Will man die Qualität einer Kamera beurteilen, sind das Rauschverhalten, die Sensorgröße und auch die Auflösung nicht die einzig wichtigen Parameter. Oft wird der Dynamik,- bzw. Blendenumfang in seiner Bedeutung unterschätzt. Welche Helligkeitsveränderung eine Blende bedeutet, wird übrigens hier erklärt.
Was genau steckt hinter dem Begriff? Wenn man es ganz simpel erfassen möchte, so kann man mit einer Kamera mit hohem Dynamikumfang viel größere Kontraste aufnehmen, als bei einer mit geringem Dynamikumfang. Der helle Himmel am Sonnentag zusammen mit einem Gesicht im Schatten wird bei der Kamera mit hohem Dynamikumfang noch immer blau, bei der Kamera mit geringem Dynamikumfang nur noch weiß wiedergegeben.
Wird auf die Lichter belichtet, also der von der Kamera zur Verfügung gestellte Dynamikumfang nach oben zu den hellen Bereichen hin geschoben, ist im Himmel Zeichnung, dafür ist aber die kleine Katze nur noch eine dunkle Silhuette.
Wunderwerk Auge
Das menschliche Auge ist vergleichsweise genial, etwa was die Verarbeitung von Helligkeitsunterschieden angeht. So können wir problemlos etwa 20 Blendenstufen an Helligkeitsunterschieden verarbeiten, was sehr viel ist, weil die Realität zwischen dunkler Nacht und hellem Sonnenlicht etwa 23 Blendenstufen an Unterschieden bereitstellt. Bei den Helligkeitsunterschieden in der Realität sprechen wir vom sogenannten Kontrastumfang. Die theoretische Auflösung der Netzhaut liegt übrigens bei um die 20 Megapixel, theoretisch weil auf dem Weg von der Netzhaut zum Gehirn noch viele Informationen verloren gehen.
Der orangene Balken zeigt den Dynamikumfang einer Kamera an, die 8-9 Blendenstufen schafft. Wird er im unteren Bereich eingesetzt, sind alle dunklen Bereiche differenziert abgebildet, unsere Katze im Beispiel oben ist gut erkennbar, der Himmel aber nur weiß überbelichtet. Wird der Dynamikumfang eher in den Lichtern genutzt, ist der Himmel, den wir durch das Fenster sehen, differenziert erkennbar, dafür ist die Katze total dunkel.
Versuchte Annäherung
Kameras können das zumindest bisher noch nicht so ganz verarbeiten. Viele können nur 8 bis 10 Blendenstufen abbilden, das ist halb soviel wie unser Auge an Unterschieden verarbeitet. Das Ergebnis sind Bilder, bei denen Teilbereiche entweder unter,- oder überbelichtet sind, je nachdem auf welchen Bereich der Realität wir den Dynamikumfang der Kamera verschoben haben. Denn die Kamera kann ja bei 10 Blendenstufen nur 50% des Dynamikumfangs unseres Auges bzw. der Realität (Kontrastumfang) abbilden. Insbesondere bei JPG oder entsprechenden Videocodecs sind oft kaum mehr als 9 Blendenstufen möglich, deshalb bietet RAW mit mindestens 12 Blendenstufen hier deutliche Vorteile.
Konkret bedeutet dies bei 10 Blenden Dynamikumfang: Wenn etwa eine Person in einem Innenraum vor dem Fenster sitzt und es draußen sonnig ist, kann die Kamera entweder die dunklen oder die hellen Bereiche alle richtig abbilden. Entscheidet man sich für die dunklen Bereiche, also den Innenraum, werden Kleidung und Gesicht unserer Person korrekt wiedergegeben, dafür aber ist der Himmel draußen völlig überbelichtet und einfach nur weiß abgebildet, obwohl unser Auge einen blauen Himmel sieht. Entscheidet man sich für die hellen Bereiche im Bild, wird der Himmel in perfektem Himmelsblau wiedergegeben, die Person davor ist aber nur als Silhuette sichtbar. Die besten Digitalkameras haben inzwischen einen Dynamikumfang von 15,5 Blendenstufen. Das sind immerhin 75 % dessen, was das Auge verarbeiten kann.
Inzwischen arbeitet auch die Industrie daran, Bildschirme herzustellen, welche größere Kontrastumfänge abbilden können. Man spricht hier von HDR Displays. Wie das beim analogen Film so war? - Nun dem haben die Techniker theoretisch 15 Blenden Dynamikumfang zugesprochen, doch das war ziemlich geschummelt. 15 Blenden waren nämlich nur die Limitierung durch die verfügbaren Filmscanner. Wenn man ein gut belichtetes Farbnegativ damit zweimal scannt, also erst die Schattenbereiche und dann die Lichter, kommt man auf auf etwa 20 Blenden Dynamikumfang. Ganz schön cool für so ein uraltes Aufnahmemedium.
Wortbreite und Dynamikumfang
Angegeben wird der Dynamikumfang in Blendenstufen. Dabei kommt es natürlich sehr darauf an, wie eine Kamera diesen hohen Dynamikbereich erzielt. Zunächst einmal sind dazu größere Datenmengen erforderlich, also mit 8 Bit kann man nur einen geringen Dynamikumfang erfassen, während 10 oder 12 Bit große Dynamikbereiche festhalten können. Dafür sind schnelle Sensoren und entsprechende Elektronik in der Bildverarbeitung der Kameras erforderlich. Manche Fotoapparate schummeln sich den großen Dynamikumfang auch ein wenig zurecht, indem sie automatisch mehrere Fotos mit unterschiedlicher Belichtung aufnehmen und miteinander verrechnen. Eine Art automatisches HDR. Für Video kommt das allerdings weniger in Frage. Ausnahme bilden Verfahren, die das über benachbarte Sensoren leisten, wie Sonys „On-Sensor-HDR-Technik“.
Wichtiger als die schiere Menge an Pixeln die ein Sensor an Auflösung anbietet ist also der Dynamikumfang, den er verarbeiten kann. Ein großer Dynamikumfang erleichtert das Ausleuchten und verhindert am effektivsten Über,- oder Unterbelichtungen.
Einen guten Überblick und auch Vergleich verschiedener Kameras erlaubt die Seite Photonstopphotos: https://www.photonstophotos.net/Charts/PDR.htm
