- Ein Experiment, das Schritt für Schritt zeigt, in welcher Form die RAW-Sensordaten einer Digitalkamera aufgezeichnet werden
- Die Ausgangsdaten liegen als Graustufenbild vor, bei dem die 14-Bit-ADC-Ausgabe einfach auf 0–255 RGB abgebildet wird; der tatsächlich nutzbare Helligkeitsbereich ist dabei begrenzt
- Durch Anwenden eines Bayer-Filters werden die Farbfilterinformationen jedes Pixels berücksichtigt, und per Mittelung benachbarter Pixel wird Demosaicing durchgeführt
- Mit Gamma-Korrektur und Anpassung des Weißabgleichs werden Unterschiede zwischen menschlicher Wahrnehmung und der nichtlinearen Helligkeitswahrnehmung von Displays korrigiert
- Abschließend wird im Vergleich zur kamerainternen JPEG-Verarbeitung gezeigt, dass das Konzept eines „unbearbeiteten Fotos“ praktisch nicht existiert
Anfangszustand der RAW-Sensordaten
- Die vom Kamerasensor aufgezeichneten Rohdaten bestehen aus 14-Bit-ADC-Werten; wenn man sie einfach in 0–255 RGB umwandelt, ergibt sich ein Graustufenbild
- Der tatsächliche Bereich der ADC-Werte liegt bei etwa 2110~13600; dieser Bereich wird als Schwarz-Weiß-Referenz gesetzt, um die Helligkeit neu zu skalieren
- In diesem Stadium enthält das Bild kaum Farbinformationen, da der Sensor nur die Lichtintensität misst
Wiederherstellung der Farbinformationen
- Farbkamerasensoren erkennen über ein Bayer-Filter-Array pro Pixel nur eine der Farben Rot, Grün oder Blau
- Wenn man jedem Pixel entsprechend seines Farbfilters eine Farbe zuweist, entsteht zwar Farbeindruck, pro Pixel ist jedoch nur einer der RGB-Werte vorhanden
- Durch Mittelung der Werte benachbarter Pixel und anschließendes Demosaicing werden die Farben im gesamten Bild rekonstruiert
Helligkeit und Gamma-Korrektur
- Dass das Ergebnisbild dunkel wirkt, liegt an den Grenzen des Dynamikbereichs von Monitoren und an der nichtlinearen Helligkeitswahrnehmung des Menschen
- Werden lineare Daten unverändert dargestellt, erscheinen sie dunkel; deshalb wird eine nichtlineare Gammakurve angewendet, um dunkle Bereiche aufzuhellen
- Dabei tritt jedoch ein Übergewicht des Grünkanals auf, was an der Grünempfindlichkeit des Sensors und am hohen Grünanteil im Bayer-Muster liegt
Weißabgleich und Farbkorrektur
- Durch Anpassung der einzelnen Farbkanäle in festen Verhältnissen wird der Weißabgleich eingestellt
- Danach wird zu einem Stadium vor der nichtlinearen Transformation zurückgekehrt, der Grünkanal abgesenkt und die Gammakurve erneut angewendet
- So entsteht schließlich ein Foto mit natürlichen Farben
Vergleich mit der kamerainternen JPEG-Verarbeitung
- Das von der Kamera aus denselben RAW-Daten erzeugte integrierte JPEG-Bild ist bereits das Ergebnis mehrerer mathematischer Korrekturschritte
- Kontrast oder Weißabgleich in einer Bildbearbeitungssoftware anzupassen, ist im Kern dieselbe Art von Verarbeitung wie die kamerainterne Bearbeitung
- Das Konzept eines „unbearbeiteten Fotos“ existiert in der Praxis nicht; alle Fotos sind das Ergebnis mathematischer Verarbeitung
- Da sich menschliches Sehen nicht perfekt nachbilden lässt und Displays Grenzen haben, besteht immer Bedarf an manueller Korrektur
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