Neutralgrau-Verlaufsfilter: Hilfe gegen Histogramm-Klippen

Neutralgrau-Verlaufsfilter helfen an hellen Tagen und bei Motiven mit hohem Kontrastumfang, ausgewogene Fotos zu erstellen. Die partielle Abdunkelung bei der Aufnahme ist Vorläufer der HDR-Technik – und ein bequemer und schneller Ersatz.

Ohne Verlaufsfilter nicht fotografierbar: Badwater im Death Valley, nachmittags um 14.00 Uhr © Peter Sennhauser

Meine ersten Mondaufnahmen versuchte ich in stockdunkler Nacht mit einem gleissend hellen Vollmond hinter der Golden Gate Brücke zu schiessen – und erst als das Stativ stand und das Bild mehr oder weniger komponiert war, realisierte ich, dass darauf entweder der Mond eine zeichnungsfreie weisse Fläche oder von der Brücke im Vordergrund nichts zu sehen sein würde:

Es gibt keine Belichtungseinstellung, die zugleich für „sonnenbeschienenen Fels“ (Mond) und „zappenduster beleuchtete Brücke“ passen würde.

Das Histogramm zum obenstehenden Badwater-Bild. Ohne Verlaufsfilter hätte es einen zweiten Peak entweder ganz rechts am Überbelichtungs- oder ganz links am Unterbelichtungs-Anschlag.

Ebenso wenig gibt es eine Kombination, die an hellen Sommertagen die Katze im Schatten des Bauernhauses und zugleich die schneebedeckten Alpen im Hintergrund richtig erfassen könnte. Die „Dynamik“ ist zu hoch: Der Unterschied zwischen den hellen und den dunkleren Bildteilen übersteigt den Bereich, den der Sensor erfassen kann, ohne dass entweder dunkle Teile im Schwarz „absaufen“ oder helle Teile im Weiss ausbrennen.
Im Bergsommer ist also entweder der Schatten zu dunkel oder der Himmel zu hell. Technisch ausgedrückt: Die Dynamik ist zu hoch. Das menschliche Auge passt sich mit ständiger, blitzschneller Öffnung und Schliessung der Pupille – der Blende – an verschiedene Helligkeitsverhältnisse an. Die Kamera hingegen muss helle und dunkle Bildteile mit einer einzigen Blendeneinstellung abbilden und kann deshalb in einem Bild nur einen begrenzten Kontrastumfang erfassen.

tidepoolsun.jpg

Tidepool, Normalbelichtung

tidepoolshade.jpg

…und mit Filter (beachte Histogramm!)

In dieser Situation helfen entweder HDR-Technik, die auf Belichtungsreihen aufbaut, oder aber – einfacher, aber auch nur beschränkt nutzbar – Grauverlaufsfilter.

Und das, obwohl der von modernen DSLR-Sensoren erfassbare Kontrastumfang höher ist als das, was das Auge sehen kann.

Allerdings ist zu bedenken, dass man die 11 Blenden Unterschied, die der Sensor theoretisch bewältigt, erstens nur in einem perfekt belichteten Bild nutzen könnte. In der Realität wird man auf der sicheren Seite bleiben wollen und zwei Blenden weniger ausschöpfen wollen.

Aber auch diese Bandbreite von Helligkeitswerten kann in den 256 Graustufen von JPG (und LCD-Bildschirmen) nicht mehr abgebildet werden. So ist zu erklären, warum in einem RAW-Foto selbst aus den vermeintlich unter- oder überbelichteten Bildteilen noch Zeichnung heraus geholt werden kann (wer allerdings JPGs speichert, schneidet die zusätzlichen Informationen in den „schwarzen“ und „weissen“ Bildbereichen weg).

Belchenfluh in der Region Basel - fotografiert ohne Graufilter.

Belchenfluh in der Region Basel – fotografiert ohne Graufilter.

Belchenfluh in der Region Basel – fotografiert mit Graufilter, Reduktion um rund zwei Blenden, im obersten Bilddrittel.

In der Nachbearbeitung lässt sich bei RAW-Bildern die Dynamik gewissermassen „komprimieren“: Statt dass der Kontrastumfang des Bildes über die schwarze und weisse darstellbare Palette hinausragt, wird der gesamte Umfang zusammengestaucht, wozu Helligkeitswerte in der Mitte des Bildes zusammenfasst werden – und dafür feinere Abstufungen an den Enden sichtbar gemacht werden. Am besten visualisiert wird das durch das Histogramm, die Balkengrafik, welche die Menge der Bildpunkte pro Helligkeitswert anzeigt.

Dazu werden von Bearbeitungsprogrammen wie Photoshop oder Lightroom ähnliche Algorithmen angewandt, wie sie HDR- (High Dynamic Range) Software benutzt. Dabei werden zwei oder mehr Fotos im gesamten Dynamikumfang des Motivs aufgenommen, wobei das erste Bild die dunkleren und das letzte die helleren Bildflächen erfasst und jeweils das andere Ende des Spektrums über- oder unterbelichtet wird.

Dieser für die Darstellung zu umfangreiche Kontrastraum wird danach von der Software auf die rund 8 Blenden oder 256 Helligkeitsstufen „zusammengestaucht“, die wir sehen können. Das geschieht nicht linear über alle Helligkeitswerte, sondern nach ausgeklügelten Verhältnissen, die dafür sorgen, dass das Bild einen (je nach Einstellung natürlichen oder künstlich wirkenden) Kontrast hat.

Das gleiche funktioniert aber eigentlich auch ganz plump, indem man vor Ort vor der Aufnahme die Dynamik reduziert: Mit einem Neutralgrau-Verlaufsfilter, der ganz einfach die hellen Bildteile so weit abdunkelt, bis sie in den abgedeckten Kontrastbereich reinpassen.

Dabei sind die verschiedensten Neutralgrau-Verlaufsfilter mit Abdunkelung von jeweils zwischen einer bis vier Blendenstufen und in verschieden starken Übergängen verfügbar.

Darin liegt denn auch einer der Nachteile der Filter (von dem die Simulation in der Software bis zu einem gewissen Grade auch betroffen ist): die Abstufung zur dunkleren Fläche ist immer eine gerade Linie – und die passt ja eigentlich nur zu einem ebenso geraden Horizont, wie auf hoher See. In den zu hellen Himmel aufragende Kirchtürme und andere Vordergrund-Elemente werden, ebenfalls abgedunkelt, auch wenn sie zu den dunkleren Bildbereichen gehören.

Aber zumindest in groben Fällen hilft dagegen dann auch wieder die Digitaltechnik, die lokales pushen einzelner Bildbereiche deutlich erleichtert.

Grauverlaufsfilter sind jedenfalls ein billiges und äusserst wirksames Werkzeug, um zu besseren Fotos zu kommen. Und weil sie einfacher und schneller anzuwenden sind als die HDR-Technik, wird man sich auch unterwegs eher zum Einsatz dieses Hilfsmittels entscheiden, als wenn man aufwändig eine Belichtungsreihe erstellen und danach alles zu Hause noch nachberechnen muss.

Die Anwendung ist insbesondere bei Matrixmessung äusserst simpel, weil dabei die gesamte wesentliche Bildfläche als Massstab dient und somit auch nur die Abdunkelung des oberen Bildteils in die durchschnittlichen Einstellungen hinzugerechnet wird.

Übrigens lassen sich die Grauverlaufsfilter nicht nur für die Abdunkelung des Himmels, sondern auch in umgekehrter Richtung verwenden: Etwa, um eine Sternspur-Fotografie mit Langzeitbelichtung über einer hell erleuchteten Stadt zu bewerkstelligen.

Was ich noch auszuprobieren gedenke.

Cokin-Neutralgrau-Verlaufsfilter (Affiliate-Link)
8 Kommentare
  1. Peter Sennhauser sagte:

    @Pascal:
    Ich war der Meinung, dass das Auge 10-11 Blenden verarbeiten kann – also rund 33 Blendenzahlen. Und jetzt habe ich eine Begriffsverwirrung (Blende/Blendenstufe/Blendenzahlen in 1/3) und muss wohl ein Buch zur Optik kaufen gehen.
    Was die Kameras und ihre Empfindlichkeit angeht, fand ich diesen Beitrag (neben vielen andern, die ich gefunden habe) sehr informativ.

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  2. Pascal Reis sagte:

    Und das, obwohl der von modernen DSLR-Sensoren erfassbare Kontrastumfang höher ist als das, was das Auge sehen kann.

    Also ich bin der Meinung, dass wir einen deutlich höheren Kontrastumfang verarbeiten können als moderne CMOS oder CCD Sensoren (mal abgesehen von speziellen HDR Sensoren). Wir verarbeiten etwa 33 LW (Blendenstufen) normale CMOS wie du beschrieben hast etwa 10. Hast du andere Informationen oder Quellen als das schlaue Wikipedia? :)

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  3. Peter Sennhauser sagte:

    Wenn Du von den Unterschieden zwischen einem stockdunklen Raum und grellem Tageslicht sprichst, stimmt das. Wenn Du von der minimalen Anpassung beim Blickwechsel von der Schatten- zur Sonnenseite einer Landschaft sprichst, ist das Auge jedenfalls schneller als jede Deiner Handbewegungen am Objektiv.

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  4. Swonkie sagte:

    Das menschliche Auge passt sich mit ständiger, blitzschneller Öffnung und Schliessung der Pupille – der Blende – an verschiedene Helligkeitsverhältnisse an.

    ich würde eher sagen das geht ziemlich langsam – kann man gut beobachten, im gegensatz zu der kamerablende die blitzschnell verstellt werden kann.

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