Dynamikumfang

Wie viel Helligkeit eine Kamera gleichzeitig erfassen kann

Du fotografierst einen Innenraum, durch dessen Fenster helles Sonnenlicht fällt. Mit deinen Augen kannst Du sowohl draußen die Landschaft als auch drinnen die Möbel erkennen. Auf dem Foto sieht die Sache plötzlich anders aus: Entweder stimmt der Innenraum und das Fenster wird fast weiß – oder draußen sind alle Details vorhanden, während der Raum in tiefen Schatten verschwindet.

Genau an solchen Situationen zeigt sich der Dynamikumfang einer Kamera.

Definition: Was ist der Dynamikumfang?

Der Dynamikumfang beschreibt den Helligkeitsbereich zwischen den dunkelsten und hellsten Tonwerten, die eine Kamera in einer Aufnahme erfassen kann.

Bei einem digitalen Kamerasensor reicht dieser Bereich vereinfacht gesagt vom schwächsten noch sinnvoll vom Rauschen unterscheidbaren Signal bis zu dem Punkt, an dem ein Pixel gesättigt ist und zusätzliche Lichtmenge nicht mehr unterscheiden kann.

Angegeben wird der Dynamikumfang üblicherweise in Blendenstufen, oft auch Stops genannt. Eine Blendenstufe entspricht dabei einer Verdopplung beziehungsweise Halbierung der Lichtmenge.

Ein Dynamikumfang von 12 Blendenstufen entspricht deshalb einem Helligkeitsverhältnis von

2¹² = 4096 : 1.

Das bedeutet allerdings nicht, dass jeder Tonwert innerhalb dieses Bereichs in der Praxis mit gleicher Qualität nutzbar ist. Gerade an der dunklen Grenze spielt das Bildrauschen eine entscheidende Rolle. Deshalb können sich auch Messwerte verschiedener Quellen unterscheiden, je nachdem, ab welchem Signal-Rausch-Verhältnis ein Tonwert noch als nutzbar gilt.

Was passiert im Sensor?

Um den Dynamikumfang zu verstehen, hilft ein vereinfachtes Bild: Stell Dir die einzelnen lichtempfindlichen Bereiche des Sensors wie kleine Behälter vor.

Während der Belichtung trifft Licht auf den Sensor. Die daraus entstehende elektrische Ladung wird gesammelt und anschließend ausgelesen.

Irgendwann ist die maximale Ladungsmenge erreicht. Mehr Licht kann dann nicht mehr sinnvoll unterschieden werden. Der entsprechende Bildbereich ist gesättigt – in der Aufnahme können dadurch ausgefressene Lichter ohne Zeichnung entstehen.

Am anderen Ende gibt es ebenfalls eine Grenze. Sehr schwache Signale konkurrieren zunehmend mit dem vorhandenen Rauschen. Irgendwann lassen sich Bildinformationen nicht mehr zuverlässig davon unterscheiden.

Zwischen diesen beiden Grenzen liegt der Dynamikumfang des Sensors. Technisch lässt er sich als Verhältnis zwischen maximal erfassbarem Signal und der unteren, vom Rauschen bestimmten Grenze beschreiben.

Genau deshalb geht es beim Dynamikumfang nicht einfach darum, wie viele unterschiedliche Helligkeitswerte eine RAW-Datei theoretisch speichern kann. Die Bittiefe der Analog-Digital-Wandlung und der tatsächlich nutzbare Dynamikumfang sind miteinander verbunden, aber nicht dasselbe.

Warum ist der Dynamikumfang beim Fotografieren wichtig?

Interessant wird der Dynamikumfang immer dann, wenn innerhalb eines Motivs sehr große Helligkeitsunterschiede auftreten.

Typische Situationen sind etwa Landschaften mit hellem Himmel und dunklem Vordergrund, Gegenlichtaufnahmen oder Innenräume mit hellen Fenstern.

Solange der Helligkeitsumfang des Motivs innerhalb dessen liegt, was der Sensor erfassen kann, lassen sich grundsätzlich Informationen von den Schatten bis zu den Lichtern aufzeichnen.

Ist der Kontrast des Motivs größer als der Dynamikumfang der Kamera, muss dagegen irgendwo Information verloren gehen.

Dann können beispielsweise die hellsten Stellen vollständig weiß werden. Ein ausgefressener Himmel enthält dort keine zurückholbare Zeichnung mehr. Am anderen Ende können sehr dunkle Bereiche so wenig Signal enthalten, dass beim Aufhellen vor allem Rauschen sichtbar wird.

Ein großer Dynamikumfang verschafft Dir deshalb vor allem Spielraum.

Das bedeutet nicht automatisch, dass das fertige Foto besser aussieht. Dynamikumfang ist eine technische Eigenschaft und kein allgemeines Maß für Bildqualität. Entscheidend bleibt, was Du aus den vorhandenen Tonwerten gestalterisch machst.

Ein praktisches Beispiel

Stell Dir vor, Du fotografierst eine Person im Schatten eines Gebäudes. Hinter ihr liegt eine sonnenbeschienene Straße.

Die Person ist vergleichsweise dunkel, der Hintergrund sehr hell.

Belichtest Du hauptsächlich auf die Person, bekommt ihr Gesicht eine schöne Helligkeit. Gleichzeitig besteht die Gefahr, dass helle Flächen im Hintergrund ausfressen.

Belichtest Du dagegen so, dass die hellsten wichtigen Stellen sicher erhalten bleiben, wird die Person zunächst dunkler erscheinen.

Hier kann ein Sensor mit großem Dynamikumfang hilfreich sein. In einer RAW-Datei lassen sich die Schatten bei der Entwicklung häufig deutlich anheben, solange dort noch ausreichend verwertbares Signal vorhanden ist.

Der Dynamikumfang entscheidet also nicht darüber, wie hell Dein Foto sein soll. Er bestimmt vielmehr mit, wie viel Spielraum zwischen den hellsten und dunkelsten Bereichen einer Aufnahme vorhanden ist.

Dynamikumfang und ISO

Der Dynamikumfang einer Kamera ist kein Wert, der bei jeder ISO-Einstellung gleich bleibt.

Bei Digitalkameras wird der größte Dynamikumfang üblicherweise im Bereich der Basisempfindlichkeit erreicht. Mit steigender ISO-Einstellung nimmt der verfügbare Dynamikumfang im Allgemeinen ab. Wie genau dieser Verlauf aussieht, hängt allerdings vom jeweiligen Sensor und seiner Auslesetechnik ab. Aktuelle Sensormessungen zeigen deshalb für unterschiedliche Kameras durchaus unterschiedliche Kurven.

Für die Praxis bedeutet das nicht, dass Du hohe ISO-Werte vermeiden solltest. Wenn ISO 3200 notwendig ist, um eine verwacklungsfreie oder überhaupt mögliche Aufnahme zu bekommen, ist der geringere Dynamikumfang möglicherweise völlig nebensächlich.

Technische Reserven sind schließlich nur dann hilfreich, wenn sie der Aufnahme dienen.

Dynamikumfang und RAW

Gerade beim Thema Dynamikumfang spielt das Aufnahmeformat eine wichtige Rolle.

Eine RAW-Datei enthält die weitgehend unverarbeiteten Sensordaten und bietet bei der späteren Entwicklung erheblich mehr Möglichkeiten, Tonwerte anzupassen als ein bereits kameraintern entwickeltes JPEG.

Das bedeutet allerdings nicht, dass RAW einen ausgefressenen Bildbereich wiederherstellen könnte, in dem der Sensor tatsächlich keine unterscheidbaren Informationen mehr aufgezeichnet hat.

Was nicht aufgenommen wurde, kann auch die beste RAW-Entwicklung nicht zurückholen.

Umgekehrt können in scheinbar sehr dunklen Bereichen durchaus noch Informationen vorhanden sein. Beim starken Aufhellen wird dann allerdings sichtbar, wie gut das Nutzsignal gegenüber dem Rauschen erhalten geblieben ist.

Dynamikumfang und HDR – nicht dasselbe

Die Begriffe Dynamikumfang und HDR hängen zusammen, bedeuten aber nicht dasselbe.

Der Dynamikumfang beschreibt zunächst einen Helligkeitsbereich – beispielsweise den einer Szene oder den Bereich, den ein Sensor mit einer einzelnen Belichtung erfassen kann.

HDR steht für High Dynamic Range. In der Fotografie können mehrere unterschiedlich belichtete Aufnahmen miteinander kombiniert werden, um einen Helligkeitsumfang aufzuzeichnen, der die Möglichkeiten einer einzelnen Belichtung übersteigt. Gerade Motive mit gleichzeitig sehr hellen und sehr dunklen Bereichen sind klassische Anwendungsfälle dafür.

HDR ist damit eine mögliche Methode, mit einem sehr großen Motivkontrast umzugehen. Es ist aber nicht der Dynamikumfang selbst.

Mehr Dynamikumfang ist hilfreich – aber nicht immer entscheidend

Beim Vergleich moderner Kameras wird der Dynamikumfang gerne als einzelne Zahl betrachtet. Solche Werte können interessant sein, sollten aber nicht überbewertet werden.

Zum einen hängt das Ergebnis von ISO-Einstellung und Messmethode ab. Zum anderen sagt der Dynamikumfang allein wenig darüber aus, wie gut eine Kamera für Deine Art der Fotografie geeignet ist.

Wer häufig Landschaften mit großen Helligkeitsunterschieden fotografiert und RAW-Dateien intensiv entwickelt, kann von zusätzlichen Reserven erheblich profitieren.

Bei gleichmäßig beleuchteten Motiven kann derselbe Unterschied zwischen zwei Kameras praktisch kaum eine Rolle spielen.

Die bessere Kamera ist deshalb nicht automatisch diejenige mit dem höchsten Messwert. Entscheidend ist, ob Du den zusätzlichen Spielraum für Deine Bilder tatsächlich brauchst.

Der Dynamikumfang beschreibt, wie große Helligkeitsunterschiede eine Kamera innerhalb einer Aufnahme bewältigen kann. Seine Grenzen liegen vereinfacht zwischen den hellsten noch nicht gesättigten Bereichen und den dunkelsten noch sinnvoll vom Rauschen unterscheidbaren Signalen.

Für Dich als Fotograf ist vor allem die praktische Konsequenz wichtig: Je größer der Dynamikumfang, desto mehr Spielraum hast Du bei Motiven mit starken Helligkeitsunterschieden.

Das ersetzt weder eine bewusste Belichtung noch die Entscheidung, welche Bereiche eines Bildes Dir wichtig sind. Aber es gibt Dir mehr Freiheit, diese Entscheidung beim Fotografieren und bei der RAW-Entwicklung zu treffen.