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Thema: Banding

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Avatar von bratz
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    Banding

    Es gab neulich hier im Forum einen kleinen Austausch unter einem Bild zu diesem Thema.
    Offenbar quält dieses Phänomen doch eine Reihe von Usern. Mich hat es auch oft genervt (und tut es manchmal immer noch).
    Daher hier ein Versuch der ersten Annäherung an die Vermeidung, bzw. Behebung solcher Schäden.

    Was ist das "Banding"?
    Banding bedeutet schlichtweg, es gibt Tonwertabrisse im Bild!
    Meist kommt dies bei flächigen Verläufen vor, bei Farbe genauso wie bei SW.
    Ein Verkleinern des Bildes, bzw. ein Speichern als JPEG-Datei verschlimmert diese Erscheinung oft noch.

    Und was sind nun Tonwertabrisse?
    Einfach gesagt, das Unvermögen von Hard- und /oder Software die im Bild vorhandenen Tonwerte als weichen Verlauf darzustellen,
    sondern eben Abstufungen vorzunehmen, die als mehr oder minder breite Streifen sichtbar werden.

    Wie kommt es dazu?
    Nach der Umwandlung eines Bildes aus der Kamera von RAW (oft 14-Bit-Dateien) in ein JPEG, wird daraus oft ein 8-Bit-Bild.
    Damit geht das Unheil oft schon los… Diese 8-Bit sind zu einem Byte zusammengefasst.
    Mit diesen 8-Bit kann man 256 Tonwerte in der Abstufung darstellen. (je weiterem Bit also…2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256)
    Ein SW-Bild mit 2-Bit besteht demnach nur aus reinem Schwarz und reinem Weiß. Je mehr Bit- je mehr Abstufungen.
    (Bei Farbdateien gelten die 256 Werte übrigens jeweils für einen Farbkanal.)

    Bei einer 16-Bit-Bilddatei (also 2Byte groß) sind das aber schon 256x256 – also 65536 Schritte in den Tonwerten!
    Ändere ich also bei einer 8-Bit-Datei die Tonwerte (meist um Lichter oder Schatten zu korrigieren),
    so entstehen schnell Lücken – und die machen sich gerade bei 8-Bit-Dateien als Tonwertabrisse bemerkbar.
    Bei 16-Bit und über 65tsd Abstufungen haben wir ja viel mehr Spielraum…alles ist sehr viel feiner abgestuft.

    Tipp : Bilder mit größeren, flächigen Verläufen besser als 16-Bit Datei weiter verarbeiten und erst nach allen Arbeitsschritten (inclusive Verkleinern!) vor dem Speichern auf 8-Bit wandeln.

    Um das Ganze ein wenig anschaulicher zu gestalten, habe ich eine einfache Demo-Datei erstellt, an dem ich das Problem des Banding und auch seine Behebung erläutern möchte:
    ein JPEG mit 8-Bit Tiefe und mir einem blauen Farbverlauf. Dazu gibt es noch die passenden Histogramme und ein paar Erklärungen zur Vorgehensweise.
    Eventuell kommt es bei der Darstellung hier im Forum bereits bei der Ausgangsdatei zu leichtem Banding ...dies bitte ich zu entschuldigen.
    Die Originaldateien sind doch um einiges sauberer, als es hier den Anschein hat - es soll hier auch nur um die Darstellung des Prinzips gehen.

    Das ist das Ausgangsbild.
    Name:  Banding_original.jpg
Hits: 95
Größe:  28,0 KB Name:  Banding_Original_Werte.JPG
Hits: 89
Größe:  32,5 KB



    Hier habe ich nun Tonwertkorrekturen vorgenommen.
    Man sieht, wie die Tonwerte plötzlich Lücken aufweisen und im Bild Linien auftauchen. Dies ist das Banding, das nun sichtbar wird.

    Name:  Banding_mit TW-Korrektur.jpg
Hits: 91
Größe:  43,1 KB Name:  Banding_TW-Änderung_Werte.JPG
Hits: 90
Größe:  34,4 KB



    Nun füge ich eine neue, leere Ebene ein und fülle sie mit 50% grau. Füge dieser Ebene Rauschen hinzu und setze die Verrechnung der Ebene auf „weiches Licht“.
    Den Wert für das Rauschen sollte man zunächst etwas ausprobieren – er richtet sich auch stark nach der Auflösung (Pixelzahl) der Bilddatei.
    Ich habe hier übrigens die gleichmäßige Verteilung gewählt.
    Schon sieht man, wie sich die Lücken in den Tonwerten wieder füllen.
    Jetzt haben wir zwar keine großen Tonwertabrisse mehr, aber dafür halt Rauschen im Bild.

    Name:  Banding_Rauschen hinzugefügt.jpg
Hits: 90
Größe:  67,2 KB Name:  Banding_Rauschen hinzufügen_Werte.JPG
Hits: 90
Größe:  33,4 KB




    So sieht Bild und Histogramm nach der Entrauschung aus. Wie erwartet, sind nun das Banding aber eben auch das Rauschen fast vollständig verschwunden.

    Name:  Banding_Entrauscht.jpg
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Größe:  53,0 KB Name:  Banding_Ergebnis_Entrauschen_Werte.JPG
Hits: 89
Größe:  33,4 KB




    Man kann auch den Gaußschen Weichzeichner anwenden. Der macht das Histogramm sogar noch etwas weicher im Verlauf.
    Es entspricht nun auch noch mehr der zunächst über die Tonwerte geänderten Datei.
    Jedoch sollte man den Weichzeichner natürlich nur bei reinen Flächen anwenden. Eventuell vorhandene Strukturen im Bild würden ja sonst mit weichgezeichnet.
    Nur den Weichzeichner zu verwenden (also ohne Rauschen hinzuzufügen), bringt -je nach Ausprägung des Banding- übrigens keine unbedingt guten Ergebnisse.

    Name:  Banding_Weichzeichner.jpg
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Größe:  31,6 KB Name:  Banding_Ergebnis_Weichzeichner_Werte.JPG
Hits: 89
Größe:  33,9 KB



    Das Verfahren lässt sich natürlich auch bei schon geschädigten Bildern anwenden. Hierbei hängt der Erfolg natürlich immer auch vom Umfang des vorhandenen Banding ab.
    Wunder kann man damit nicht vollbringen, aber mit etwas Übung bekommt man ein Gespür dafür, was geht und wie die Werte für das Rauschen sein müssen.
    Beim Entrauschen hilft es auch oft, nicht den Automatik-Modus zu nutzen, sondern sich auch hierbei langsam an die richtigen Werte heranzutasten.
    Und selbstverständlich kann man das auch auf einzelne Bildteile anwenden – dazu ist aber dann eine Auswahl notwendig.
    Bei einer solchen Auswahl unbedingt eine weiche Kante vermeiden, da es sonst an den Rändern der Auswahl zu sehr hässlichen Erscheinungen (deutliche Helligkeitsänderungen) kommen kann.

    Zu diesen Problemchen bei der Bildverarbeitung kommen noch Probleme bei der Ausgabe der Dateien hinzu:
    Ausgabegeräte (Bildschirme, Drucker, etc...) haben meist nur eine eingeschränkte 8-Bit Verarbeitung, so dass ggf. auch hierbei noch weitere Einbußen in Kauf genommen werden müssen.
    Auch innerhalb der Wiedergabekette in Monitoren kann solch ein Banding entstehen, bzw. verstärkt werden.

    Übrigens neigen Bilder aus hochauflösenden, rauscharmen Kamerasensoren eher zu solchem Banding - weil die eben zunächst viel Qualität liefern, die aber bei einer anschließenden Weiterverarbeitung ziemlich zerfranst werden kann
    liebe Grüße
    Thomas

    PENTAX ! ...what else?

  2. #2
    Benutzer Avatar von CDH
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    Hallo Thomas,
    vielen Dank für Deine verständlichen Erklärungen zu der unschönen Erscheinung in manchem digitalen Bild. Selbst bei professionellen Filmen im Fernsehen waren und sind diese störenden Tonwertabrisse zu beobachten.
    Gruß
    Claus

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Avatar von evalgg
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    Hallo Thomas, danke für Deine Erklärungen, die sogar ich verstanden habe. Mir passieren die Tonwertabrisse oft, wenn ich ein von Lightroom ausgegebenes jpeg-Bild in Photoshop mit Silver Efex in SW umwandle, vorallem dann, wenn ich Teile des Bildes vorher in Photoshop weichgezeichnet habe. Meist ist das der Himmel und hier gibt es auch die Abrisse.
    LG Eva

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Avatar von giga
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    Sehr interessant, Deine Erklärung.
    Danke!
    LG Gaby

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Avatar von lehmann21
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    Vielen Dank Thomas!

    Habe damit auch manchmal zu kämpfen, werde mich beim nächsten Mal an Deinen Artikel erinnern.

    Viele Grüße
    Ralf

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Avatar von bratz
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    Habt ganz lieben Dank für Euer Interesse an dem kleinen Beitrag
    liebe Grüße
    Thomas

    PENTAX ! ...what else?

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Avatar von evalgg
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    Hallo Thomas,<p>Dir herzlichen Dank für die Mühe Du Dir gemacht hast, bloß, damit wir ein bischen gescheiter werden und Probleme vermeiden können.<p>LG Eva

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Avatar von bratz
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    Ob's immer zum gewünschten Ergebnis führt ist nicht gesagt, aber mir hat diese Vorgehnsweise schon einige Male geholfen.
    Und mir machen solche Beiträge halt auch Spaß...
    liebe Grüße
    Thomas

    PENTAX ! ...what else?

  9. #9
    Erfahrener Benutzer Avatar von giga
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    Super - dann haben wir alle was davon.......

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Avatar von Jörg Mittendorf
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    Hallo Thomas, vielen Dank für Deine ausführliche Erklärung.

    Dein Ausgangbild ist ein einfacher Verlauf von Weiß zu Blau?
    ---
    Gruß Jörg

    www.iw-nordharz.de

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