Physikalische Gesetzmäßigkeiten - Teil 1

Physikalische Gesetzmäßigkeiten werden bei der Ausführung von Bildberechnungen auf gammavorentzerrten Bilddaten nicht befolgt. Die visuellen Auswirkungen zeigen sich in Form einer unrealistischen Helligkeitsverteilung. Rein mathematisch lässt sich das Problem einfach anhand eines Beispiels erklären:

Ein digitales Foto (RGB, je 8 Bit) ist um eine Blende zu dunkel geraten und soll zum Ausgleich um den Faktor 2 aufgehellt werden (Gain = 2 oder Exposure +1).

Das Ausgangsmaterial: Eine zu dunkel geratene Aufnahme

Der exemplarische RGB-Farbwert [100, 89, 26] wird von der Bearbeitungssoftware mit einer simplen Multiplikation zu [200, 178, 52] umgerechnet. Das Foto ist nun aufgehellt, entspricht jedoch nicht dem Foto des gleichen Motives, das bei einer doppelt so langen Belichtungszeit aufgenommen wurde. Warum?

Das gleiche Foto bei doppelter Belichtungszeit

Die errechnete Aufhellung unterscheidet sich deutlich

Wichtig zu bemerken ist, dass das Foto von der Kamera bei der Aufnahme gammavorentzerrt (Gamma = 0,45) wurde, was den Normalfall darstellt. Der Rotwert 100 im vorentzerrten Bild repräsentiert also einen Rotwert von 32 in der linearen Version des Bildes.


(Die Berechnung erfolgt unter der Normierung mit 256 Farbstufen um die Gammafunktion mit Werten zwischen 0 und 1 anzuwenden.)

Desweiteren erscheint der Wert 100 auf dem Monitor (Gamma 2,2) wie erwünscht mit der Helligkeit des Wertes 32, was der eigentliche Grund für die Gammavorentzerrung ist.

Der Rotwert 32 bis zur Darstellung

Der im Zuge der Belichtungskorrektur neu errechneter Rotwert 200 erscheint am Monitor mit der Helligkeit des Wertes 149, da



Der eigentliche Sinn der Farbkorrektur war es, die Helligkeit zu verdoppeln. Der auf dem Monitor sichtbare Wert 32 sollte zum Wert 64 umgerechnet werden. Durch eine mathematische Verdopplung ergibt sich jedoch der wesentlich hellere Wert 149!

Im nächsten Teil dieses Beitrags wird die Helligkeitskorrektur im linearen Workflow am selben Beispiel beschrieben.

Die Verdopplung der Helligkeit im linearen Workflow