Die „Dynamic Range“-Option der Fujifilm X Kameras
DR-Funktion
In die Fujifilm Kameras der X-Serie ist eine DR-Funktion eingebaut. DR steht für „Dynamic Range“ und soll bei der fotografischen Aufnahme sehr kontrastreicher Motive im JPEG-Modus helfen. Mit dieser Funktion soll besser vermieden werden können, dass Lichter ungewollt „ausfressen“ bzw. Schatten „absaufen“.
Hintergrund
Ich habe zwei Belichtungsreihen einer konstanten Lichtquelle (hellgrau leuchtender Bildschirm meines iPads) mit meiner Fujifilm X-T20 Kamera aufgenommen. Eine Belichtungsreihe wurde mit ISO 200, DR100%, die andere mit ISO 800, DR200% aufgenommen. Blende, Brennweite des Objektivs und Abstand zwischen Kamera und Lichtquelle blieben dabei konstant, die Belichtungszeit variierte jeweils von 1/8023 s bis 1/8 s in Stufen, die 1/3-Blendenstufen bzw. 1/3-EV-Werten (Exposure Values) entsprechen.
Das folgende Bild zeigt die Ergebnisse der drei Farbkanäle der RAW-Files im doppelt-logarithmischen Maßstab. Dabei wurden die Pixelwerte eines (500 x 500) Pixel-Ausschnitts um die Bildmitte ausgewählt und jeweils Mittelwerte der Farbkanäle Rot, Grün und Blau gebildet. Die Abszisse stellt die Belichtung in EV-Werten (Exposure Values) entsprechend den Angaben der Kamera dar. Die Ordinate enthält die Digitalausgaben der drei Kanäle minus dem Schwarzwert von 1022.
Die Punkte stellen die Daten der Belichtungsreihe mit ISO 200, DR100% und die gestrichelten Linien die Daten der Belichtungsreihe mit ISO 800, DR400% dar. Demnach bewirkt die Anwendung der DR-Funktion DR400% mit gleichzeitiger Erhöhung des an der Kamera eingestellten ISO-Wertes um den Faktor 4 auf ISO 800 praktisch keinen Unterschied im RAW-Abbild des Motivs. Es ist unerheblich, ob man mit DR100% und dazu ausgewählten Belichtungsdaten: Blende B, Belichtungszeit T und ISO-Wert S oder DR400% und B, T und um zwei Stufen erhöhten ISO-Wert belichtet, das RAW-Abbild ändert sich dadurch praktisch nicht. Die Pixel-Daten der RAW-Files beider Reihen sind praktisch identisch.
Die dazugehörigen JPEG-Files sind Ergebnisse der kamerainternen Berechnung auf Basis der (jeweils identischen) RAW-Daten. Im Unterschied zu den RAW-Daten unterscheiden sich jedoch die JPEG-Bilder entsprechend der gewählten DR-Funktion erheblich voneinander.
Die folgende Abbildung zeigt die Ergebnisse aus den JPEG-Files für die beiden Belichtungsreihen. Dargestellt ist jeweils nur eine der RGB-Farben, da das graue Monitorbild aufgrund des Weißabgleichs fast identische Werte in den drei Kanälen liefert. Dabei wurden wiederum Mittelwerte des bereits für die Abbildung 1 verwendeten (500 x 500) Pixel-Ausschnitts verwendet. Die Abszisse stellt wieder die Belichtung in EV-Werten dar. Die Ordinate ist der RGB-Wert im JPEG File.
Die Umsetzung der RAW-Werte in RGB-Werte für DR100%, ISO 200 erfolgt in der Kamera entsprechend der grün gefärbten Kurve. Um die Lichter eines Motivs mit der DR400%-Funktion zu sichern, wird in der Kamera die in der obigen Abbildung dargestellte rote Kurve verwendet.
Der Vergleich beider Kurven zeigt, dass ein mit den Einstellungen DR400% und ISO 800 aufgenommenes JPEG-Bild im Vergleich zu einem mit DR100% und ISO 200 aufgenommenen JPEG-Bild mit einer um minus zwei EV-Stufen verschobenen Kurve mit zusätzlich abgesenkten Lichtern aus den RAW-Daten berechnet wird. Es erfolgt praktisch eine Überbelichtung der Schatten- und Mitteltöne entsprechend dem ISO-Wert 800 mit einer Absenkung im Bereich der Lichter. So wird zum Beispiel mit der DR400%-Einstellung bei 0 EV der RGB-Wert erreicht, der bei der DR100%-Einstellung erst bei ca. 1,7 EV Überbelichtung auftritt. Bei gleicher sonstiger Kameraeinstellung ergeben sich dadurch bei der Belichtungsreihe mit DR400%, ISO 800 deutlich hellere Mitten und Schattentöne ohne jedoch die Lichter zu beschneiden und somit ein größerer Dynamikbereich im JPRG-Bild.
Zur Demonstration ist die um 2 EV-Werte nach links verschobene DR100%-Kurve in der obigen Abbildung als grün gestrichelte Kurve eingezeichnet. Sie zeigt eine Deckung mit der DR400%-Kurve im Schatten- und Mittenbereich. Die rote Kurve demonstriert im Vergleich dazu die Erweiterung des Dynamikbereichs im Bereich der Lichter.
Die Wahl der DR200% ISO 400 Einstellung führt zu entsprechenden Ergebnissen für Verschiebungen um eine EV-Stufe.
Hieraus lassen sich zwei Belichtungsstrategien für die Aufnahmepraxis ableiten.
Aufnahmepraxis
Die eine Belichtungsstrategie zielt auf die Aufhellung der Schatten bei gleichzeitiger Rettung der Lichter. Zunächst ermittelt man bei dieser Vorgehensweise im DR100%-Modus die Aufnahmeparameter für das Motiv so, dass die bildwichtigen Lichter nicht „ausgefressen“ sind. Durch Anmessen der Schatten, zum Beispiel mit der Spot-Belichtungsmessung der Kamera und der Lichtwaagenanzeige ermittelt man dann die dazugehörigen Änderungen der EV-Werte. Oder man verdreht das Belichtungskorrekturrad, zählt die Klicks und beurteilt die Schattenwerte im Sucher dabei visuell. Dazu muss man allerdings die Anzeige auf „Belichtungsvorschau“ eingestellt haben. Schließlich muss man sich entscheiden, ob bzw. um wieviel Belichtungsstufen man die Schatten im JPEG-Bild dann anheben möchte. Dementsprechend wählt man bei ca. einem EV-Wert Unterschied DR200% und bei bis zu zwei EV-Werten DR400% aus. Anschließend erhöht man den ISO-Wert dementsprechend um eine bzw. zwei Stufen und macht dann die Aufnahme bei der ursprünglich gewählten Blende und Belichtungszeit. Bei diesem Vorgehen bleiben die Lichter bei dem zu Anfang ermittelten Wert und die Schatten werden entsprechend der gewählten DR-Stufe aufgehellt.
Bei der alternativen Strategie belichtet man im DR200%- bzw. DR400%-Modus auf die Schatten und hofft, dass die Dynamik für eine gute Darstellung der Lichter ausreicht. Ich bevorzuge die zuerst erläuterte Methode, da diese sicherstellt, dass die Lichter erhalten bleiben und nicht ungewollte Beschneidungen auftreten.