Belichtungskontrolle anhand von Histogrammen

Worum es geht

Histogramme sind der zuverlässigste Weg, nach einer Aufnahme auf dem Monitor einer Digitalkamera die Belichtung zu kontrollieren.
Die verkleinerte Wiedergabe lässt Über- und Unterbelichtungen direkt im Bild nur ungenau erkennen und wenn das Umgebungslicht hell ist, sind auch bei korrekt belichteten dunkleren Partien Details kaum zu erkennen.

Dieser Artikel setzt Kenntnisse darüber voraus, was ein Histogramm ist und wie es zu lesen ist – wenn Sie damit noch nicht vertraut sein sollten, lesen Sie zunächst den Grundlagenartikel zur Erklärung von Histogrammen.

Hier geht es um die Anwendung während des Fotografierens – den praktischen Aspekt der Belichtungskontrolle.

Wer bereits mit dem Thema vertraut ist, findet vielleicht im vorletzten Abschnitt über die Wichtigkeit der RGB-Histogramme anstelle einfacher Histogramme noch eine neue Anregung.

Weshalb die Kontrolle von Über- und Unterbelichtungen direkt nach der Aufnahme wichtig ist

Über- und Unterbelichtungen sind deshalb kritisch, weil Bilddetails verlorengehen und in einer rein weißen Fläche (mit Rot-, Grün- und Blau-Anteilen von je 255 in den fertigen JPG-Bildern) bzw. einer rein schwarzen Fläche (mit Rot-, Grün- und Blau-Anteilen von jeweils 0 in den fertigen JPG-Bildern) verschwinden.
Keine Bildbearbeitung kann auf diese Weise verlorene Details wiederherstellen und ein Aufhellen bzw. Abdunkeln solcher Stellen wird nur eine graue Fläche ergeben - keinerlei Details und Farben.

Eine Wiederherstellung von Bilddetails ist nur möglich, wenn zumindest feine Helligkeits- und Farbunterschiede vorhanden sind, die sich nachträglich verstärken lassen – also bei leichten Über- und Unterbelichtungen, die noch nicht vollständig schwarz oder weiß sind.

Dabei tritt allerdings zwangsläufig ein Qualitätsverlust auf, da den Ausgangsdaten feine Zwischenwerte in der Farb- und Helligkeitsabstufung fehlen.

Und daher ist es wichtig, bereits bei der Aufnahme Über- und Unterbelichtungen zu erkennen und nicht blind auf die nachträgliche Bildbearbeitung zu vertrauen.

Besonderheiten von RAW-Dateien

Histogramme werden immer aus fertig „entwickelten“ Bildern mit 8 Bit Farbtiefe (= Rot-, Grün- und Blauanteil von je 0 bis 255) erzeugt, wie sie für die Speicherung im JPG-Format gespeichert und bei der Darstellung auf einem Monitor verwendet wird.
Aufnahmen im RAW-Format speichern eine höhere Farbtiefe und haben dadurch bei einer Rettung über- und unterbelichteter Stellen mehr Reserven.

Bei der Erzeugung verschiedener JPG-Dateien aus ein und derselben RAW-Datei mit verschiedenen Einstellungen können sich also auch verschiedene Histogramme ergeben. Und man hat auch nachträglich etwas Spielraum, selbst wenn das Histogramm in der Kamera Über- und Unterbelichtungen anzeigt.
Daher gelten die folgenden Erklärungen vor allem, wenn man direkt im JPG-Format fotografiert.

Dieser Hinweis ist allerdings kein generelles Plädoyer, im RAW-Format zu fotografieren – lediglich ein Hinweis, dass es bei Über- und Unterbelichtungen tatsächlich einen guten Grund gibt, den höheren Aufwand für die Verarbeitung von RAW-Dateien in Kauf zu nehmen.
Am besten ist es, wenn die Kamera ein rasches Umschalten der Formate zulässt und bei Bedarf für einzelne Aufnahmen eine Einstellung zu wählen, die sowohl eine Datei im RAW-Format als auch im JPG-Format speichert.

Über- und Unterbelichtungen im Histogramm erkennen

Über- und Unterbelichtungen treten im Histogramm als Spitzen am linken bzw. rechten Rand auf. Hierzu zwei Beispiele, wie sie auf dem Kamera-Monitor aussehen:

Die dünnen Spitzen am äußersten rechten und linken Rand zeigen vollständig über- bzw. unterbelichtete Stellen an.
Achtung: Je nach Histogramm-Darstellung können diese Spitzen schwer zu erkennen sein, da sie wirklich nur eine einzelne dünne Linie auf dem Kamera-Monitor darstellen.
Wenn die Kamera dann noch für das Histogramm selber die selbe Farbe verwendet wie für den (hier schlecht zu erkennenden roten) Rahmen, muss man wirklich genau hinschauen.

Etwas breitere Spitzen am rechten oder linken Rand zeigen fast weiße bzw. schwarze Bereiche, in denen nur schwache Details vorhanden sind und die sich in der Bildbearbeitung etwas verbessern lassen.

Beachten Sie bitte: Diese Beispiele verwenden nur für eine einfache, schrittweise Erklärung dieses Themas einfache Histogramme, die für eine Bewertung von Über- und Unterbelichtung schlechter geeignet sind als RGB-Histogramme.
Lesen Sie bitte geduldig weiter, es folgt weiter unter ein Abschnitt, der auf diesen wichtigen Unterschied eingeht!

Und bedenken Sie bitte auch, dass die Form eines Histogrammes auch sehr unregelmäßig aussehen kann. Es ist nicht nötig, über das Erkennen von Über- und Unterbelichtungen hinaus das ganze Diagramm mit all seinen Bergen und Tälern zu untersuchen!

Über- und Unterbelichtungen im Histogramm bewerten

Über- und Unterbelichtungen sind nur dann ein Problem, wenn sie bei wichtigen Teilen des Motivs auftreten.

Angewendet auf die obigen Beispielbilder bedeutet das:
Die Unterbelichtung tritt in dem kleinen Teil mit im Schatten sitzenden Menschen auf und ist für das Bild wenig störend. Eine Verbesserung durch etwas reichlichere Belichtung ist aber möglich, da das Histogramm rechts noch nicht bis zum Rand reicht.
Die Überbelichtung ist störend, da sie die Wolken des Himmels verschwimmen lässt und damit den Bildhintergrund zerstört.

Idealerweise erstreckt sich ein Histogramm über die ganze Breite und fällt zum linken und rechten Rand hin ab. Das bedeutet nämlich, dass das Bild die ganze Helligkeitsabstufung von schwarz bis weiß ausschöpft, also reichlich Kontraste hat und alle Teile des Bildes erkennbar („durchgezeichnet“) sind – ohne fast schwarze Schatten und ausgefranste, blasse helle Partien. Und es bedeutet, dass für die nachträgliche Bildbearbeitung mit Sicherheit noch Spielraum besteht.
Aus diesen beiden Gründen wird eine solche Histogramm-Form als Idealfall betrachtet; es kann aber natürlich auch für eine bestimmte Bildwirkung durchaus erwünscht sein, dass ein Teil des Bildes schwarz oder weiß verschwimmt oder das Bild nicht den ganzen Kontrastumfang von schwarz bis weiß ausschöpft.

Histogramme sehr kontrastreicher Motive

Zur Veranschaulichung der häufigen Fälle, die nicht diesem Idealtyp entsprechen, kommen hier zwei unterschiedlich belichtete Bilder vom selben Motiv, das viel höheren Kontrast besitzt, als eine digitale Kamera abbilden kann – wiederum mit dem direkt vom Kamera-Monitor abfotografierten Histogramm:

Das obere Histogramm zeigt eine Art Säule links für die vielen unterbelichteten Pixel des Vordergrundes und mittlere Helligkeiten für den gut durchgezeichneten Himmel mit der großen Wolke.
Das untere Histogramm hat einen Berg im linken Teil für den gut erkennbaren und eher dunklen Vordergrund sowie einen kleinen Berg mit einer nicht erkennbaren hohen Spitze ganz rechts für die vielen überbelichteten Pixel des Himmels – leider von einer Kompaktkamera als weißer Strich mit weißem Rahmen auf weißem Hintergrund gezeichnet.
Es ist halt die Praxis, dass manche Histogramme schlecht zu erkennen sind. Unterschiedliche Farben für Histogramm und Rahmen wie oben sind da deutlich besser erkennbar.

Hier gibt es keine richtige Belichtung, die alle Bildteile rettet; lediglich ein vollständiges Ignorieren des Vorder- oder Hintergrundes und Belichtung nur auf den anderen Teil kann das Bild retten.
Und zusammen mit einem veränderten Ausschnitt, der z.B. nur die massige Quellwolke zeigt, würden auch die übrigen nichtssagenden, fehlbelichteten Teile verschwinden und ein interessantes Bild entstehen.

Exkurs: Histogramme kontrastarmer Motive

Es folgt ein gegenteiliges Beispiel mit geringeren Kontrasten:

Das untere Bild ist in allen Aufnahmedetails identisch bis auf die Auswahl eines höheren Kontrastes in den Kameraeinstellungen.
Entsprechend ist das Bild des Histogrammes bei der unteren Aufnahme etwas in die Breite gezogen. Der Unterschied ist auch im Bild selbst sichtbar; in höherer Auflösung als bei diesen verkleinerten Abbildungen tritt der Unterschied mit den besser erkennbaren Oberflächenstrukturen noch viel deutlicher zu Tage.

Ob solch ein erhöhter Kontrast dem Bild gut tut, ist aber vom Motiv abhängig. Die raue Steinoberfläche erscheint dadurch plastischer; z.B. bei Gesichtern kann zu viel Kontrast in der Kameraeinstellung aber Bilder mit unnatürlich hart wirkenden Kanten ergeben.

Warum Sie RGB-Histogramme anstatt einfacher Histogramme verwenden sollten

Der Mangel an einfachen Histogrammen ist, dass sie nicht erkennen lassen, ob ein einzelner Farbkanal rot, grün oder blau überbelichtet ist. Dies tritt aber häufig auf und dann verliert Ihr Motiv zwar keine Details durch vollständige Überbelichtung, aber die Farben werden blasser oder sogar verfälscht.

Sie sehen zwei Ausschnitte aus zwei unterschiedlich belichteten Beispielbildern des bereits oben gezeigten Jagdschlosses Granitz auf Rügen in 100% Vergrößerung.

Der helle Teil im rechten Ausschnitt gehört zu den Stellen, bei denen der rote Farbkanal überbelichtet ist (Rot-Anteil im fertigen JPG-Bild: 255), grün und blau jedoch nicht und das einfache Histogramm zeigt diese Überbelichtung nicht an.
In diesem Teil erscheint jedoch die Farbe der Fassade nicht nur heller als am Turm rechts daneben, sondern regelrecht verfälscht. Noch einmal: Diese Art der Überbelichtung eines Farbkanals ist im einfachen Histogramm nicht erkennbar!

Daher: Kontrollieren Sie zur Beurteilung der Belichtung immer das RGB-Histogramm, sofern es verfügbar ist. Es besteht sonst das Risiko, dass auch bei wichtigen Bilddetails die Farben blass oder gar verfälscht sind und Sie dies nicht erkennen!
Allerdings bieten viele Kameras (insbesondere Kompaktkameras) nur einfache Histogramme an. Wenn Ihre Kamera beides kann, schalten Sie das einfache Histogramm aus und verwenden Sie nur RGB-Histogramme.

Idealerweise zeigt die Kamera drei einzelne RGB-Histogramme und ein kombiniertes wie in der folgenden Beispielanzeige des Kamera-Monitors. Sie gehört zu dem Bild, aus dem der rechte Ausschnitt stammt und Sie können dort eine hohe rote Spitze für die Überbelichtung der Rotanteile erkennen.
Das einfache Histogramm (in weiß) hat rechts nur eine viel niedrigere Spitze für sehr viel kleinere Spitzlichter und Reflexe, die vollständig überbelichtet sind.

Die oben genannte Regel zur Erkennung von Überbelichtungen muss also genauer heißen: Keines der drei einzelnen Histogramme für die Rot-, Grün- und Blauanteile darf rechts eine Spitze aufweisen, wenn Sie kritische Überbelichtungen vermeiden wollen.
Unterbelichtungen sind in dieser Hinsicht unproblematischer - wenn z.B. der rote Farbanteil null ist, kann ein Bildpixel immer noch ein sattes, dunkles grün oder blau haben.

Eine Hilfe für das Erkennen dieser Überbelichtungen ist die Anzeige, welche Stellen im Bild überbelichtet sind, sofern Ihre Kamera diese Funktion anbietet.
Die im nachfolgenden Bild schwarzen Stellen an der Fassade und im Himmel blinken dann und lassen sofort erkennen, wo die Überbelichtung des Rotanteils auftritt:

Entsprechend lassen sich auch die überbelichteten grünen, blauen Anteile oder die Überbelichtungen aller zusammen (die im einfachen Histogramm angezeigt werden) auswählen.

Zusammenfassung: Typische Histogramm-Merkmale, auf die Sie achten sollten

Man kann also bei der Bewertung der Histogramme drei Fälle unterscheiden:

• Es treten keine Über- und Unterbelichtungen auf.
  Dann kann das Bild immer noch zu hell oder zu dunkel geraten sein, aber Sie werden dies auch nachträglich korrigieren können und brauchen sich keine Sorgen zu machen, dass Bilddetails ganz verloren gegangen sind.
• Eine Über- oder Unterbelichtung ist an einer Spitze ganz rechts oder links im Histogramm zu erkennen und das Histogramm reicht auf der anderen Seite nicht bis an den äußersten Rand.
  Dann können Sie die Über- bzw. Unterbelichtung durch eine knappere bzw. reichlichere Belichtung verringern und evtl. ganz vermeiden, damit keine Bilddetails verlorengehen (es sei denn, die über- bzw. unterbelichteten Stellen sind für das Bild unwichtig oder sogar erwünscht).
• Es treten sowohl über- als auch unterbelichtete Stellen auf, also Spitzen an beiden Enden des Histogrammes.
  Dann sind die Helligkeitsunterschiede so hoch, dass Sie Über- und Unterbelichtungen nicht ganz vermeiden können; Sie können dies lediglich im Histogramm rechtzeitig erkennen, um dann bewußt zu entscheiden, welche Bildteile Sie mit einer längeren oder kürzeren Belichtung „opfern“.

Ausblick

Als dritter Artikel zum Thema Histogramme folgt in Kürze „Histogramme in der Bildbearbeitung“. Damit ergibt sich eine klar gegliederte Darstellung im Sinne dieses Kompendiums zur Digitalfotografie - ein Grundlagenartikel zur Begriffserklärung, einer zur praktischen Anwendung beim Fotografieren und einer zur praktischen Anwendung in der nachträglichen Bildbearbeitung.

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