auch ein Unscharfmaskieren- Filter und die Gaußsche Weichzeichnung gehören. Auch im Filtermenü sind fast alle Werkzeuge auf 16-Bit-Bilder anwendbar. Photoshop-kompatible Plug-ins von Drittherstellern lassen sich benutzen und funktionieren auch mit 16-Bit-Ebenen. Die einzige Funktion, die wir vermissten, ist die Anzeige der 16-Bit-Werte. Alle Farbwerte werden wahlweise als 8-Bit-Kanalwerte oder als Prozentwerte angezeigt.

Ein 16-Bit-Workflow

Ein kompletter 16-Bit-Workflow bis zur Ausgabe und Archivierung ist zurzeit nur empfehlenswert, wenn die Ergebnisse später noch als Rohmaterial für weitere, stark in Helligkeit und Farbumfang eingreifende Bearbeitungsschritte dienen sollen oder für qualitativ hochwertige Ausgaben gedacht sind. Consumer-Drucker und Belichtungsdienste können in der Regel nur mit 8-Bit- Daten umgehen, und für die Monitorausgabe genügt diese Farbtiefe meist auch – für die Veröffentlichung im Internet sind 16-Bit-Dateien sowieso nicht geeignet. Zudem benötigen Bildbearbeitungsschritte an 16-Bit-Dateien deutlich länger, und die Dateien werden doppelt so groß. Deshalb besteht ein sinnvoller Arbeitsablauf in der richtigen Mischung aus 16-Bit- und 8-Bit- Bearbeitung, und die eigentliche Frage muss lauten: Wann soll die Konvertierung erfolgen?

Die volle 16-Bit-Farbtiefe hat Vorteile, wenn die Tonwertverteilung des Bildes stark verändert und damit das Histogramm partiell gedehnt und gestaucht wird. Auch wenn in einem großen Arbeitsfarbraum wie Wide Gamut RGB oder ProPhoto RGB gearbeitet wird, vermeidet 16-Bit-Bearbeitung den Verlust von Farbdifferenzierungen. Noch mehr trifft dies für die Arbeit im Lab- Farbraum zu: Sie sollte generell nur in 16-Bit- Farbtiefe erfolgen. Wenn Speicherplatz eine untergeordnete Rolle spielt, ist in dieser Phase die Speicherung einer Arbeitsfassung der 16-Bit-Datei empfehlenswert. Die Konvertierung in 8-Bit-Farbtiefe erfolgt nach Abschluss dieser Korrekturen und gegebenenfalls auch erst nach der Rückkonvertierung in einen gebräuchlichen RGBoder CMYK-Farbraum. Für kleinere Änderungen und die abschließende Schärfung für den Druck stellen 8-Bit-Farbtiefe keinen Nachteil dar. In Paint Shop Pro sind leider auch einige professionelle Korrekturtechniken, die Mischmodi benötigen, nur mit 8-Bit- Bildern möglich.

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Immer noch exotisch: L*a*b*

Der RGB-Farbraum entspricht zwar der „Technik" unseres Farbensehens – auch die Netzhaut enthält drei selektiv für Rot, Grün und Blau empfindliche Typen von Sinneszellen – ist für die intuitive Beschreibung von Farben und die Arbeit damit jedoch denkbar ungeeignet. Wir empfinden Farben nicht als RGB-Mischung, sondern als Farbtöne unterschiedlicher Sättigung und Helligkeit. Es gibt mehrere Farbräume, welche mit diesen Komponenten arbeiten, am bekanntesten sind HSB und HSL. Leider sind die Definitionen von Sättigung S und Helligkeit (B bzw. L) darin recht weltfremd. Außerdem haben diese Farbräume den gleichen Nachteil wie der RGB-Farbraum: Sie sind geräteabhängig, das heißt, es müsste durch ein zusätzliches Farbprofil beschrieben werden, welche Farben mit den HSL- beziehungsweise HSB-Werten überhaupt gemeint sind. Deshalb begegnen uns HSB und HSL in der Regel nicht als eigenständige Farbräume, sondern nur in Form einzelner Komponenten, zum Beispiel im verbreiteten Filter Farbton/Sättigung/ Helligkeit. In manchen Dialogen von Paint Shop Pro und PhotoLine sind Umschaltungen von Farbraum und Kanälen möglich, was sich aber nur auf die Arbeit des gerade geöffneten Dialogs auswirkt.

So sieht der Lab-Farbraum in der Theorie aus.

Etwas anders ist dies mit dem CIE-L*a*b*- Farbraum, kurz Lab genannt. Er trennt das Farbsignal ähnlich wie HSL in eine Helligkeits- und zwei Farbkomponenten, die Helligkeit entspricht sehr genau dem menschlichen Helligkeitsempfinden. Lab könnte, wenn schon nicht der ideale, so doch ein deutlich besserer Farbraum für Bearbeitung und Austausch von Bildern sein, als es RGB gegenwärtig ist. Bei konsequenter Arbeit mit Lab-Dateien ist Farbmanagement überflüssig, denn wir haben es mit definierten Farben zu tun. Zudem sind alle sichtbaren Farben (jedoch auch noch viel mehr) im Lab- Farbraum enthalten. Leider unterstützen bisher nur sehr wenige Bildbearbeitungsprogramme Lab-Bilder, uns bekannt sind Photoshop, Photo- Line und Corels Photo-Paint. Zudem sollte die Arbeit mit Lab-Bildern generell nur in 16-Bit-Farbtiefe erfolgen (was in Photo- Paint nicht möglich ist). Der Grund: Der Lab- Farbraum ist so groß und enthält so viele „ungenutzte", das heißt nicht sichtbare Farben, dass für die sichtbaren nur etwa ein Drittel des gesamten Wertebereichs zur Verfügung steht. Bei einer Konvertierung von RGB nach Lab gehen deshalb zahlreiche RGB-Werte einfach verloren (sie werden zu einem Lab-Wert zusammengefasst), was auf einen Verlust an Farbdifferenzierungen hinausläuft.

Bei 16-Bit-Farbtiefe ist das nicht dramatisch – auch ein Drittel von 65.535 Helligkeitsabstufungen ist noch sehr viel mehr, als wir wahrnehmen können – bei 8-Bit-Farbtiefe und damit lediglich 255 Abstufungen aber sehr wohl. In der Praxis hängt der Farbverlust vom Farbraum ab und ist dort oft noch viel größer: Liegt das Ausgangsbild in „Wide Gamut RGB" (einem der größten Arbeitsfarbräume) vor, bleiben knapp 5 Millionen Farben übrig, geht man von sRGB aus, sogar nur etwa 2,2 Millionen. Eine bloße Hin- und Rückkonvertierung kann deshalb bereits deutliche Lücken im Histogramm hinterlassen. Um dies zu vermeiden, gibt es in den Photoshop-Farbeinstellungen die Option „Dither verwenden" – die aber lediglich verloren gegangene Bildinformation durch Rauschen ersetzt.

… und so in der Praxis, wenn man die unterschiedliche Empfindlichkeit unseres Farbsehens berücksichtigt.

In 16-Bit-Farbtiefe kann Lab dagegen seine Vorteile voll ausspielen. Diese liegen vor allem in der „Wahrnehmungstreue" des L-Kanals und der Möglichkeit, diesen getrennt von den Farbkanälen zu bearbeiten. Die Beschränkung auf den L-Kanal vermeidet bei Kontrast- und Helligkeitsänderungen das Auftreten von Farbverschiebungen, wie sie im RGB-Farbbild fast unvermeidlich sind. Schärfungen werden ebenfalls ausschließlich im L-Kanal vorgenommen, um farbige Säume zu verhindern. Rauschen, dessen farbige Anteile oft besonders stören, wird stattdessen nur in den beiden Farbkanäle a und b entfernt – etwa durch eine leichte Weichzeichnung. Farbkorrekturen sind im Lab-Raum leider nicht so intuitiv wie im HSB- oder HSL-Farbraum, denn von den beiden Farbkanälen a und b lässt sich schwerlich auf die Sättigung oder den Farbton einer Farbe schließen.

Kanalweise Korrekturen, etwa mit der Gradationskurve oder dem Tonwertkorrekturwerkzeug, erfordern deshalb Erfahrung und Fingerspitzengefühl. Aber es gibt dafür ja die bekannten Werkzeuge Farbton/Sättigung/ Helligkeit und Farbbalance, die im Lab- Modus teilweise deutlich besser als im RGB-Modus arbeiten. Auch einige Mischmodi zeigen eine deutlich andere Wirkung. Extreme Unterschiede gibt es beim Überblenden transparenter Bereiche, vor allem, wenn stark kontrastierende Farben überblendet werden. Dabei entstehen im normalen RGB-Modus recht störende dunkle oder helle Übergangsbereiche. Nur in Photoshop existiert die Option RGB-Farben mit Gamma füllen, womit sich solche Fehler deutlich reduzieren lassen. Eine Überblendung im Lab- Modus hilft hingegen fast immer – lediglich bei Komplementärfarben entstehen selbst hier leicht falschfarbige Mischbereiche. Solche Überblendungen treten nicht nur bei Montagen auf, sondern bei allen Techniken, die Masken erfordern, also auch bei den manuellen DRI-Kombinationen, auf die wir im Folgenden eingehen. Falls möglich, nehmen Sie diese deshalb im Lab-Farbraum (und dann natürlich bei 16-Bit- Farbtiefe) vor.

Abseits der Bildbearbeitungsprogramme ist Lab-Unterstützung bisher noch sehr selten zu finden. Das Scanprogramm SilverFast kann Bilder im Lab-Farbraum ausgeben, was das umständliche Fabmanagement-Handling überflüssig macht. Auf der Ausgabeseite (Drucker, Belichter) scheint Lab noch völlig unbekannt zu sein. Ein Hindernis ist – ähnlich wie bei 16-Bit-Dateien –, dass ein gut komprimierbares, EXIF-fähiges Dateiformat ähnlich JPEG bisher fehlt.

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8 Bit ausreizen: DRI

Ziel unserer Bemühungen ist ja, Helligkeits- und Farbkontraste des Motivs so gut wie möglich zu erhalten. Wenn dies bereits bei der Aufnahme scheitert, weil der Helligkeitsumfang des Motivs den Dynamikbereich des Sensors übersteigt, gibt es derzeit nur einen Ausweg: Fertigen Sie mehrere unterschiedliche belichtete Aufnahmen an und überlagern diese anschließend so, dass das Mischbild den vollen Kontrastumfang aller Einzelbilder erhält. Die Hohe Schule dieser Technik heißt HDR-Fotografie. Oft ist es aber gar nicht nötig, die Einzelbilder in ein 32-Bit-HDR-Bild zusammenzufügen – das ja dann doch wieder, um es überhaupt darstellen zu können, auf 8-Bit-Farbtiefe reduziert werden muss. Die Mischung der richtig belichteten Bildbereiche kann ohne weiteres auch in 16-Bit- und sogar in 8-Bit-Farbtiefe erfolgen. Diese Technik wird üblicherweise mit DRI (Dynamic Range Increase – Erhöhter Dynamikumfang) bezeichnet.

DRI-Kombination aus zwei unterschiedlich belichteten Aufnahmen in Paint Shop Pro. Die Palette links zeigt den Ebenenaufbau, der kleine Dialog rechts die Einstellungen für die Erstellung der Maske aus dem helleren Einzelbild.

Treffender ist der Begriff Belichtungskombination (im englischen Exposure Blending). Weiter oben (im Abschnitt zum Scannen) sind Sie dieser Technik übrigens auch schon begegnet, dort wurde sie Multi-Exposure (Mehrfachbelichtung) genannt. Die Belichtungskombination erfordert mehrere unterschiedlich belichtete, aber ansonsten exakt übereinstimmende Fotos und ein Bildbearbeitungsprogramm, das mit Ebenen und Masken umgehen kann. Sehr viel einfacher geht es mit dem Programm Photomatix, das mehrere Funktionen für das voll- und halbautomatische Zusammenfügen solcher Aufnahmen besitzt. Das Ausgangsmaterial muss in 8- oder 16-Bit-Farbtiefe vorliegen (Raw-Bilder sind nicht geeignet). Eine Funktion zum automatischen Ausrichten der Fotos gibt es in Photomatix ebenfalls, allerdings empfanden wir diese als nicht sehr zuverlässig.

Die einfachste Methode, Bildpixel miteinander zu verrechnen, besteht darin, den Mittelwert aller Helligkeiten zu bilden. Bei unterschiedlich belichteten Aufnahmen wird so bereits eine Erhöhung des Kontrastumfangs erreicht, jedoch in minderer Qualität. Sehr gut geeignet ist die Mittelwertbildung dagegen für die Verminderung von Rauschen (Scanner mit einer Multi-Sampling- Funktion machen nichts anderes). Photomatix kann umfangreiche Bilderstapel miteinander verrechnen (Image Stacking), wie es für astronomische Aufnahmen oft erforderlich ist. Wenn Sie solche Mittelwertbildungen in einem Bildbearbeitungsprogramm vornehmen wollen, legen Sie die Bilder als Ebenen übereinander (es sollten nicht zu viele sein) und stellen die Ebenentransparenzen nach der Folge 1, 1/2 , 1/3, 1/4 und so weiter ein. Das heißt, die unterste Ebene erhält die Deckkraft 100 %, die nächste 50 %, die dritte 33 %, die vierte 25 % und so fort.

Überlagerung von drei unterschiedlich belichteten Diascans mit Photomatix. Die Ergebnisse benötigen meist noch eine Kontrast- und Farbkorrektur.

Bessere Ergebnisse als per Mittelwertbildung erreicht man, wenn beim Mischen unterschiedlich belichteter Aufnahmen über- und unterbelichtete Bereiche ausgeblendet werden und nur richtig belichtete Bildpixel ins Ergebnis eingehen. In Photomatix heißen diese Methoden Lichter & Schatten. Es gibt vier, zwei davon arbeiten vollautomatisch. Die Methode Intensiv bietet zwei Optionen (Schwach und Stark). Nur mit der Methode Einstellbar lassen sich der Radius der internen Maskierung und die Helligkeit des Ergebnisses in Grenzen wählen. Von Nachteil sind die kleinen, etwas trägen Vorschaufenster. Probieren Sie am besten alle Methoden aus und wählen dann das beste Ergebnis. Die Rechenzeiten sind meist recht kurz. Keine DRI-Technik kann aus den Einzelbildern mehr herausholen als das, was in deren Tiefen und Lichtern an Zeichnung vorhanden ist. Eine vorherige Bearbeitung im Bildbearbeitungsprogramm hilft da gar nicht weiter – zu stark aufgehellte Schatten zeigen nur Rauschen. Lichter, die keine Detailzeichnung enthalten, bleiben auch im Mischbild weiß oder werden sogar grau.

Entscheidend für die Qualität des Ergebnisses ist deshalb die richtige Belichtung der Ausgangsbilder. Hier gelten die gleichen Kriterien wie beim Ausgangsmaterial für HDR-Bilder. Die theoretisch mögliche Erhöhung des Kontrastumfangs lässt sich aus dem Dynamikumfang eines Einzelbildes plus dem Belichtungsunterschied (in EV- Stufen) zwischen dem hellsten und dunkelsten Foto errechnen, wird aber in der Praxis wegen des nicht vermeidbaren Rauschens in den Tiefen nicht vollständig erreicht. Die DRI-Kombination der Einzelbilder in einem Bildbearbeitungsprogramm ist langwieriger, lässt sich aber viel besser steuern, notfalls können die Masken in Problembereichen sogar manuell nachbearbeitet werden. Die Masken werden aus den Einzelbildern selbst erstellt. Mit zwei Einzelbildern und dem Bildbearbeitungsprogramm Paint Shop Pro funktioniert dies wie folgt:

• Legen Sie beide Bilder als Ebenen übereinander – das hellere Bild oben.
• Wählen Sie nach einem Rechtsklick auf die obere Ebene aus dem Kontextmenü Neue Maskenebene→ Aus Bild und in diesem Dialog unter Maske erstellen aus die Optionen Helligkeit der Quelle sowie Maske umkehren. Damit wird eine Ebenengruppe aus dem helleren Bild und der daraus erstellten Maske angelegt.
• Verstärken Sie den Kontrast der Maske und ändern Sie die Helligkeit, um sie nur dort durchlässig zu machen, wo Details des helleren Bildes sichtbar sein sollen. Eine Weichzeichnung ist in der Regel ebenfalls notwendig. Halos, die auf diese Weise entstehen, lassen sich durch größere Weichzeichnungsradien oder durch eine vorherige Auswahl des weichzuzeichnenden Maskenbereichs vermindern. Mit einer manuellen Nachbearbeitung der Maske mit dem Unter- und Überbelichtungspinsel (unscharfer Rand und halbe Deckfähigkeit) kann die Lichtverteilung noch zusätzlich verändert werden.

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Fazit

Kamera-Raw-Dateien und deren konsequente Weiterverarbeitung in 16-Bit-Farbtiefe helfen, den vom Kamerasensor erfassten Kontrastumfang im fertigen Bild – das dann ruhig in 8-Bit-Farbtiefe vorliegen kann – in der gewünschten Weise sichtbar zu machen. Bei Montagen und Graustufenumsetzungen kann eine vorherige 16-Bit- Umsetzung mehr Spielraum für Farbübergänge schaffen und so das gefürchtete Banding vermeiden helfen. Die Konvertierung in den Lab-Farbraum ist – falls das Bild nicht schon in diesem Farbraum gescannt werden kann – nur für hochwertige Farbkorrekturen sinnvoll. Hierbei sollte die Arbeit konsequent in 16-Bit- Farbtiefe erfolgen, was bisher nur in Photoshop und PhotoLine möglich ist.

Die DRI genannte Überlagerung unterschiedlich belichteter Aufnahmen erlaubt dagegen, den Dynamikumfang des Sensors deutlich zu überschreiten. Noch umständlich ist aber die Gewinnung der Einzelbilder, zudem sind nur unbewegte Motive gut für diese Technik geeignet. Ergebnis der Synthese der Einzelbilder ist ein „normales" Bild in 8- oder 16-Bit--Farbtiefe, das anschließend nur noch in engen Grenzen verändert werden kann. Diese Begrenzung fällt mit der im folgenden Artikel vorgestellten HDR-Technik, die ein Bild mit theoretisch unbegrenztem Kontrastumfang erzeugen kann.

Ralph Altmann

(rst[5]/c't)

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  [1] http://www.heise.de/foto/Kontrast-Trickkiste-HDR-Fotografie--/artikel/104635
  [2] http://cybercom.net/~dcoffin
  [3] http://www.heise.de/foto/Kontrast-Trickkiste-HDR-Fotografie--/artikel/104635
  [4] http://www.simpelfilter.de/farbmanagement
  [5] mailto:rst@ct.heise.de

Wieviel Pixel braucht der Mensch?

heise Foto - Werbung und Wahnsinn: Wieviel Pixel braucht der Mensch?

Werbung und Wahnsinn: Wieviel Pixel braucht der Mensch?

Dass ein Mehr an Pixeln nicht unbedingt ein deutliches Plus an Bildqualität bedeutet, wie es uns der unbeirrte Werbetenor der Kamera-Hersteller weiß machen will, dürfte jedem klar sein, der von seiner alten 6-Megapixel-Kamera auf ein schickes neues 12-Megapixel-Modell wechselte. Doch wieviel Pixel braucht der Mensch nun eigentlich?

Lange galt die Auflösung als das entscheidende Kauf- und Qualitätskriterium einer digitalen Kompaktkamera. Inzwischen werden jedoch so viele Pixel auf die Sensoren gequetscht, dass sich selbst bei niedrigen ISO-Empfindlichkeiten unerwünschtes Bildrauschen einstellt und die Bildqualität sinkt, während die Datenmenge pro Foto unaufhörlich anwächst. Das beeinträchtigt nicht nur die Kamera-Performance, sondern auch den Komfort bei der Handhabung der Bilder.

Landläufige Meinung: Je größer das gedruckte Foto, desto mehr Pixel braucht man. Falsch! Für ein in optimalem Abstand betrachtetes Foto, egal ob es sich um ein Poster oder um ein Passbild handelt, werden nicht mehr als 6 Megapixel benötigt, damit es uneingeschränkt scharf wirkt. Schauen wir zum Untermauern dieser provokanten These einmal in die technischen Daten unseres Sehapparats: Das menschliche Auge kann Details differenzieren, die mehr als eine Winkelminute (etwa 0,017°) voneinander entfernt sind. Das heißt, in einem Meter Abstand erkennt ein normal Scharfsichtiger (Visus = 1, Sehkraft 100%) gerade noch einen Krümel von 0,3 mm Durchmesser (tan 0,017° × 1 m).

Gesichtsfeld des linken Auges: Nur innerhalb des kleinen gelben Kreises sehen wir wirklich scharf. Die Rot- und Blau-Empfindlichkeit endet außerhalb der gleichfarbigen Linien, der Blinde Fleck ist durch den schwarzen Kreis gekennzeichnet. Quelle:Wikipedia

Das Auge als Maßstab?

Der normale Visus ist altersabhängig und liegt bei einem 20-jährigen Menschen bei 1,0 bis 1,6, bei einem 80-jährigen bei 0,6 bis 1,0. Er wird übrigens nur im Bereich der Sehgrube ("Gelber Fleck") mit der höchsten Dichte an Rezeptoren erreicht, schon 5° außerhalb dieser Achse nimmt er rapide auf Werte unter 0,5 ab. Sie können sich leicht davon überzeugen, indem Sie das nebenstehende Bild fixieren und versuchen, hier weiter zu lesen – das klappt nicht. Dass unser aller Auge eigentlich ein "Flaschenboden" mit extrem starkem Randabfall ist, stört uns nur deshalb nicht, weil es dort, wo wir gerade hingucken, ja immer scharf ist.

Mit einem (schon recht hoch gegriffenen) durchschnittlichen Visus von 0,5 über das gesamte Gesichtsfeld (etwa 180° in der Horizontalen und 100° in der Vertikalen) können wir Ihnen hier eine ungefähre Megapixel-Angabe für Ihre Klüsen liefern: maximal 15 Megapixel, durch das abgerundete Gesichtsfeld (siehe Bild) eher weniger. Die Gesamtauflösung des Auges ist in einer Betrachtung über die optimale Kamera-Auflösung freilich nebensächlich, da man sich ein Foto selten halb um den Kopf wickelt.

weiter...[1]

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Randbedingung

Eine nicht vernachlässigbare Randbedingung für die 6-Megapixel-These liefert eher der unscheinbare Passus "optimaler Betrachtungsabstand". Der sollte bei üblicher Foto-Handhabung nicht geringer als die Bilddiagonale werden – sonst kann das Auge das Bild nicht mehr als Ganzes erfassen und verliert sich in Details, vergleichbar mit einem Kinobesucher in der ersten Reihe.

Bei einem 60 × 90-Poster beträgt der optimale Betrachtungsabstand etwas über 1 m. Da wie oben angeführt ein Scharfsichtiger hierbei Details von minimal 0,3 mm differenzieren kann, muss die Bildauflösung also 2000 × 3000 Pixel = 6 Megapixel betragen (600 mm / 0,3 mm × 900 mm / 0,3 mm). Dank Strahlensatz[2] gilt die Korrelation für jede Bildgröße: Bei Bildern zum Herumzeigen ist der Betrachtungsabstand kleiner, bei Postern größer, die benötigte Auflösung bleibt mithin immer gleich.

Aus einer Entfernung von 6 Metern erkennt man die einzelnen, etwa 2 mm außeinanderliegenden Dots dieses Großdrucks nicht mehr, das Bild wirkt scharf.

Wird der optimale Betrachtungsabstand überschritten, etwa beim Durchblättern eines Albums, verringert sich die Zahl der nötigen Pixel proportional: So sind bei einem aus 36 cm Entfernung betrachteten 10 x 15-Abzug nur noch 1,5 Millionen Pixel nötig – oder noch weniger, falls Omas nachlassender Visus hinzukommt. Wenn man dem Betrachter allerdings die digitale Herkunft des Bildes verrät und sich dieser sogleich auf Nasenlänge dem Papier nähert, um Pixeltreppchen und Artefakte zu zählen, wird der optimale Betrachtungsabstand auch schon einmal drastisch unterschritten.

Übrigens nimmt die Nah-Einstellgrenze (Akkommodationsnahpunkt[3]) des Auges stark mit dem Alter zu: Während sie bei Jugendlichen noch bei 10 bis 12 cm liegt, steigt sie mit Mitte Vierzig fast sprungartig auf Werte um 30 bis 50 cm an. Reife Probanden sind also weniger geneigt, bei einem A4-Ausdruck den optimalen Betrachtungsabstand zu unterschreiten – und benötigen in letzter Konsequenz auch weniger Megapixel.

Trotzdem lässt sich verallgemeinern: Je größer ein Foto "abgezogen" wurde, desto größer ist die Gefahr, dass der Betrachter den optimalen Abstand nicht wahrt – allein aus diesem Grund lautet die Empfehlung, bei Bildern in Poster-Größe (jenseits von A4) eine Pixel-Reserve einzurechnen; ein Faktor von 1,5 bei der Auflösung sollte in jedem Fall ausreichend sein. Damit erschlägt man dann auch den Schärfeverlust, der in jeder Digitalkamera mit CCD- oder CMOS-Sensor durch die kamerainterne Helligkeits-Interpolation aus den Einzelfarb-Pixeln entsteht – dazu mehr auf der nächsten Seite.

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Echte und bunte Pixel

Von dem, was der Hersteller an Megapixel-Zahl auf die Kamera druckt, kann man getrost ein Drittel abziehen, um auf eine "echte" Megapixel-Zahl mit randscharfen Bildpunkten zu kommen. Grund ist die bei fast allen neuzeitlichen Digitalkameras verwendete Farbfilter-Matrix (Bayer-Pattern), die den eigentlich farbenblinden Sensorzellen erst ein farbiges Sehen ermöglicht: Jedes Pixel einer Digitalkamera sieht nicht die schärferelevante Helligkeit, sondern nur den durch das Filter vorgegebenen Primärfarbanteil in rot, grün oder blau. Die Helligkeitsinformation gewinnt erst der Kamera-Prozessor in einem aufwendigen Interpolationsvorgang, der benachbarte Pixel grundsätzlich mit einbeziehen muss. Von dieser Problematik ausgenommen sind lediglich Kameras mit Foveon-Sensor, bei dem jedes einzelne Pixel das volle Farbspektrum wahrnehmen kann – hier kann sich der Kamera-Prozessor eine qualitätsmindernde Interpolation ersparen.

Bei der Helligkeits-Interpolation der Bayer-Filtermatrix müssen mehrere Pixel (helles Quadrat) zusammengefasst werden, wodurch Details verloren gehen.

Je nachdem, wie geschickt sich der Interpolationsalgorithmus anstellt, beträgt der "Visus" eines üblichen Digitalkamera-Sensors zwischen 0,7 und 0,9, wobei Spitzenwerte oft mit eigentümlichen Bildstörungen (Artefakte) einhergehen, verstärkt durch die meist vorhandene Nachschärfung seitens der Kamera-Firmware. So kann es beispielsweise sein, dass blaue Flächen im Motiv unruhige, "angefressene" Kanten aufweisen, grüne dagegen glatt umrandet erscheinen. Ein CCD-Visus von rund 0,7 lässt sich nur durch mindestens 30% mehr Pixel ausgleichen – mit dem oben erwähnten Auflösungs-Faktor von 1,5 liegt man also immer auf der sicheren Seite. Anders herum bedeutet dies, dass eine 6-Megapixel-Kamera nur rund 4 Millionen "echte", knackscharfe Pixel liefern kann (sofern nicht schon vorher das Objektiv der Auflösung Grenzen setzt).

Doch auch damit kann der Kunde eigentlich schon zufrieden sein: Betrachtet man das Bild vollflächig auf einem 20-zölligen Monitor, braucht man nicht mehr als 1600 × 1200 Bildpunkte, also knapp zwei Megapixel. Bei Ausbelichtungen auf Fotopapier sieht es etwas anders aus: Gängige Fotobelichter arbeiten mit 250 bis 300 ppi (Pixel per Inch), gleichbedeutend mit 100 bis 120 Pixel pro Zentimeter Kantenlänge. Für einen 10 × 15-Abzug benötigt man also nur 1000 × 1500 Pixel (1,5 Megapixel), mehr gibt das Belichtungsverfahren nicht her (und mehr ist bei einem Betrachtungsabstand von 36 cm wegen der begrenzten Auflösung des Auges auch gar nicht nötig). Ein ganzseitiger A4-Druck in bestmöglicher Auflösung benötigt drucktechnisch demzufolge nicht mehr als 6 "echte" Megapixel, äquivalent mit 7 bis 9 Kamera-Megapixeln.

Gegen 9-Megapixel-Kameras wäre im Prinzip nichts einzuwenden – wenn die Sensorfläche proportional mit der Pixelzahl steigen würde. Das tut sie aber nicht, denn jeder Quadratmillimeter mehr Sensorfläche kostet den Herstellern Geld: Lieber quetscht man werbewirksam immer mehr Pixel auf die gleiche (oder gar kleinere) Fläche. Da aber das Bildrauschen mit der Pixeldichte korreliert, steigt die Bildqualität oberhalb von 6 Megapixeln auf einem 1/1,8"-Sensor – wenn überhaupt – nur noch marginal. Das ist auch der Grund, warum anerkannte Fachleute 6 Megapixel als Optimum für die Kompaktkamera-Auflösung[4] ansehen.

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Vergrößerungen

Die Foto-Industrie und freundliche Verkäufer argumentieren gern mit der "Ausschnittsvergößerung", die ja bei 12 und mehr Megapixeln kein Problem sein soll. Mit dem gleichen Argument wurden vor fünf Jahren schon die Käufer von 5-MP-Modellen geködert, die 3 oder 4 Megapixel als für ihren Einsatzzweck ausreichend erachteten. Nichts Neues also.

Tatsache ist: Theoretisch kann man die Diagonale des Bildausschnitts bei einer 12-MP-Kamera bei gleicher Ausschnitts-Auflösung um ein Drittel kleiner ansetzen als bei einer 6-MP-Kamera – kein umwerfender Gewinn, der zudem oft genug von dem stärkeren Rauschen der 12-MP-Sensoren zunichte gemacht wird. Starke Ausschnittsvergrößerungen sehen deshalb bei 6- bis 12-Megapixel-Kompaktkameras in etwa gleich bescheiden aus. Letztlich ist eine Ausschnittsvergrößerung nichts anderes als der zu Recht schlecht beleumundete "Digitalzoom". Dann lieber gleich eine Kamera mit entsprechendem Brennweitenbereich kaufen oder die Aufnahmeposition so wählen[5], dass man hinterher nichts ausschneiden muss.

Fazit

Bei unseren Messungen an neuen Kompaktkamera-Modellen fällt schon bei 10-MP-Kameras auf, dass die Bildqualität (die ja mitnichten nur von der Auflösung bestimmt wird) stagniert oder sich gar wieder gegenüber älteren Modellen verschlechtert. Wer nun glaubt, im Laden einfach zu einer billigen 6-MP-Knipse greifen zu können, wird allerdings enttäuscht: Ernstzunehmende 6-MP-Kameras sind heute nicht mehr zu finden. Die am Markt befindlichen 6- und 7-MP-Digicams chinesischer Provenienz arbeiten allesamt mit winzigen bis winzigsten Sensoren (1/2,5", 1/3"), vernünftig dimensionierte (1/1,7"- und 1/1,8"-CCD) Markengeräte kursieren praktisch nur noch auf dem Gebrauchtmarkt.

Die Größen-Bezeichnung in Form eines Bruches (wie etwa 1/1,7 oder 1/2,5 Zoll) verweist übrigens auf die eigentümliche Rechnungsweise bei frühen Kamera-Bildaufnehmerröhren (Vidikons), deren Glas-Durchmesser in Zoll oder den im Angelsächsischen üblichen Zoll-Brüchen (fragen Sie mal Ihren Klempner nach der Größe des Eckventils unter Ihrem Waschbecken!) bemessen wurde. Konstruktionsbedingt tasteten Röhren von einem Zoll (25,4 mm) Durchmesser nur Bilder mit einer Diagonalen von rund 16 mm ab. Als Grundlage zur Bildkreisberechnung legten die Bildsensor-Hersteller einen Wert von 16,8 mm für den Ein-Zoll-Chip mit einem Seitenverhältnis von 4:3 fest, damit ergeben sich 22,5 mm für ein 4/3-Zoll-CCD oder 11 mm für einen 1/1,7-Zoll-Sensor. Hier die gängigen Digitalkamera-Sensoren im Größenvergleich: Die Kreise entsprechen der üblichen Größenangabe in Zoll, die inneren Rechtecke der jeweiligen tatsächlichen Sensorfläche in Originalgröße.

Sensorgrößen im Vergleich: Je größer die Zahl unter (oder besser: rechts neben) dem Bruchstrich, desto kleiner der Sensor.

Bei Spiegelreflexkameras gelten zum Glück andere Regeln: Hier ist die Sensorfläche um ein Vielfaches größer als bei Kompaktmodellen, so dass zumindest vom Rauschverhalten her 12 oder 14 Megapixel relativ unkritisch sind. Ob die verwendeten Objektive aber ebenfalls so hoch auflösen, steht auf einem anderen Blatt.

Carsten Meyer

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(cm[7]/c't)

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  [2] http://de.wikipedia.org/wiki/Strahlensatz
  [3] http://de.wikipedia.org/wiki/Akkommodation_%28Auge%29
  [4] http://www.6mpixel.org
  [5] http://www.heise.de/foto/Workshop-Besser-fotografieren--/artikel/105394/0
  [6] http://www.heise.de/foto/foren/S-Artikel-Foren/forum-134011/list/
  [7] mailto:cm@ct.heise.de

Virtualbox und Installation von USB-Scanner

aus der Virtualboxhilfe:

3.7.6. USB support - USB settings

The "USB" section in a virtual machine's Settings window allows you to configure VirtualBox's sophisticated USB support.

VirtualBox can allow virtual machines to access the USB devices on your host directly. To achieve this, VirtualBox presents to the guest operating system a virtual USB controller. As soon as the guest system starts using a USB device, it will appear as unavailable on the host.

Note

Be careful with USB devices that are currently in use on the host! For example, if you allow your guest to connect to your USB hard disk that is currently mounted on the host, when the guest is activated, it will be disconnected from the host without a proper shutdown. This may cause data loss.

In addition to allowing a guest access to your local USB devices, VirtualBox even allows your guests to connect to remote USB devices by use of the VRDP protocol. For details about this, see Section 7.4.3, "Remote USB".

In the Settings dialog, you can first configure whether USB is available in the guest at all, and in addition also optionally enable the USB 2.0 (EHCI) controller for the guest. If so, you can determine in detail which devices are available. For this, you must create so-called "filters" by specifying certain properties of the USB device.

Clicking on the "+" button to the right of the "USB Device Filters" window creates a new filter. You can give the filter a name (for referencing it later) and specify the filter criteria. The more criteria you specify, the more precisely devices will be selected. For instance, if you specify only a vendor ID of 046d, all devices produced by Logitech will be available to the guest. If you fill in all fields, on the other hand, the filter will only apply to a particular device model from a particular vendor, and not even to other devices of the same type with a different revision and serial number.

Aktivieren der USB-Geräteunterstützung und suchen/aktivieren der gewünschten USB-Geräte

Der Hostrechner (hier XP) muß den USB-Universal-Gerätetreiber installiert haben ggf. wird der Treiber jetzt nachinstalliert !

erst jetzt sucht auch die VM nach der neuen Hardware...nach mehrmaligen VM-Neustart und ggf. neuanschließen des USB-Gerätes sollte es nun gehen

usw. wie mans kennt - weiter wie gewohnt !

In detail, the following criteria are available:

1. Vendor and product ID. With USB, each vendor of USB products carries an identification number that is unique world-wide, the "vendor ID". Similarly, each line of products is assigned a "product ID" number. Both numbers are commonly written in hexadecimal (that is, they are composed of the numbers 0-9 and the letters A-F), and a colon separates the vendor from the product ID. For example, 046d:c016 stands for Logitech as a vendor, and the "M-UV69a Optical Wheel Mouse" product.

Alternatively, you can also specify "Manufacturer" and "Product" by name.

To list all the USB devices that are connected to your host machine with their respective vendor and product IDs, you can use the following command (see Chapter 8, VBoxManage reference):

VBoxManage list usbhost

On Windows, you can also see all USB devices that are attached to your system in the Device Manager. On Linux, you can use the lsusb command.

2. Serial number. While vendor and product ID are already quite specific to identify USB devices, if you have two identical devices of the same brand and product line, you will also need their serial numbers to filter them out correctly.
3. Remote. This setting specifies whether the device will be local only, or remote only (over VRDP), or either.

On a Windows host, you will need to unplug and reconnect a USB device to use it after creating a filter for it.

As an example, you could create a new USB filter and specify a vendor ID of 046d (Logitech, Inc), a manufacturer index of 1, and "not remote". Then any USB devices on the host system produced by Logitech, Inc with a manufacturer index of 1 will be visible to the guest system.

Several filters can select a single device -- for example, a filter which selects all Logitech devices, and one which selects a particular webcam.

You can deactivate filters without deleting them by clicking in the checkbox next to the filter name.

3.7.6.2. Implementation notes for Windows and Linux hosts

On Windows hosts, a kernel mode device driver provides USB proxy support. It implements both a USB monitor, which allows VirtualBox to capture devices when they are plugged in, and a USB device driver to claim USB devices for a particular virtual machine. As opposed to VirtualBox versions before 1.4.0, system reboots are no longer necessary after installing the driver. Also, you no longer need to replug devices for VirtualBox to claim them.

On Linux hosts, VirtualBox accesses USB devices on Linux through the usbfs file system. Therefore, the user executing VirtualBox needs read and write permission to the USB file system. Most distributions provide a group (e.g. usbusers) which the VirtualBox user needs to be added to. Also, VirtualBox can only proxy to virtual machines USB devices which are not claimed by a Linux host USB driver. Please refer to the Driver= entry in /proc/bus/usb/devices to see which devices are claimed.

weitere Infos:

VirtualBox vs. VMWare Server