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Streit um ISO

In einem am Montag auf DP Review veröffentlichten Beitrag hat Richard Butler eine Debatte über die Nützlichkeit der ISO-Werte in der Digitalfotografie vom Zaun gebrochen. Die Unterstellung schon in der Überschrift, die Leser würden vermutlich nicht wissen, was die ISO-Werte bedeuten, ist provokant, wird aber von vielen der 600+ Kommentare bestätigt – Streit um ISO!

Streit um ISO
Streit um ISO: Richard Butlers provokanter Artikel: You probably don’t know what ISO means – and that’s a problem

Lesern meiner DOCMA-Artikel dürfte Richard Butlers Text allerdings wenig Neues bringen. Er erklärt, dass die ISO-Einstellung einer Digitalkamera nur die Aufgabe hat, die Belichtungsautomatik zu informieren, für wie viel Licht sie sorgen soll. Der Bildsensor hat dagegen nur eine einzige Empfindlichkeit (oder auch zwei, falls der Sensor einen Dual Conversion Gain unterstützt), die sich durch die ISO-Wahl nicht ändert. Es ist auch nicht so, dass mit einem höheren ISO-Wert eine größere Verstärkung der Sensorsignale einherginge – eine zusätzlich Verstärkung ist vielmehr optional und auch nicht immer vorteilhaft. Aber da dies immer noch nicht allgemein bekannt ist, sind solche Erklärungen weiterhin nützlich. Butlers eigentliches Anliegen ist jedoch, dass das Konzept der ISO-Empfindlichkeitsangaben die Fotografen verwirrt und die Kamerahersteller davon abhält, die Mittel bereitzustellen, die einem bei der Belichtung wirklich helfen könnten.

Die Probleme beginnen schon damit, dass sich die ISO-Angaben letztendlich auf die Tonwerte in einem JPEG-Bild beziehen und auf Raw-Daten nicht so einfach anwendbar sind. Daher rühren auch die meisten Diskrepanzen zwischen den vom Hersteller angegebenen ISO-Werten und jenen, die nach Messverfahren auf Rohdaten-Basis ermittelt werden. Die Aufgabe des ISO-Wertes ist es ja, die Belichtungsautomatik so zu instruieren, dass sie ein richtig belichtetes Bild erzeugt – und „richtig belichtet“ heißt in diesem Zusammenhang, dass ein mittlerer Grauwert als mittlerer Grauwert abgebildet wird.

Nehmen wir an, eine Kamera A hätte einen Sensor, dessen Grundempfindlichkeit ISO 100 betragen soll. Die Kamera belichtet entsprechend und erzeugt so JPEGs mit stimmigen Tonwerten, allerdings kommt es bei kontrastreichen Motiven gelegentlich dazu, dass die Lichter ausfressen. Kamera B eines anderen Herstellers hat einen identischen Sensor und verstärkt dessen Signale in genau derselben Weise, nur gibt ihr Hersteller die Sensorempfindlichkeit mit ISO 200 an. Kamera B belichtet daher um 1 EV knapper, aber das heißt nicht, dass ihre JPEGs deshalb dunkler wären. Bei der Berechnung eines JPEG aus den Rohdaten muss ja eine Gradationskurve angewandt werden, um die lineare Kennlinie der Sensordaten in eine annähernd logarithmische Kennlinie zu verwandeln, wie sie unseren Sehgewohnheiten entspricht. Dabei hat der Hersteller alle Freiheiten und kann die Gradationskurve so gestalten, dass sie die Mitteltöne stärker anhebt und am Ende für ebenso helle Bilder wie die von Kamera A sorgt. Im Unterschied zu dieser liefert Kamera B jedoch in kritischen Situationen mehr Lichterzeichnung – ihr Dynamikumfang ist höher, wenn auch auf Kosten eines etwas höheren Rauschens in den Schatten. Was ist nun die wahre Empfindlichkeit des Sensors, ISO 100 oder 200? In den Fotoforen würden viele lästern, die ISO-Angabe für Kamera B sei geschummelt, aber tatsächlich hat ihr Hersteller lediglich andere Prioritäten gesetzt als der von Kamera A: Wo der eine Hersteller den Dynamikumfang maximiert, minimiert der andere das Rauschen.

Der Fotograf kann allerdings eigene Prioritäten setzen, sofern er das Raw-Format nutzt und sowohl die Belichtung als auch die Entwicklung der Sensordaten selbst kontrolliert. Für eine optimale Belichtung ist es dann aber weitgehend unerheblich, wie hell mittlere Grauwerte in einem von der Kamera erzeugten JPEG ausfallen, denn um die Tonwertverteilung im Bild kümmert sich der Fotograf im Raw-Konverter. Damit verliert allerdings der ISO-Wert seine Funktion.

Viel nützlicher wäre laut Richard Butler ein auf den Raw-Daten basierendes RGB-Histogramm, mit dessen Hilfe man so belichten könnte, dass die bildwichtigen Lichter den Sensor gerade noch nicht übersteuern. Die heute üblichen Live-Histogrammanzeigen sind hierfür kaum geeignet, weil sie auf dem Output der JPEG-Engine beruhen. Wenn die Kamera vor Clipping warnt, besteht normalerweise noch gar keine Gefahr für die Raw-Daten, aber wie weit man mit der Belichtung gehen kann, lässt sich kaum abschätzen. Am ehesten ist das noch möglich, wenn man eine sehr flache Gradationskurve (wie die für Filmaufnahmen gerne verwendeten Log-Kurven) einstellt, die nicht schon ihrerseits Lichter abschneidet. Es wäre auch nützlich, wenn die Kamera eine knappe, die Lichter rettende Belichtung im elektronischen Sucher und im Vorschaubild durch eine zusätzliche Aufhellung kompensieren würde, damit man besser beurteilen kann, was man aufnimmt beziehungsweise aufgenommen hat. Aktuelle Kameras wenden ja unabhängig von der Belichtung immer dieselbe Gradationskurve an, so dass Fotografen, die sich bei kontrastreichen Szenen an die ETTR-Regel („Expose To The Right“) halten, erst im Raw-Konverter Bilder mit stimmigen Tonwerten zu sehen bekommen.

Natürlich sind die Forderungen von Richard Butler nicht neu; wer sich mit der digitalen Fototechnik auskennt, sieht das schon länger so. Aber man muss auch die Fotografen aufklären, denn nur wenn es auf Seiten der Kundschaft ein Bewusstsein dafür gibt, was einem in der praktischen Fotografie wirklich weiterhelfen könnte, werden die Kamerahersteller solche Ideen verwirklichen.

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Michael J. Hußmann

Michael J. Hußmann gilt als führender Experte für die Technik von Kameras und Objektiven im deutschsprachigen Raum. Er hat Informatik und Linguistik studiert und für einige Jahre als Wissenschaftler im Bereich der Künstlichen Intelligenz gearbeitet.

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6 Kommentare

  1. Warum es immer noch kein Belichtungsprogramm gibt, das bei RAW-Einstellung (optional) ETTR anwendet (statt mittleres jpg-grau) bleibt ein gutg gehütetes Rätsel der Entwickler.
    Immerhin müsste das Programm besser wissen, wann die Helligkeitsgrenze erreicht ist, als das von einem irgendwo eingeblendeten Mini-Balken ablesbar wäre.
    Und der RAW-Konverter könnte dann auf Wunsch (oder mit einem „Profil“) gleich auch eine „Entwicklung nach links“ vorschlagen.Würde als Ausgangspunkt für eigene Experimente viel Zeit sparen.

    1. Olympus bietet schon seit vielen Jahren die Option an, bei der Spotmessung auf die Lichter statt auf einen mittleren Tonwert zu belichten. Nikons lichterbetonte Messung gibt es auch schon seit geraumer Zeit. Fuji hat ebenfalls seit etlichen Jahren die DR-Automatik, die kontrastreiche Szenen knapper belichtet, um die Lichterzeichnung zu erhalten. Fuji behandelt das auch ganz transparent und passt den in die Metadaten eingetragenen ISO-Wert entsprechend an, ohne die Sensorsignale dafür mehr zu verstärken, und trägt auch die DR-Erweiterung ein, so dass der Raw-Konverter die Tonwerte automatisch anpassen kann.

      1. Vermutlich beziehen sich alle genannten Optionen der Hersteller aber nach wie vor ausschließlich auf das Kamera jpeg. Was nach wie vor keiner implementiert hat, und das ist es was „lichtzeichner“ wahrscheinlich anspricht, ist eine Anzeige bezogen auf die raw Werte; Solche nummerischen Werte (wieviel Prozent eines Farbkanals sind übersättigt) würden für das raw Format sogar das Histogramm obsolet machen. Vernünftige raw-Viewer machen das ja heute bereits auch, nur eben die Kameras bzw. deren Hersteller verweigern diese simple aber hilfreiche Funktion hartnäckig. – Warum nur?

        1. Diese Optionen betreffen die Belichtung und wirken sich daher auf Raw-Dateien ebenso wie die JPEGs aus. Dabei ist es dann auch wichtig, Informationen über eine nicht auf die Mitteltöne, sondern auf die Lichter abgestimmte Belichtung in den Metadaten einzutragen, damit der Raw-Konverter dies ausgleichen kann – sonst wäre stets Handarbeit erforderlich. Bei JPEGs spielt das keine so große Rolle, da die Kamera ja selbst für eine Tonwertanpassung sorgt.

          Hilfsmittel für eine manuelle Belichtung sind ja das, was Richard Butler auf DP Review gefordert hat, und in diesem Blog-Artikel habe ich das unterstützt. Das kann in Form eines Histogramms oder mit anderen Hilfsmitteln geschehen; am besten wäre es, wenn eine Auswahl verschiedener angeboten würde. Wichtig ist, dass die Indikatoren für eine Überbelichtung auf den Raw-Daten basieren. So etwas zu implementieren ist zwar im Grunde nicht schwer, aber völlig trivial ist es auch nicht; nächste Woche werde ich noch einmal darauf eingehen, wie man das machen kann – vielleicht liest ja ein Kamerahersteller mit.

  2. Eine müßige Diskussion. Betrachtet man das Beharrungsvermögen der meisten Menschen, die Neuheiten nach Möglichkeit ablehnen und das, was sie einmal gelernt haben, bis in alle Ewigkeit genau so weitermachen wollen ist es verständlich, dass alle Hersteller Digitalkameras so gebaut haben, dass sie möglichst gleich wie Analogkameras zu bedienen waren. Dass kaum ein Fotograf versteht, was tatsächlich bei einer Digitalkamera geschieht, ist es meist auch so besser. Wie die Entwicklung der letzten Jahre zeigt, geht die Richtung in immer mehr Automatik, und man hört gerade noch mal Klagen darüber, dass die Kamera nicht automatisch erkennt, was im Bild wirklich wichtig ist und also auch die Schärfe darauf ausgerichtet ist. Was bisher ganz gut gelang ist die Gesichtserkennung, und schon wird gejubelt.
    Ob man nun die Standard-ISO-Einstellung bei 100 oder 200 ansetzt ist bei dieser Art der Datenerfassung wirklich gleichgültig, auch wenn es sich um die automatisierte Dunkelkammer in der Kamera mit unzähligen JPG-Presets handelt.
    Für Leute, die das Raw-Format nutzen wäre eine Weiterentwicklung des Dynamikumfangs sehr nützlich. Die ist bisher neben einer Verbesserung der Gestaltung des Sensors vor allem durch eine kamerainternes Aufmotzen der Rawdaten erfolgt. Worauf eigentlich alle nicht mehr zu hoffen wagen ist eine komplett neue Sensortechnologie. Zumindest sehe ich die in absehbarer Zeit nicht.

  3. Der ISO-Unsinn findet ja noch an einer anderen Stelle statt. Die meisten Kameras Multiplizieren die Raw-Werte mit einen konstanten Faktor entsprechend der ISO-Einstellung. Die Folge ist, dass es zu einem Zahlenbereichsüberlauf im Raw-Format und damit zu einem digitalen Highlight Clipping kommt, obwohl der Sensor weit von der Sättigung entfernt ist.
    Wenn der Sensor nur zwei Hardware-ISO-Einstellungen hat, darf es im Raw-Format auch nur zwei (Raw-)ISO-Werte geben. Der normale ISO-Wert dient dann nur als Info für das Vorschaubild.

    Ich glaube, die ganze Problematik überfordert die meisten Anwender. Ein Umdenken der Kamerahersteller dürfte nur erreichbar sein, wenn die führenden Kameratester, Manipulationen der Raw-Daten mit Punktabzügen bestrafen. Für den Jpg-Fotografen ändert sich dadurch ja nichts.

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