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Dynamikumfang Monitor


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Ich bin au der Suche nach Informationen zum Dynamikumfang von Monitoren. Der Kamera-Sensor hat ja einen spezifischen Dynamikumfang, der sich doch eigentlich nur kontrollieren und auch dann in der Bildbearbeitung bewerten lässt, wenn der Dynamikumfang des Monitors / Laptop-Displays größer oder zumindest gleich ist.

Zu Monitoren lässt sich aber nix finden?!

Kann generell die Annahme getroffen werden das: Dynamikumfang Monitor > Dynamikumfang Kamera

Oder bin ich da vollständig auf dem Holzweg?

Vielen Dank für Eure Hilfe, b!

 

P.S. falls die Frage in eine andere Rubrik besser passt, bitte verschieben

 

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Das mit der Farbe und ihrer Bewertung ist ein dickes Brett. Ich empfehle zum Einstieg mal die Übersicht, die Eizo seit geraumer Zeit liefert, um mit den dazugehörigen Begrifflichkeiten sauber umgehen zu können: https://cdn.eizo.de/fileadmin/content/download/pdf/brochures/ColorEdge/EIZO_Color_Management_Handbook_DE.pdf

Die Qualität des Panels ist eine Sache – ebenso wichtig ist aber, dass es stabil und möglichst immer die gleichen Farben zeigt. Üblicherweise erreicht man das durch Kalibration. 

Die meisten Monitore sind auf sRGB getrimmt und sollen das kräftig und satt darstellen. Das ist nicht deckungsgleich mit den Anforderungen eines Fotografen. Moderne Bildschirme können deutlich größere Farbräume stabil abbilden und sind damit in der Lage, auch große Farbräume von Ausgabegeräten (vulgo: Druckern) korrekt zu umschließen. 

Der „Dynamikumfang“ aus den Marketingbroschüren ist kein geeigneter Orientierungspunkt. :)

bearbeitet von HarderMZ
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https://www.prad.de/top10/top-10-bestenliste-27-zoll-grafik-monitore/

 

Auf Prad habe ich immer die sinnvollsten Ergebnisse gefunden. HDR wäre für mich aktuell z.B. bei TV das Kriterium. Bei Eizo kommst du sicherlich ans Ziel.

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vor 30 Minuten schrieb bernd!:

Dann müsste ja eine Dynamikkompression (Tonemapping) im Monitor erfolgen?

Es gibt mehrere Beteiligte, die dann rechnen: Das Betriebssystem in Abhängigkeit seiner Settings, die Grafikkarte (oft unterschätzt) und die Elektronik des Monitors. 

Ggfs. dann auch noch ein Anwendungs-Farbmanagement. 

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vor 6 Minuten schrieb HarderMZ:

Es gibt mehrere Beteiligte, die dann rechnen: Das Betriebssystem in Abhängigkeit seiner Settings, die Grafikkarte (oft unterschätzt) und die Elektronik des Monitors. 

Ggfs. dann auch noch ein Anwendungs-Farbmanagement. 

Ich hatte das nicht korrekt formuliert, dann passiert das Tonemapping im Verarbeitungsprozess also in den von dir genannten Komponenten.

/b1

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Eigentlich geht hier darum, wie ich die beste/praktikabelste Kontrolle und den stabilsten Rahmen zur Bewertung bekomme, oder? 

Zunächst mal sollte das Betriebssystem im Zusammenspiel mit der Grafikkarte in der Lage sein, 10 Bit Farbe pro Kanal in Richtung Display zu schieben. Dazu gehören moderne Schnittstellen und aktuelle Software. Photoshop beispielsweise kann entsprechend informieren oder eingerichtet werden – aber nur an geeigneter Kette. Dann ist der Weg von Rechner zu Display erstmal nicht der limitierende Faktor. 

Das Display sollte mit der Informationsdichte ebenfalls umgehen können und Auskunft darüber erteilen, was es tut. Kalibrierbare Bildschirme tun das; erfordern aber entsprechende Messgeräte und Steuersoftware. Klingt schlimmer, als es ist. Aber die Software schreibt die passende LUT ins Display. Dafür muss auch die Grafikkarte mitspielen. 

Die Software, mit der gearbeitet wird, sollte in der Lage sein, diese Kette nicht zu boykottieren. 

Wenn man nun regelmäßig kalibriert (dauert nur ein paar Minuten), weiß man zumindest, was „normal“ ist und kann sich darum kümmern, dass die Ausgabegeräte das auch aufs Papier bringen. Was dann leider das nächste dicke Brett darstellt … 

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vor 2 Stunden schrieb bernd!:

Was passiert, wenn der Dynamikbereich des Monitors kleiner als der Kamera. Dann müsste ja eine Dynamikkompression (Tonemapping) im Monitor erfolgen?

Nein, keineswegs. Der Kontrastumfang des Monitors beschränkt in keiner Weise den Dynamikumfang, der der Monitor wiedergeben kann. Ein kontrastreicherer Monitor kann kontrastreichere Bilder erzeugen, das ist alles.

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vor 6 Stunden schrieb bernd!:

Ich bin au der Suche nach Informationen zum Dynamikumfang von Monitoren. Der Kamera-Sensor hat ja einen spezifischen Dynamikumfang, der sich doch eigentlich nur kontrollieren und auch dann in der Bildbearbeitung bewerten lässt, wenn der Dynamikumfang des Monitors / Laptop-Displays größer oder zumindest gleich ist.

Die RGB-Werte einzelner Pixel aus den RAW-Daten zeigen:

Ein überbelichtetes Bild hat bei allen Farben Werte knapp an 16.384, also an 2 hoch 14 (entsprechend der 14-bit "Auflösung" des Sensors).

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Nimmt man das neutrale Grau und legt EV0 auf 1024 (2 hoch 10, grün immer heller), dann liegt das Maximum bei EV+4.

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Ein unterbelichtetes Bild im Vollrausch hat nur noch RGB-werte kleiner als 4 (2 hoch 2).

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Damit ergibt sich eine Dynamik von schwarz (mehr als Rauschen) bis Neutralgrau von 8 Blenden und von Neutralgrau bis maximal weiss von 4 Blenden.

8+4 = 12, entspricht also einer theoretisch maximalen Dynamik von 12 Blenden (2 hoch 12 Grauwerte) bei Kameras mit X-Trans-3 Ausstattung. Wobei der obere Bereich zwischen 8.000 und 16.000 kaum vorkommt und die unteren5-6 Blenden wahrscheinlich auch keine große Rollen in der Praxis spielen.

Damit bleiben dann noch 8 bis 9 Blenden übrig (Werte zwischen2 hoch 8 und 2 hoch 9), die von Monitoren mit 10bit Farbtiefe dargestellt werden sollten ...

 

bearbeitet von RAWky
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vor 3 Minuten schrieb RAWky:

Damit bleiben dann noch 8 bis 9 Blenden übrig (Werte zwischen2 hoch 8 und 2 hoch 9), die von Monitoren mit 10bit Farbtiefe dargestellt werden sollten ...

Wie kommst Du darauf? Über welchen Rechenweg? Von welchem Gamma gehst Du aus, wenn Du den vom Monitor darstellbaren Dynamikumfang berechnest?

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vor einer Stunde schrieb mjh:

Über welchen Rechenweg?

Berechnet habe ich nichts (ausser 2 hoch x und 2 hoch x+1 = EV+1), nur RGB-Werte aus den RAF-Dateien im Hinblick auf "Dynamik" betrachtet. Eine Belichtungskorrektur von 1 Blende verschiebt die Flächen im  Diagramm um genau 1EV, in beide Richtungen, die Werte halbieren/verdoppeln sich völlig linear zur Belichtungskorrektur (auch wenn der CMOS Sensor u.U. nicht linear werkelt, wird das in der Kamera wohl für die RAF-Datei kompensiert).

Unter der Voraussetzung, das ein Dynamikumfang von x Blenden eine x-malige Verdoppelung der Helligkeit auf dem Weg von schwarz nach weiss bedeutet, stellt sich die numerische Berachtung mir so dar, dass ein Dynamikumfang im Bild von 8-9 Blenden praktisch (in der Welt da draussen) zu erreichen ist.

Noch ein Beispiel, ein Bild ETTR mit EV0 auf die ersten Tonwertabrisse bei Schwarz gesetzt zeigt 8 Blenden nutzbaren Dynamikumfang und 10 Blenden bis zum nicht mehr differenzierbaren Schwarz (X-Pro3, mehr schafft die nicht).

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Ob ein bestimmtes Gamma nun die Enden des Diagramms verschiebt denke ich nicht, es wird nur die Wellen innerhalb der Grenzen in eine bestimmte Richtung komprimieren.

Zugegeben: Ob ein Monitor mit 10bit Farbtiefe ein Bild mit einen Dynamikumfang von 10 Blenden darstellen kann, ist reine Spekulation meinerseits (dort wird man mit dem Auge auch kein Pixel (0,0,0) von einem Pixel (1,1,1) so unterscheiden können, wie es der Monitor kann). Ich gehe davon aus, dass mit Dynamikumfang der maximale Helligkeitsumfang, also ein Bereich zwischen schwarz und weiss gemeint ist.

bearbeitet von RAWky
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Mit 14 Bit ließe sich aufgrund der annähernd linearen Sensor-Kennlinie theoretisch ein Dynamikumfang von etwa 14 EV abbilden. Tatsächlich liegt der Schwarzpunkt allerdings nicht bei 0 und der Weißpunkt nicht bei 2^14–1, so dass die effektive Bittiefe etwas kleiner ist. In der Praxis ist es dann wiederum noch komplizierter, denn man kann durchaus mit Bruchteilen von Bits rechnen, wenn man einen Durchschnitt über mehrere Pixel bildet, was teilweise ja ohnehin beim Demosaicing passiert. Man kann den Dynamikumfang in den Schatten also vergrößern, indem man dort die Auflösungsanforderungen herunterschraubt. Deshalb hängt der gemessene Dynamikumfang stark vom Messverfahren ab, und man kann in manchen 14-Bit-Raw-Bildern durchaus einen Dynamikumfang von 15 EV messen.

Ein Monitor kann prinzipiell einen beliebigen Dynamikumfang abbilden, nur führt ein hoher Dynamikumfang bei einem kontrastarmen Monitor zu flauen Bildern, wenn kein Tone-Mapping dazwischengeschaltet wird. Der wirklich nutzbare Dynamikumfang hängt aber auch von der Bittiefe des Monitors ab, denn zu den Schatten hin kann der Monitor die Tonwerte irgendwann nicht mehr differenzieren; wenn Grafikchip und Monitor 10 statt 8 Bit unterstützen, vergrößert das daher auch den effektiv darstellbaren Dynamikumfang. Wie sich das konkret äußert, hängt allerdings vom Gamma und auch vom Farbraum ab, und man kann den darstellbaren Dynamikumfang extrem erweitern, indem man einfach eine entsprechende Kennlinie wählt.

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vor 4 Stunden schrieb mjh:

… man kann in manchen 14-Bit-Raw-Bildern durchaus einen Dynamikumfang von 15 EV messen.

Gibt es da Beispielbilder?

Aus Interesse habe ich mir mal einige sog. Leistungsbeweise (DNG) der aktuellen Solmser Kameras und RAW-Files anderer Flagschiffe (alpha9 etc.) aus dem Netz geladen und den Dynamikumfang, von der hellsten Stelle bis zum Tonwertabriss in den dunklen Bereichen abgemessen. Die liegen alle in dem Bereich der Fujis.

Kurioserweise liegen die hellsten Stellen auch bei den 48bit-Sensoren (16 Bit pro Farbkanal) kurz vor 2^14 und nicht, wie ich erwartet hätte,  kurz vor 2^16. Und auch hier liegen zwischen „Weiss“ und Tonwertabriss  nur 8 bis 8,5 Blenden.

Hier mal ein Histogramm eines DNG einer Kamera mit 48bit-Sensor:

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bearbeitet von RAWky
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vor 3 Stunden schrieb RAWky:

Aus Interesse habe ich mir mal einige sog. Leistungsbeweise (DNG) der aktuellen Solmser Kameras und RAW-Files anderer Flagschiffe (alpha9 etc.) aus dem Netz geladen und den Dynamikumfang, von der hellsten Stelle bis zum Tonwertabriss in den dunklen Bereichen abgemessen. Die liegen alle in dem Bereich der Fujis.

Kurioserweise liegen die hellsten Stellen auch bei den 48bit-Sensoren (16 Bit pro Farbkanal) kurz vor 2^14 und nicht, wie ich erwartet hätte,  kurz vor 2^16. Und auch hier liegen zwischen „Weiss“ und Tonwertabriss  nur 8 bis 8,5 Blenden.

Die Histogramme zeigen Dir doch nur den Kontrastumfang der fotografierten Szene. Der wird natürlich nicht größer, wenn Du die Zahl der digitalisierten Bits erhöhst. Was für eine Kamera ist das überhaupt, die 16 Bit digitalisiert? 

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vor 5 Stunden schrieb mjh:

Die Histogramme zeigen Dir doch nur den Kontrastumfang der fotografierten Szene.

Ich denke, das fotografieren von Szenen ist wesentlich für das Fotografieren. Wenn die Szenen dieser Welt nicht mehr als 8 - 9 Blenden Kontrast- bzw. Dynamikumfang hergeben, was bedeuten Aussagen wie „14 Blenden Dynamikumfang im RAW“?

Und für fotografierte Bilder mit 8 - 9 Blenden Dynamikumfang reicht ein Monitor mit einem Kontrastumfang von 1:1000 (9,9 Blenden).

Wenn im Datenblatt einer Kamera steht „48 Bit Sensor, 16 Bit pro Farbkanal“ bedeutet das was?

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vor einer Stunde schrieb RAWky:

Wenn die Szenen dieser Welt nicht mehr als 8 - 9 Blenden Kontrast- bzw. Dynamikumfang hergeben, was bedeuten Aussagen wie „14 Blenden Dynamikumfang im RAW“?

Den Histogrammen nach sind deine Beispielfotos eher flau. Mach doch mal eines im vollen Sonnenlicht mit Schattenbereichen. Für mich ist es kein Problem den Histogrammbereich damit von links bis rechts komplett zu füllen.

Gruß
Guido

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vor 2 Stunden schrieb RAWky:

Wenn im Datenblatt einer Kamera steht „48 Bit Sensor, 16 Bit pro Farbkanal“ bedeutet das was?

Erstmal muss ich mich selbst aufklären: 16 Bit pro Farbkanal bedeutet wohl RGB-Werte (r,g,b) von bis zu (2^14 - 1, 2^14 - 1, 2^14 - 1), wie bei den Fujis, obwohl da im Datenblatt steht "Farbtiefe 42 Bit, 14bit pro Farbkanal".

 

vor einer Stunde schrieb gscholz:

Den Histogrammen nach sind deine Beispielfotos eher flau.

Das sind nicht Histogramme "meiner" Beispielfotos, sondern auch von Fotos, die als sog. Leistungsbeweise anderer Kamerahersteller gelten. Das (letzte) Histogramm des DNG ist ein Foto eines Sonnenuntergangs mit Sonne (der kleine Peak bei 16.000) und schwarzen Bereichen (zwischen 1% und 99% Helligkeit).

Es sind auch keine Histogramme von "entwickelten" Bildern, sondern welche der RAW-Dateien, also im Falle von ARW-, NEF- und RAF-Files noch mit der Matrix der Farbfilter.

Der Motivkontrast einer Szene im Sonnenlicht mit tiefen Schatten, mit einem Belichtungsmesser grob ausgemessen, liegt für ISO 100 so bei EV16/17  bis EV8, somit 8-9 Blenden Kontrastumfang. Prinzipiell das, was die Histogramme der RAW-Files auch hergeben, unabhängig von Laborwerten, die meiner persönlichen Meinung nach für aktuelle Kameramodelle keine so große Rolle spielen sollten.

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vor 8 Stunden schrieb RAWky:

Ich denke, das fotografieren von Szenen ist wesentlich für das Fotografieren. Wenn die Szenen dieser Welt nicht mehr als 8 - 9 Blenden Kontrast- bzw. Dynamikumfang hergeben, was bedeuten Aussagen wie „14 Blenden Dynamikumfang im RAW“?

Und für fotografierte Bilder mit 8 - 9 Blenden Dynamikumfang reicht ein Monitor mit einem Kontrastumfang von 1:1000 (9,9 Blenden).

Wenn im Datenblatt einer Kamera steht „48 Bit Sensor, 16 Bit pro Farbkanal“ bedeutet das was?

Wenn eine Szene einheitlich beleuchtet ist, ist der Szenenkontrast tatsächlich nicht übermäßig groß und kann von praktisch jedem dahergelaufenen Sensor bewältigt werden. Zwischen, sagen wir, einem schwarzen und einem weißen Blatt Papier liegen nur wenige Blendenstufen. Probleme mit dem Dynamikumfang des Sensors treten typischerweise dann auf, wenn die Beleuchtung nicht einheitlich ist, von Licht und Schatten bis zu Lichtquellen im Bild.

Und wie gesagt: Der Monitor reicht immer, ganz unabhängig vom zu bewältigenden Dynamikumfang. Man kauft sich einen Monitor, dessen Kontrast einem ausreichend hoch erscheint, aber mit dem Dynamikumfang hat das nichts zu tun. (Als sich meine Eltern in den 1960er Jahren den ersten Fernseher kaufen wollten und unsicher waren, für welche Bildschirmgröße sie sich entscheiden sollten, dachte ich, dass unterschiedlich große Fernseher unterschiedlich viel vom Bild zeigen würden. Das war natürlich Quatsch; auf einem kleinen Bildschirm sieht man das gleiche Bild, nur eben kleiner. Die Annahme, ein weniger kontrastreicher Bildschirm würde einen geringeren Dynamikumfang bewältigen, ist ebenso Quatsch, und aus demselben Grund.)

Tja, und wenn man etwas von „48 Bit Sensor, 16 Bit pro Farbkanal“ liest, weiß man, dass es nicht die Techniker waren, die das Datenblatt geschrieben haben, sondern die Liebhaber großer Zahlen. Es gibt Kameras, die 16 Bit digitalisieren (viele Sony-Sensoren unterstützen das, aber die Option wird selten genutzt), aber deren Zahl ist gering. Auch die meisten Spitzenmodelle begnügen sich mit 14 Bit.

bearbeitet von mjh
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vor 5 Stunden schrieb mjh:

Licht und Schatten bis zu Lichtquellen im Bild

Letzte Frage: Aus einem flauen RAW wird ein kontrastreiches JPEG durch Anwendung einer Gammakorrektur, wenn aus der maximalen Helligkeitsdifferenz von 255 (8bit JPG), aus log2(255) = 7.99 Blenden, dann ein Dynamikumfang im JPG von log2(255^gamma) wird (ohne die noch notwendige Grauwertanpassung)? Dann ist zwar Schwarz immer noch (0,0,0) und Weiss immer noch (255,255,255), aber (128,128,128) wird bei gamma=2 zu (64,64,64)  (128 = 0.5*255, 0.5^2 = 0.25, 255*0.25 = 64). Die "Tonwerte" werden zuerst mit der Exponentialfunktion ^gamma zu schwarz hin komprimiert um sie dann linear wieder zu verstärken, damit aus (64,64,64) wieder (128,128,128) wird, wäre (128,128,128) ein neutrales Grau. Und das wird als höherer Dynamikumfang definiert. 

bearbeitet von RAWky
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vor 53 Minuten schrieb RAWky:

Letzte Frage: Aus einem flauen RAW wird ein kontrastreiches JPEG durch Anwendung einer Gammakorrektur, wenn aus der maximalen Helligkeitsdifferenz von 255 (8bit JPG), aus log2(255) = 7.99 Blenden, dann ein Dynamikumfang im JPG von log2(255^gamma) wird (ohne die noch notwendige Grauwertanpassung)? Dann ist zwar Schwarz immer noch (0,0,0) und Weiss immer noch (255,255,255), aber (128,128,128) wird bei gamma=2 zu (64,64,64)  (128 = 0.5*255, 0.5^2 = 0.25, 255*0.25 = 64). Die "Tonwerte" werden zuerst mit der Exponentialfunktion ^gamma zu schwarz hin komprimiert um sie dann linear wieder zu verstärken, damit aus (64,64,64) wieder (128,128,128) wird, wäre (128,128,128) ein neutrales Grau. Und das wird als höherer Dynamikumfang definiert. 

Ich habe da mal was vorbereitet: https://www.docma.info/blog/welchen-dynamikumfang-hat-ein-jpeg

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  • 2 weeks later...

Ihr Seid Klasse! hut ab.

 

Ich darf dennoch einfach nur fotografieren, nicht?

 

schorschi ,

der das sehr spannend zu lesen findet.

 

p.S.

 

an den TO @bernd!

 

Mit meinem Eizo hab ich keine Probleme.  Ich bring meine "Fodos" so zu Papier wie sie mir gefallen und ach meiner Erinnerung waren.

Mach dir keinen Kop. Wichtig ist nur wenn gedruckt werden soll: die Grundhelligkeit des Monitors darf nicht zu hoch eingestellt sein. 

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