Dynamikbereich erklärt

Wenn der Begriff „Dynamikbereich“ erwähnt wird, denken viele Menschen schnell an HDR oder „High Dynamic Range“. Da dieser Begriff und diese Technik in der Welt der Fotografie so beliebt sind, wird selten darüber nachgedacht, was der Dynamikbereich eigentlich ist, geschweige denn, warum man ihn „hoch“ haben möchte. Kurz gesagt, beschreibt der Dynamikbereich das Maß zwischen Maximal- und Minimalwerten. Obwohl er nicht spezifisch für die Fotografie ist, können wir in diesem Artikel über den Dynamikbereich in der Fotografie den Dynamikbereich als das Maß zwischen dem weißesten Weiß und dem schwärzesten Schwarz in einem Bild oder den niedrigsten und höchsten Werten von Dichte und Leuchtdichte interpretieren.

Oben: Ein vollständig tonaler Schwarz-Weiß-Verlauf.

Betrachten Sie zunächst einen Schwarz-Weiß-Verlauf: ein sanfter Übergang von Schwarz zu Weiß mit scheinbar unzähligen Grautönen zwischen den schwärzesten und weißesten Werten des Verlaufs. Versuchen Sie nun, sich einen sanften Verlauf vorzustellen, der von Dunkelgrau zu Hellgrau verläuft. Der Bereich der Grautöne ist ohne Schwarz- und Weißpunkte viel eingeschränkter, und der Dynamikbereich ist dementsprechend kleiner. Dies lässt sich leichter daran erkennen, dass der Kontrast zwischen dem maximalen und dem minimalen Punkt auf der Skala bei einem Schwarz-Weiß-Farbverlauf viel größer ist als bei einem Grau-Grau-Farbverlauf. Dieser Kontrastbereich ist neben der größeren Anzahl von Tönen zwischen den Minimal- und Maximalwerten ein höherer Dynamikbereich.

Oben: Ein Grau-zu-Grau-Gradient hat einen geringeren Dynamikbereich.

Dies ist für die Fotografie wichtig, vor allem deshalb, weil unsere Aufzeichnungsmedien, ob es sich nun um einen digitalen Sensor, einen Film, eine digitale Datei oder einen Abzug handelt, nicht den gleichen Dynamikbereich wahrnehmen können wie unsere Augen. Ganz gleich, wie breit die Tonwertskala auf Ihrem fotografischen Bild erscheint, sie wird auf irgendeine Weise beschnitten und kompensiert das Fehlen eines absoluten Weiß- oder Schwarzwerts. Ein gedrucktes Foto kann nicht weißer als das Weiß des Papiers oder dunkler als die Tinte auf dem Papier sein. Genauso kann ein digitales oder auf Film basierendes Bild nur so viele Details zwischen den dunkelsten Schatten einer Szene und den hellsten Lichtern aufzeichnen und wird schließlich Töne am Ende dieser Skala als effektives Schwarz oder Weiß wiedergeben, einfach weil nicht genug Details vorhanden sind. Jedes Medium hat seinen eigenen Dynamikbereich, und oft besteht das Ziel darin, den Bereich der Töne zwischen den Maximal- und Minimalwerten zu erweitern, um ein gefühlvolleres Bild zu schaffen, ähnlich dem Farbverlauf, der von reinem Schwarz zu reinem Weiß verläuft.

Diese Fähigkeit, einen breiteren Tonwertbereich zu erzeugen oder einen größeren Tonwertbereich zwischen dem Schwarz und dem Weiß des Mediums zur Verfügung zu haben, wird angestrebt, wenn man den Dynamikbereich verschiedener Kameras, Filme, Papiere oder fast jede Art von Beschränkung vergleicht, die bei der Herstellung eines Fotos angewendet wird.

In praktischer Hinsicht wird der Dynamikbereich am effektivsten genutzt und sichtbar, wenn man in Szenen mit einem großen inhärenten Kontrast arbeitet. Situationen mit hellen Elementen und Schatten sind am schwierigsten zu fotografieren, da es nicht möglich ist, Details in beiden Bereichen eines Bildes zu erfassen, und oft muss ein Kompromiss eingegangen werden, um die Schatten oder die Lichter zu kontrollieren. Kameras mit einem größeren Dynamikbereich, gemessen in Blendenstufen, bewahren Details in größerem Umfang als Kameras mit einem geringeren Dynamikbereich. Wenn z. B. eine Szene mit den Lichtern bei EV (Belichtungswert) 12 und den Schatten bei EV 1 gemessen wird, besteht ein Unterschied von 12 Blendenstufen in den Lichtern und Schatten, und eine Kamera mit einem Dynamikbereich von 12 Blendenstufen müsste verwendet werden, um Details in allen Teilen des Bildes aufzuzeichnen, ohne dass es zu Überschneidungen kommt (die Unfähigkeit, Details wiederzugeben, weil der Belichtungswert die Aufnahmegrenzen des Mediums überschreitet). Es ist selten, dass die Messungen des dynamischen Bereichs von Kameras angegeben werden oder ganz genau sind; als allgemeine Faustregel kann jedoch davon ausgegangen werden, dass Kameras mit größeren Fotoseiten oder einer größeren Pixelgröße oder einem größeren Pixelabstand einen größeren dynamischen Bereich aufzeichnen können. Größere Sensoren und niedrigere Auflösungen können ein Indikator für eine größere Fotoseite sein: Größere Sensoren bieten Platz für größere Fotoseiten, und Sensoren mit einer niedrigeren Auflösung ermöglichen eine größere Fotoseite als solche mit einer höheren Auflösung. Größere Fotostellen ermöglichen die Aufnahme von mehr Licht und in der Folge mehr Details und ein höheres Kontrastverhältnis.

Abbildung: HDR-Kompositbild. Unten: Getrennte Fotos, aus denen das Kompositbild entsteht.

Ohne den wissenschaftlichen Weg weiter zu beschreiten, gibt es einige nützliche Tipps zur Erweiterung des effektiven Dynamikbereichs eines Bildes, um die Bandbreite der Farbtöne, die Sie aufnehmen können, visuell zu erweitern und den Verlust von Details in den Lichtern und Schatten zu vermeiden.

Wie bereits erwähnt, ist HDR (High Dynamic Range) eine Technik, die von vielen verwendet wird, um mehr Details in den Lichtern und Schatten einer Szene zu erhalten, die über das hinausgehen, was mit einer einzelnen Belichtung aufgenommen werden kann. Nehmen wir das vorherige Beispiel als Ausgangspunkt: Wenn eine Szene einen Belichtungsbereich von 12 Blendenstufen hat und Sie wissen, dass Ihre Kamera bequem einen Bereich von 10 Blendenstufen aufzeichnen kann, verlieren Sie jetzt eine Blendenstufe an Details sowohl in den hohen als auch in den niedrigen Bereichen oder zwei Blendenstufen in dem einen oder dem anderen Bereich, je nach Ihrer Belichtungseinstellung. Um dies mit HDR zu kompensieren, würden Sie drei aufeinander folgende Aufnahmen mit unterschiedlichen Belichtungseinstellungen machen, um sicherzustellen, dass die Details der dunkelsten Schatten und der hellsten Lichter aufgenommen werden. Wenn Sie beispielsweise eine Grundbelichtung von f/5,6 bei 1/60 Sekunde gewählt haben, würden Sie auch Belichtungen von f/5,6 bei 1/30 Sekunde und f/5,6 bei 1/125 Sekunde aufnehmen. In der Nachbearbeitung würden Sie dann diese drei Bilder zu einem einzigen Bild zusammenfügen, wobei Sie die Schattendetails aus der 1/30-Sekunden-Belichtung, die Glanzlichter aus der 1/125-Sekunden-Belichtung und den Mittelwert der Mitteltöne aus den drei Belichtungen nehmen würden, um ein Bild mit einem Belichtungsbereich von 12 Blendenstufen zu erhalten.

Eine alternative und traditionellere Methode zur Steuerung der Belichtung und zur Erweiterung des Dynamikbereichs ist die Verwendung von Neutraldichtefiltern. Die bei Landschaftsfotografen und solchen, die häufig große Himmelsflächen fotografieren, beliebten Verlaufs-Neutraldichtefilter ermöglichen es, den schattigen Vordergrund einer Szene voll zu belichten, ohne dass der helle Himmel völlig weiß wird. Bei diesen Filtern wird ein Teil der Neutraldichte an einem Rand des Filters platziert, während die andere Hälfte völlig frei bleibt. Von hier aus nehmen Sie Ihre Belichtung wie gewohnt für den Vordergrund auf und lassen die Dichte die Lichter des Himmels kontrollieren, wodurch Sie ein Bild mit einem größeren Dynamikbereich und voller Details in den beiden kontrastreichen Bereichen der Szene erhalten.

Ein paar andere praktische Beispiele, die oft auftauchen und sich auf den Dynamikbereich beziehen, sind die Begriffe Dmax und Dmin und wie sie sich auf Scan- und Druckanwendungen sowie auf die Fotografie auf Filmbasis beziehen. Obwohl die Begriffe auch auf die digitale Fotografie anwendbar sind, beziehen sie sich hauptsächlich auf den tiefsten messbaren Schwarzpunkt eines Abzugs, Films oder Scans. Ein Beispiel für die Ermittlung des Dmax wäre, ein Stück Fotopapier zu nehmen, es mit Raumlicht zu belichten und zu entwickeln. Nach der Entwicklung ist das Papier vollständig schwarz, und diese messbare „Schwärze“ ist der Dmax-Wert für das jeweilige Medium. Dmin ist das Gegenteil und bezeichnet den messbaren Bereich des Papiers, der nicht belichtet wurde (d. h. das Papierweiß oder das, was gemeinhin als Basis+Schleier bezeichnet wird). Dmax und Dmin sind Portmanteaus für Density + Maximum oder Density + Minimum und beziehen sich auf die optische Dichte, die ein Medium aufnehmen kann. Im digitalen Bereich wird der Dmax-Wert üblicherweise bei Scannern angegeben und bezieht sich auf den dunkelsten Teil eines Drucks oder Films, von dem der Scanner noch Details erkennen kann, und je höher der Wert, desto besser. Dichtewerte werden in einer logarithmischen Skala mit einer Basis von 10 gemessen, was bedeutet, dass ein Scanner mit einem Dmax-Wert von 3,0 (ein Kontrastverhältnis von 1000:1) in der Lage ist, 10-mal mehr Details aufzuzeichnen als ein Scanner mit einem Dmax-Wert von 2,0 (ein Kontrastverhältnis von 100:1).

Dies ist vergleichbar mit dem in Blendenstufen ausgedrückten Dynamikbereich, wobei Belichtungswerte um 0 den Dmax-Wert einer Szene darstellen und EVs von +15 sich auf den Dmin-Wert beziehen. Die Differenz zwischen diesen beiden Werten ist effektiv der Dynamikbereich, je größer die Differenz, desto größer der Dynamikbereich.

Alle Bilder © Tim Cooper

Der Dynamikbereich ist ein oft übersehener Aspekt der Fotografie, was vor allem daran liegt, dass er nicht leicht oder immer zu kontrollieren ist. Oft werden kreative Entscheidungen getroffen, um den Wunsch nach einem vollständig kontrollierten Tonwertumfang zu vernachlässigen, um eine High- oder Low-Key-Ästhetik zu bevorzugen. Andererseits sind sich viele Fotografen des offensichtlichen Dynamikumfangs sehr bewusst und unternehmen große Anstrengungen, um so viele Blendenstufen und so viele Details wie möglich in einem Bild zu komprimieren. Unabhängig vom kreativen Weg ermöglicht es Ihnen das Verständnis Ihrer Kamera, Ihres Films oder Ihres Übertragungsmediums, innerhalb der Grenzen des Dynamikbereichs zu arbeiten oder nach Alternativen zur Erweiterung dieses Bereichs zu suchen.

Um ein Video von Tim Cooper über HDR-Fotografie anzusehen, klicken Sie hier. Für ein weiteres Video von Cooper über realistische HDR-Fotografie klicken Sie hier.

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