Mittwoch, 31. August 2016

ISO Belichtungsreihen mit der PENTAX K-1

Nachtaufname bei wahnsinnigen ISO 102400, allerdings auch intensiv in Lightroom nachbearbeitet

Jetzt habe ich einiges aufzuarbeiten. Sechs Wochen mit der K-1 sind um, die Kamera bereits wieder zurück in Hamburg bei Ricoh, und ich wieder im Arbeitsalltag. In den Testzeitraum fiel glücklicherweise unser Sommerurlaub in Südfrankreich und Belgien (nicht Holland), so dass ich fast jeden Tag intensiv mit der K-1 fotografieren und viele Funktionen (nicht alle) durchspielen konnte. Dabei ist eine Unmenge an Fotos entstanden, die immer noch nicht alle gesichtet und geordnet sind.

High ISO


Für den Anfang möchte ich in diesem Post das Thema Bildrauschen-bei-hohen-ISO-Werten für mich abhaken. Gegenüber meiner K-5IIs hab ich mir hier schon einen spürbaren Gewinn erhofft, obwohl sich die Pixeldichten der beiden Kameras sehr ähneln, der APS-C Sensor der K-5IIs aber einfach ein paar Jahre älter ist. Vorab: ich bin nicht enttäuscht worden, aber Wunder kann man bei den Vorbedingungen natürlich auch nicht erwarten. Die K-1 bietet gefühlt einen Zugewinn von ein bis eineinhalb Lichtwerten. Wohlgemerkt bei insgesamt 36 Megapixeln Auflösung gegenüber den 16 Megapixeln der K-5 Modelle. Das ist natürlich eine subjektive Aussage bezogen auf den Gesamteindruck von Helligkeits- und Farbrauschen nach Sichtvergleich der Raw-Aufnahmen (also explizit keine JPEGs!). Mit einem objektiven Messverfahren kann ich nicht dienen. Aber letztendlich kommt es für mich auch auf die persönliche Einschätzung an.

Für einen gezielteren Testaufbau kamen beide Kameras aufs Stativ, mit Selbstauslöser, manueller Fokussierung und fixen Weißabgleich. Als Objektiv habe ich bei beiden Kameras das neue HD D-FA 28-105mm genutzt ohne die Position zu verändern, dafür mit unterschiedlichen Brennweiten, um annähernd den gleichen Bildausschnitt zu generieren. Weil ich jetzt keine Abbildungsleistung bei identischen Perspektiven testen wollte, sei dieses Vorgehen verziehen - zumal es mir die Platzverhältnisse auch nicht erlaubt haben, mit der K-5IIs weiter zurückzugehen. Bei fixer Blende entstanden für alle ISO Stufen Testfotos, die ich dann in Lightroom in der 100% Ansicht betrachtet habe.

Der Testaufbau mit Wein, Nougat, Käse und guter Laune
Die 100% Ansicht offenbart ein angenehmes Luminanzrauschen bei ISO 12800, bei ISO 3200 kaum wahrnehmbar
Extreme ISO Werte (hier 51200) zeigen einen deutlichen Einbruch in der Bildqualität

Für die gegenseitige Beurteilung der K-1 und K-5IIs Bilder wurden die Raw Aufnahmen beider Kameras zusätzlich als JPEGs in einheitlicher Auflösung der K-5IIs von 4928x3264 Pixeln mit der Standardeinstellung zur Rauschreduzierung (Luminanz 20, Farbe 25) exportiert, also die K-1 Bilder herunter skaliert. Dieses Vorgehen ist nach meinem Empfinden legitim, da man auch auf einem Monitor oder Drucker eine skalierte Version des vollständigen Bildes in einheitlicher Auflösung sieht, unabhängig von der Größe der ursprünglichen Aufnahme. So reichen 16 Megapixel bei einer hohen Druckauflösung von 300 Dots per Inch (DPI) für einen DIN A3 Ausdruck von ca. 40x30 cm. Bei gleicher Auflösung sieht der Vorsprung der neuen gegenüber der älteren Kamera im Sichtvergleich noch eindrucksvoller aus, nämlich dann eher zwei bis zweieinhalb Blenden.

Heruntergerechnet auf einheitliche 4928x3264 Pixel: ISO 12800 der K-1 bietet ein vergleichbares Rauschverhalten wie ISO 3200 der K-5IIs  
Der direkte ISO 12800 Vergleich beider Kameras zeigt nochmals, wie groß der Vorsprung der K-1 ist 

Natürlich kann man jetzt einwenden, dass dies ein Äpfel-Birnen-Vergleich wäre. Hier der neue, hochauflösende Vollformat-Bolide, dort ein vier Jahre älterer Vor-Vorgänger mit APS-C Sensor. Für mich persönlich ist die Gegenüberstellung des High-ISO-Verhaltens aber dennoch von Interesse, da die K-1 ein möglicher Nachfolger meiner K-5IIs werden könnte. Da registriere ich das bessere Rauschverhalten der K-1 mit deutlichem Wohlbehagen. Während ich meine K-5IIs zumeist bei Auto-ISO bis 3200, manchmal 6400 betreibe, darf die K-1 getrost auf 12800 als höchster ISO-Wert für die Automatik eingestellt sein.

Ganz so abwegig scheinen meine Gedanken auch nicht zu liegen, wenn ich den K-1 Testbericht bei PentaxForums.com lese. Dort gibt es eine ähnliche Einschätzung von (ebenfalls in der Auflösung heruntergerechneten) High-ISO-Aufnahmen der K-1 und der K-3, die als APS-C Kamera stattliche 24 Megapixel Auflösung bietet. Mit Augenzwinkern empfehle ich noch die Lektüre des ISO-Vergleichs von Christian Maier, der zusätzlich zu den beiden obigen Gehäusen noch eine 645D mit noch größerem Sensor heranzieht.

ISO-Invarianz


Neben der Betrachtung von Bildern mit hohen ISO-Werten hat mich die Möglichkeit zum "Pushen" von unterbelichteten Bildern bei geringeren ISO Werten interessiert, weil ich hier im Vorfeld an der ein oder anderen Stelle gelesen hatte, dass die K-1 sehr verzeihend bei Fehlbelichtung nach unten wäre. Die Thematik in Zusammenhang mit Unterbelichtung durch niedrigere ISO Einstellungen wird auch oft unter dem Stichwort ISO-Invarianz oder ISO-los diskutiert. Eine Kamera bzw. Sensor gilt als ISO invariant, wenn das Bildergebnis (insbesondere in Bezug auf das Rauschverhalten und die Farbtreue) relativ gleich bleibt, egal ob die Raw Aufnahme unterbelichtet und dann die Belichtung in der Nachbearbeitung am PC wieder korrigiert wird (Push), oder ob mit entsprechend hohen ISO Wert direkt korrekt belichtet wird.

Konkreter: es ist egal, ob ich um -5 Lichtwerte bei ISO 200 unterbelichte und danach in Lightroom wieder die Belichtung um +5 anhebe, oder ob ich direkt bei ISO 6400 belichte (was von ISO 200 kommend 5 Stufen entspricht).

Brunnen unterbelichtet um -5 Lichtwerte bei ISO 100 ...
... und in Lightroom die Belichtung wieder um +5  gepusht 

Als ISO invarant gelten insbesondere Kameras mit aktuellen Fuji und Sony Sensoren (damit also auch PENTAX, sowie Nikon und eben Sony), während Canon hier in der Vergangenheit deutlich hinterher hinkte (was sich mit der neuen Canon 5D Mark IV vielleicht ändern wird). Bei der K-1 konnte ich genau dieses Verhalten durch gezielte Belichtungsreihen mit entsprechender Unterbelichtung beobachten, egal ob die knappe Belichtung durch Herabsenkung der ISO Stufe (also ISO Invarianz) oder selbst bei gleicher ISO Zahl über eine kürzere Belichtungszeit erreicht wurde (letzteres betrifft weniger das Thema ISO Varianz als vielmehr einen gesteigerten Belichtungsspielraum bzw. Exposure Latitude).

Das Ergebnis von Unterbelichtung und Push ist so gut wie nicht vom korrekt belichteten Original zu unterscheiden.
Selbst in den dunklen Schatten ist kaum Rauschen zu entdecken.

So entsteht bei einem augenscheinlich fast schwarzen Ausgangsbild durch entsprechendes Hochziehen des Belichtungsreglers immer noch ein sehr ansehnliches, korrekt belichtetes Foto, welches aber dann ein entsprechend höheres Rauschen aufweist, so als ob man direkt mit hohen ISO Wert fotografieren würde. Meine betagte K-5IIs zeigt übrigens ein ähnlich erfreuliches Verhalten, wenn auch bei meinen wenigen Testfotos die High-ISO Bilder leicht detailreicher als die gepushten Unterbelichtungen erscheinen.

Einen interaktiven Bildervergleich zur ISO Invarianz verschiedener Kameramodelle wie Nikon 810, Canon EOS 5D III, Sony 7R II oder eben auch der K-1 bietet DPReview mit seinem Image Compersion Tool. Dazu gibt es dort noch einen aufschlussreichen Artikel zur Eingangsdynamik und ISO-Invarianz der PENTAX K-1, insbesondere bei Anwendung der Pixel Shift Resolution Technologie.

Studiobeispiel für die ISO Invarianz der K-1 bei ISO 25600 versus ISO 1600 mit Push +5 LW in Lightroom
Und das gleiche nochmal für die K-5IIs bei ISO 12800 versus ISO 400 mit Push +5 LW in Lightroom 

Doch was bringt die Eigenschaft der ISO Invarianz für meine fotografische Praxis?

Inbesondere (aber nicht nur) bei Nachtaufnahmen habe ich oft das Problem, dass Lichter unwiderruflich überstrahlen, während das Gesamtbild korrekt belichtet erscheint. Hier lohnt sich das gezielte Unterbelichten bei niedrigeren ISO Werten. In der Nachbearbeitung können dann gezielt die mittleren und hohen Tonwertbereiche angehoben werden, während die großflächigen, dunklen Bereiche mit Himmel unangetastet bleiben, und somit dort auch nicht das auffällige Rauschen verstärkt wird. Die Nachtaufnahme zu Beginn dieses Beitrags ist übrigens ein wunderbares Beispiel dafür, wie ich die Eigenschaft der ISO Invarianz nicht gewinnbringend eingesetzt habe.

Niedrige ISO Werte bieten in der Regel einen höheren Dynamikumfang, also die Fähigkeit möglichst den gesamten Kontrast von dunkel bis hell der abgelichteten Szenerie zu erfassen, mit möglichst wenig absoluten Schwärzen ("abgesoffenen" Schatten) oder Weißwerten ("ausgefressenen" Lichtern, Überstrahlungen). Ein höherer ISO Wert lässt diesen von der Kamera erreichbaren Dynamikumfang sinken, so dass dunkle und helle Bereiche schneller im digitalen Nirwana verloren gehen und nicht mehr in der Nachbearbeitung durch gezieltes Aufhellen oder Abdunkeln gerettet werden können.

Das gleiche Brunnenbeispiel von oben mit +2 LW überbelichtet weist bereits ausgefressenen Lichter aus
Die Korrektur der Belichtung in Lightroom um -2 LW entlarvt die Überstrahlung durch fehlendes (bzw. gräuliches) Weiß. Bei der vorherigen Unterbelichtung um 5 LW waren dagegen die Schatten noch großteils zu retten. 

Alle digitalen PENTAX Systemkameras, mit denen ich in den vergangenen Jahren fotografieren durfte, machten es mir hier insofern einfach, als dass sie für mein Gefühl stets ein wenig die Belichtung knapp halten. Mittlerweile habe ich in Lightroom eine Entwicklungsvorgabe angelegt mit +0,3 LW Belichtung und +30 Tiefen (dazu Klarheit +10,  Weiß +15 und Schwarz -10 zur Kontraststeigerung), welche beim Import aller Fotos von PENTAX Kameras auf meinem PC als Standard angewandt werden.

Insgesamt lässt sich für die K-1 (und eben auch für meine K-5IIs) ableiten, dass in sehr grellen, kontrastreichen Situationen sowie bei Nachtaufnahmen (die bei einzelnen Lichtquellen eben auch sehr kontastreich sind) eher niedrigere ISO Werten zu suchen sind, dann gerne nach Bedarf zu Lasten einer gezielten Unterbelichtung, wenn entsprechend kurze Belichtungszeiten gefragt sind.

Fazit


Bezogen auf ihre hohe Auflösung liefert die K-1 ein sehr erfreuliches (wenn auch zu erwartendes) Rauschverhalten. Aus meiner Sicht hat Ricoh mit der Auswahl und Implementierung des Sensors für den angestrebten Einsatzbereich (Outdoor, Landschaft, Architektur) alles richtig gemacht. Der Vorsprung gegenüber den APS-C Modellen ist deutlich spürbar, wenn auch nicht dramatisch. In der Praxis darf die ISO Automatik bei mir gerne bis 12800 gehen.

Die K-1 ist natürlich auch kein Nachtsichtgerät, kann auch nicht bei 36 Megapixeln Auflösung. Bei gleicher (herunterskalierter) Bildauflösung von 16 Megapixeln beträgt der Vorsprung zu einem K-5 Modell subjektiv empfunden zwei bis drei ISO Stufen (also Lichtwerten). Die ISO Invarianz bietet Spielräume für niedrigere ISO Werte bei zugleich gezielter Unterbelichtung, um den Kontrastumfang zu steigern und das Ausbrennen von Lichtern zu vermeiden.

Kommentare:

  1. Interessante praxisorientierte Untersuchung der Lichtwerte. Gibt es noch weitere Artikel zur Tauglichkeit der K1 im fotografischen Alltag?

    Viele Grüße
    Peter

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    1. Hallo Peter! Noch nicht, sind aber "in Arbeit". Gerade schaue ich mir intensiv meine Pixelshift Resolution Aufnahmen an und probiere ein paar Arbeitsabläufe mit DCU, dcrawps und Lightroom aus, um die Ergebnisse beurteilen und nachbearbeiten zu können. Und danach hab ich noch vor, einen kleinen Bericht zum DFA 28-105 zu schreiben sowie ein kleines Fazit. Das kann aber alles noch bis zum Jahresende dauern, bis ich meine K-1 Erfahrungen aufgearbeitet habe.
      Viele Grüße
      Dirk

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