Die Fotografie nimmt einen Augenblick der Zeit und ändert ihn, indem sie ihn festhält.

— Dorothea Lange

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Neu entwickelte Sensortechnologie: Nie mehr überbelichtete Bildpartien

Forscher am Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben eine Sensortechnologie entwickelt, die überbelichtete Bildpartien sicher verhindert. Dabei wird die Belichtungszeit einer jeden Photozelle auf dem Bildwandler automatisch reduziert, sobald diese ihre Sättigungsgrenze erreicht hat. Ein sehr ähnliches Verfahren hat Sony im vergangenen Jahr in den USA patentieren lassen.

Heutige Digitalkameras können einen Dynamikumfang von gut 10 Lichtwertstufen (EV) reproduzieren. Das stellt zwar einen großen Fortschritt gegenüber einem Diafilm dar, der nur eine Dynamik von ca. 6 EV verkraftet, bleibt aber noch weit hinter den Fähigkeiten des menschlichen Auges zurück. Das kann nämlich bereits ohne Adaption einen Kontrastunterschied von ca. 14 EV verarbeiten. Um bei sehr kontrastreichen Motiven zulaufende Schatten oder ausfressende Lichter zu vermeiden, hilft in der Fotografie heute nur ein recht umständliches Verfahren: die Szenerie wird mit einer Belichtungsreihe erfasst, und die so gewonnenen Aufnahmen werden zu einem HDR-Bild mit Zeichnung von den tiefsten Schatten bis in die hellsten Lichter vereint.

Modula Camera: HDR-Bild

Im Gegensatz zu einer (a) herkömmlichen Kamera kann die (b) „Modulo Camera“
einen nahezu unbegrenzten Dynamikumfang aufzeichnen und daraus ein
(c) HDR-Bild generieren.

 

Zwar bieten heute viele Digitalkameras eine HDR-Automatik, die das Verfahren deutlich vereinfacht. Es setzt aber nach wie vor statische Motive sowie eine fixierte Kamera voraus. Forscher am MIT in Boston haben nun eine Technologie vorgestellt, die es ermöglicht, ein HDR-Bild quasi in einem Durchgang aufzunehmen. Dabei wird, grob gesagt, eine Sensorzelle entladen, sobald sie maximal gesättigt ist; unmittelbar danach beginnt die Aufzeichnung erneut. Auf diese Weise stößt eine Sensorzelle niemals an ihre Ladungsgrenze, ausgefressene Lichter werden vermieden. Eine intelligente Signalverarbeitung muss jetzt nur noch festhalten, wie oft die entsprechende Sensorzelle entladen wurde, um aus diesen Daten im Verein mit dem zuletzt gelieferten Spannungswert den endgültigen Helligkeitswert zu berechnen.

Modulo Camera: Blockschaltbild

Herzstück des „Modulo Sensors“ ist ein Pulsfrequenzgenerator, der für jede Photozelle
einen Impuls an den Signalprozessor weiterleitet, sobald deren Sättigung nach Erreichen
ihrer Grenze zurückgesetzt wurde.

 

Die Forscher am MIT haben eine auf diesem Verfahren basierende „Modulo Camera“ entwickelt, eine Bezeichnung, die dem Begriff „modulare Arithmetik“ entlehnt ist. Gegenüber den heutigen HDR-Verfahren erlaubt es die am MIT entwickelte Technologie, ein HDR-Bild aus nur einer Aufnahme zu erzeugen – ein immenser Vorteil bei der Fotografie kontrastreicher Sport- und Actionmotive. Die Forscher am MIT betonen jedoch, dass bis zur Serienreife der neuen Technologie noch einige Jahre ins Land gehen können.

Sony: Sensortechnologie

Auch Sony arbeitet an einem Bildsensor, bei dem die einzelnen Photodioden
unterschiedlich lange belichtet werden können.

 

Für ein ähnliches Verfahren wie am MIT wurde Sony im letzten Jahr in den USA ein Patent erteilt. Dabei besteht allerdings der Sensor nicht aus Photodioden, die ihre Belichtungszeit dynamisch ändern können, sondern aus zwei verschiedenen Arten von Zellen: Die einen dienen der Belichtung auf einen Mittelwert, zusätzliche Sensorzellen zeichnen mit einer stark verkürzten Belichtungszeit auf. Ein nachgeschalteter Prozessor sorgt dann dafür, dass die jeweils korrekt belichteten Pixel als Bild gespeichert werden. Das Verfahren ist sicherlich um einiges simpler als das der Modulo Camera, ließe sich dafür jedoch deutlich schneller realisieren. Zudem beschreibt das Sony-Patent auch, wie sich die Technologie zur nachträglichen Reduktion von Bewegungsunschärfe einsetzen lässt.

Weiterführende Informationen:
Unbounded High Dynamic Range Photography using a Modulo Camera
Patentveröffentlichung von Sony

(Martin Vieten)
 

Die Sensor- und Bildbearbeitungs-

Eingetragen von
Gast
am Freitag, 21. August 2015 - 09:25

technologie ist bereits wieder dabei, sich zu verändern.

Dazu gehört sowohl die flexible Auslesung von Impulsen, das das Übersprechen von einzelnen Zellen verändert bzw. verhindert, als auch das Multisampling, also das Auslesen eines Sensorfeldes in Mikrobruchteilszeiten in mehrfacher Belichtung zu einer Gesamtbelichtung und Herausrechnen von Störfaktoren wie Rauschen oder Überbelichtung durch Übersprechen (Überlaufen) einer bzw. mehrerer Zellen.

Das geht nur durch ein hohes Auslesevolumen aus dem Sensor, direkt in ein dahinter gepackten Stack von Zwischenspeichern in praktisch Echtzeit.
Die nächste Kamerageneration geht nicht mehr unbedingt von noch höheren Auflösungen aus, sondern von der veränderten Form der Bilderfassung und -bearbeitung direkt hinter dem Sensor, bei gleichzeitig noch stärkerer Miniaturisierung der elektronischen Platine hinter dem Sensor, ähnlich wie bei den Ultrabooks bei den Laptops neuester Generation.

Diafilm

Eingetragen von
Gast
am Freitag, 21. August 2015 - 09:56

Ein Diafilm soll nur 6 Lichtwertstufen verarbeiten können? Dass ich nicht lache! Ein guter Diafilm konnte schon immer 10 Lichtwertstufen verarbeiten. Aber gute Bilder kann man ja nur mit Kameras von Sony machen, heutzutage!

Dynamik DIA Film

Eingetragen von
Gast
am Freitag, 21. August 2015 - 10:58

DIA Filme haben eine Dynamik von 6,5 bis 8 !! EV

Richtig

Bild von chris h
Eingetragen von
chris h
(Inventar)
am Freitag, 21. August 2015 - 12:30

Aber das, im Gegensatz zum Sensor, annähernd logarithmisch korrekt aufbereitet. Weswegen ja das Dia als finites Ergebnis des Aufnahmeprozesses betrachtet und verwendet werden kann.

So ist es!

Eingetragen von
Gast
am Freitag, 21. August 2015 - 11:31
Gast schrieb:

Aber gute Bilder kann man ja nur mit Kameras von Sony machen, heutzutage!

Sie haben es erkannt!

Eingetragen von
Gast
am Freitag, 21. August 2015 - 11:36
Gast schrieb:

Ein Diafilm soll nur 6 Lichtwertstufen verarbeiten können? Dass ich nicht lache! Ein guter Diafilm konnte schon immer 10 Lichtwertstufen verarbeiten.

Ja, ja, und viel mehr Auflösung hat der Diafilm ja auch, wenn man ihn mit 60 Gigapickeln einscannt! Dazu kommt, dass die Grobkörnigkeit eines 6400er Films ja künstlerisch viel mehr hermacht als Sensorrauschen bei 1600 und überhaupt auch niemand auf dieser Welt mehr als ISO 1600 benötigt, gelle?

Was dann digital mit HDR, Panoramas, elektronischer Objektivkorrektur und vor allem Weißabgleich und Antiwackel zurecht geschustert wird, hat sowieso nichts mehr mit Fotografie zu tun und wenn Kühe und Pferde nicht soviel pupsen würden um das Ozonloch zu erweitern, würde auch niemand ein Auto brauchen.

Überhaupt war früher alles viel besser...

(Klar gab es Diafilme mit um die 8 LW bis sogar fast 10, das waren aber in der Regel weder die besonders farbtreuen, noch die besonders feinkörnigen und schon gar nicht die höherempfindlichen, somit auch ein eher hinkender Vergleich! Hier sollte der Vergleich ja offensichtlich der Vorstellungskraft dienen, da passt es dann schon einen Ektachrome oder Fuji mit 400 ASA heranzuziehen, den Ottonormalverbraucher für gewöhnlich in der Kamera hatte, denn der "Profi" weiß ohnehin was ein Dynamikumfang von 10 Blendenstufen ausmacht.)

Gast schrieb: Ein Diafilm

Bild von guenter_w
Eingetragen von
guenter_w
(Hausfreund)
am Freitag, 21. August 2015 - 12:36
Gast schrieb:

Ein Diafilm soll nur 6 Lichtwertstufen verarbeiten können? Dass ich nicht lache! Ein guter Diafilm konnte schon immer 10 Lichtwertstufen verarbeiten. Aber gute Bilder kann man ja nur mit Kameras von Sony machen, heutzutage!

Butter bei die Fische! Namen nennen und Lieferanten!

Interessante Technik

Eingetragen von
Gast
am Freitag, 21. August 2015 - 10:19

Allerdings werden wir künftig vermehrt mit unnatürlichen HDR-Bildern bombardiert werden;-).

Hier geht's nicht darum

Bild von chris h
Eingetragen von
chris h
(Inventar)
am Freitag, 21. August 2015 - 13:23

durchgehend HDR-Bilder zu generieren, sondern einfach darum, vorhandene (auch hohe) Kontraste möglichst naturgetreu aufzunehmen und auch direkt wiedergeben zu können.
Gegenüber den aktuell gebräuchlichen Methoden der Tiefen- und Lichteraufbereitung, sollte diese Technologie zu einer deutlichen Verbesserung bei der Detaildarstellung, der Farbzuordnung und vor allem der Rauschreduzierung führen.

HDR.

Eingetragen von
Gast
am Freitag, 21. August 2015 - 19:11
Gast schrieb:

... vermehrt mit unnatürlichen HDR-Bildern ...

Es gibt keine unnatürlichen HDR Bilder. Unnatürlich ist ein Farbwert FFFFFF und damit ein Loch im Bild. So etwas gibt es nämlich in der Natur tatsächlich nicht.

Allerdings ist diese Welt nicht mehr die selbe, seit die Affen die Bähme verlassen haben, um auf zwei Beinen zu gehen. Jene Technik des pathologischen Tonemappings, welche heutzutage fälschlicherweise als HDR bezeichnet wird, hat mit High Dynamic Range wenig bis gar nichts zu tun. Hier geht es nur darum, alle Regler auf 11 zu drehen. Solche "HDR"s haben einen Kontrastumfang, welcher auf eine Blendenstufe eingedampft wurde. Zuzüglich noch Farbsättigung auf unendlich, wenn's richtig gut werden soll.

Dass man natürlich aus jedem Werkzeug eine Waffe machen kann, ist klar. Damit wird es auch nicht zu verhindern sein, dass es Leute geben wird, welche die Bilder des Hochkontrastsensors zu "Ultra-HDRs" eindampfen werden. Grundsätzlich ist die Serienreife dieser neuen Technik aber etwas, was jeder richtige Fotograf mit gespannten Interesse erwarten wird. Kompromissbehaftete Tricks wie ETTR oder Stacking von Belichtungsserien haben sich dann ein- für allemal erledigt.

Allerdings - und da könnten die Kritiker dieser Technik von der Praxis bestätigt werden - solche extrem hochkontrastigen Aufnahmen gehören nicht in Kinderhände. Unerfahrene Daumenbrettchenwischer mit billigen Äpps oder One-Klick "Verbesserungs"-Tools können daraus sicher richtig garstige Ergebnisse zaubern. Womit wir dann doch wieder unnatürlich wären.

HDR wird entbehrlich

Eingetragen von
Gast
am Freitag, 21. August 2015 - 21:27

Ne - genau nicht.

Die HDR-Technik wird entbehrlich.

Ein unnatürlicher Look bei HDR-Bildern zeugt von schlechter Qualität des Bildverarbeitungsprogramms.
Nimmt man Adobe Photoshop Elements Photomerge/Belichtung, dann sind die Farben ganz natürlich. Das dürfte bei Lightroom 6 dann erst recht so sein.

Vielleicht bekommt man ja dann sogar goldene Kuppeln bei grellem Sonnenschein mit der korrekten Belichtung der Gesamtszene noch ohne ausgefressene Lichter.

Zur Abbildung bei Druck und auch auf dem Monitor muss ohnehin die Dynamik nachträglich reduziert werden. Aber das ist heute schon so.

MfG
Die Laiin

nur das Sehen wird abgeschafft

Eingetragen von
Gast
am Freitag, 21. August 2015 - 19:28

Musste man sich noch Gedanken, welches Licht gestalterisch ideal wäre, wie und ann der Kontrast zu einen guten Ergebnis führt, muss heute alles und zu jeder Zeit möglich sein. Es ist nur spannend, dass Bilder mit sehr hohem Dynamikumfang kaum Einzug in professionell gestaltete Publikationen haben. Bilder dürfen auch Ruhe ausstrahlen, da muss der Kontrast nicht bis zum Anschlag ausgereizt sein. Viele aktuelle HDR-Aufnahmen tun beim Betrachten schlicht weg weh. Und es ist wohl kaum zu bestreiten, dass gute DIA-Aufnahmen eine angenehme Leuchtkraft hatten und niemand einen Dynamikumfang vermisst hat.

Heute erinnern mich viele kontrastgesteigerte Aufnahmen an realistische Zeichnungen, wie sie vor der Fotografie angewendet wurden.

Ich genieße eine gewisse Weichheit und Ruhe bei Aufnahmen, in der es auch noch Licht und Schatten geben darf und der Fotograf die Möglichkeit hat, mit zulaufenden Schatten und Überstrahlungen zu spielen. Wahrscheinlich werden diese Möglichkeiten dann in Zukunft wieder künstlich zugefügt.

Die Entwicklung in der digitalen Welt ist so hektisch und schnelllebig, dass ich froh bin, immer noch analog zu fotografieren und damit sogar noch mein tägliches Brot verdiene.

Dass Dias

Bild von chris h
Eingetragen von
chris h
(Inventar)
am Freitag, 21. August 2015 - 23:00

oft und ausreichend als natürlich empfunden wurden, liegt schlicht daran, dass der dort vorhandene Kontrastumfang von vielen Motiven gar nicht überschritten wird - und dass Publikationen auf Papier auch keinen größeren Kontrastumfang wiedergeben können.
Anders gesagt: Die Fähigkeiten unserer Kameras übersteigen meist den vorhandenen Kontrastumfang - so wie auch Negativfilme, für deren Anpassung auf kontrastreduziertes Fotopapier letztlich auch das Zonensystem erfundem ward - können aber natürlich bei Bedarf größere Kontraste aufzeichnen und wiedergeben (aber halt nur auf Medien mit reduzierter Kontrastwiedergabefähigkeit darstellen - woraus sich oft unnatürliche Wirkungen im HDR-Modus erklären).
Auf der anderen Seite verdanken Handys und Kompaktkameras ihre überraschend brauchbaren Belichtungsergebnisse direkt aus der Kamera dem Umstand, dass ihr Kontrastvermögen eher im Bereich des Diafilms angesiedelt ist.

Wieder ein Tiefschlag für KB-Fans

Eingetragen von
Gast
am Freitag, 21. August 2015 - 21:15

Das ist sehr interessant.

Bisher ist man, wenn ich nicht falsch informiert bin, den Weg gegangen, gleich alle Pixel häufiger auszulesen, um diese Sättigung zu vermeiden. Das führt aber in den dunklen Bereichen zu etwas höherem Rauschen.

Wenn man jetzt die Zelle dann auslesen kann, wenn sie voll ist, und die Werte von mehreren Ladungen entsprechend zusammenrechnet, dann kann man ja die Dynamik und das Signal-Rauschverhältnis sehr weit in die Höhe treiben, denn gleichzeitig kann man ja auch die dunkleren Bereiche etwas seltender auslesen und bekommt dort noch etwas mehr Zeichnung rein.

Das RAW-Format wird dann allerdings vermutlich nicht mehr nur 12 oder 14 Bit verarbeiten, sondern in Richtung 16 Bit und höher weiterentwickelt werden.

Die hohe Dynamik und das niedrige Rauschen entfällt dann als Argument pro Kleinbildformat. Dann bliebe nur noch eine theoretisch etwas höhere Auflösung, wobei man da allerdings auch nicht zu viel erwarten sollte, da die Objektive im Kleinbildbereich doch etwas aufwendiger in der Konstruktion und Herstellung sind.

KB-Fans werden in Zukunft mehr Geld für schöne Kleider ihrer Frauen übrig haben.

MfG
Die Laiin

Eine bessere Technik

Bild von chris h
Eingetragen von
chris h
(Inventar)
am Freitag, 21. August 2015 - 23:23

entfaltet sich auch immer besser auf größerer Fläche.
War immer so, ist noch immer so, wird immer so sein.
Und, nein, für Kleider und deren Erwerb ist "meine" Frau selbst zuständig. Weil, die ist nämlich Profi, als Frau.

Größere Fläche

Eingetragen von
Gast
am Freitag, 21. August 2015 - 23:33

Kein Einwand. Jedoch:

Das ist wie beim Auto.
Mit höherer Geschwindigkeit steigen die Kosten exponentiell.

Sofern es sich um statische Motive handelt, gibt es bekanntermaßen die Alternative Panoramakopf, um die Auflösung in die Höhe zu treiben - sogar motorgetrieben und automatisch. Was die Dinger allerdings taugen, wie xchwingungsfest die sind, weiß ich nicht.

MfG
Die Laiin

Das Kleinbild

Bild von chris h
Eingetragen von
chris h
(Inventar)
am Samstag, 22. August 2015 - 11:18

entspricht der gehobenen Mittelklasse unter den Autos: Universell im Gebrauch, gutes Preis-Leistungs-Verhältnis, und technisch oft schon nah an der Oberklasse.
Panoramaköpfe sind - nett. Können aber kein Ersatz für ein gutes, durchkomponiertes Einzelbild sein. So, wie auch ein HDR-Bild kein guter Ersatz für ein Einzelbild mit hohem Kontrastumfang ist.
Für solche Fälle wäre ein digitales Großformat ein wahrer Hit. Das könnte dann tatsächlich ein sehr reduziertes Design aufweisen (die eigentlichen Kameras gibt's ja schon): Ein "Sandwich", bestehend aus einem großen Sensor vorne, der Elektronik dazwischen, und einem Touchscreen - hier ein bestechender Mattscheibenersatz - hinten. Mehr Pad- als Back-Design, optisch gar nicht so weit von den einstigen Filmhaltern entfernt.

gehobene Mittelklasse?

Eingetragen von
Gast
am Samstag, 22. August 2015 - 09:36

was ist denn das schon wieder für ein irrelevanter Vergleich?
KB ist nur dann entscheidend, wenn die Auflösung das Maß der kleineren Sensoren überschreitet, also jenseits von 28 Mpx beispielsweise auf APS-C. Die Grenze wird sich noch weiter nach oben schieben, aber rein grundsätzlich wird die Auflösung am Ende die Sensorgröße diktieren. Das ist alles.

Die 1"er und APS-Cler bzw. FTler werden für viele anspruchsvolle Aufgaben eingesetzt, weil sie eben doch ein geringes Kameraformat erlauben, bei relativ starker Anfangsöffnung des Objektivs und einem größeren Zoombereich, der bei KB unweigerlich zu sehr hohem Volumen der Geräte führt. Wer also ein handige Kamera braucht - und das sind viele - nimmt eben eher einen kleinen Sensor, wenn man hinterher nicht Großvergrößerungen machen muss.

Den Auto-Vergleich

Bild von chris h
Eingetragen von
chris h
(Inventar)
am Samstag, 22. August 2015 - 16:42

hab nicht ich angeleiert - aber wenn schon, dann ist das erstens einfach, und zweitens eine Frage des pragmatischen Verstandes. Und dass Kleinwagen auch ihre Berechtigung haben, das bestreitet ohnehin niemand.