Korrektur von Kontrast und Farbstich mit Gradationskurven

Ich lese gerade ein Buch von Vincent Versace namens Welcome to Oz 2.0. Schon das erste Kapitel hat mich mächtig zum Grübeln gebracht. Ich mag seinen Ansatz, das sorgfältige Vorgehen. Er macht erst einen Plan, stellt sich die Frage, warum er etwas tut, was er erreichen will, bevor er den großen Werkzeugkasten herausholt. Mit seiner Art der Farbstichkorrektur bin ich aber gar nicht einverstanden. Also habe ich mir das mal genauer angesehen und versucht, zu verstehen, was Photoshop wie tut und wie man das einsetzen kann.

Meine Erkenntnisse kann man am einfachsten an einem simplen Beispiel nachvollziehen. Ein Photo ist herzlich ungeeignet, also habe ich mal etwas vorbereitet. In dem folgenden Beispielbild sieht man zwei Reihen Kreise. Die zweite Reihe ist das Original, der ersten Reihe wurde ein Farbstich gegeben und der Kontrast wurde reduziert. Aufgabenstellung ist nun, zu versuchen, mit Hilfe von Photoshop Gradationskurven das Bild möglichst nahe an das Original zu bringen. Insofern ist die zweite Reihe auch das Ziel, da will ich hin. Die Originalkreise haben Grauwerte von 3%, 27%, 50%, 73% und 97%. Der Hintergrund ist 50% Grau, weshalb auch der mittlere Kreis in der zweiten Reihe verschwindet.

Meine Aufgabenstellung
Meine Aufgabenstellung

Die Chancen für eine erfolgreiche Korrektur sind gut: ich weiß etwas über das Bild, das ich korrigieren soll, ich habe eine Referenz. Das ist wichtig, denn ansonsten bleibt eigentlich nur das Erraten des Zieles.

Messen

Irgendwo muss man anfangen. Ich fange an, indem ich daran glaube, dass mein Monitor gut kalibriert ist und einen gleichförmigen Grauverlauf zeigt, dass also das, was ich als RGB Werte der einzelnen Pixel messen kann, auch dem entspricht, was ich sehe. Letztendlich ist das aber auch egal, denn bei dem, was die Werkzeuge tun, geht es nur um die Werte, nicht um das, was ich sehe.

Also fange ich mit dem Messen an. Ich setze mit dem Pipetten-Werkzeug drei Farbmesspunkte. Dazu klicke ich mit gehaltener Umschalt-Taste auf die gewünschten Stellen.

Messpunkte 1Es ist zu erkennen, dass die Messwerte noch deutlich von den Zielwerten 3% Grau, 97% Grau und 50% Grau abweichen. Die gesetzten Messpunkte werden mir dazu dienen, meine Arbeit bei der Korrektur zu überprüfen.

Eine Anmerkung an dieser Stelle: eigentlich mache ich hier schon den ersten Fehler, denn ich überprüfe nur drei Stellen, in der stillschweigenden Hoffnung, das die Farb- und Helligkeitsfehler keiner allzu wilden Verteilung folgen. Bei realen Aufnahmen von modernen Digitalkameras kann man das üblicherweise voraussetzen, ohne allzu weit daneben zu liegen.

Schwarzpunkt

Zunächst soll der Schwarzpunkt korrigiert werden. Dazu lege ich eine Korrekturebene über die bestehenden Ebenen. Ich wähle die Gradationskurven, beschränke die Korrekturen gleich auf die darunterliegende Ebene, die mein Fehlerbild enthält, damit Hintergrund und Zielbild nicht beeinflusst werden.

Kurven 1Nun prüfe ich als erstes den Zielwert für den Schwarzpunkt, die sogenannte Zieltiefenfarbe. Dazu mache ich einen Doppelklick auf das oberste der drei Pipetten-Symbole.

ZieltiefenfarbeDas Ziel ist eingestellt auf 3% Grau, passt perfekt. Das Fenster kann wieder geschlossen werden.

Jetzt verwende ich die Umschalt-Feststellen-Taste, um meinen Mauszeiger in ein Fadenkreuz zu verwandeln, wähle mit einem Einfachklick die obere Pipette aus. Mit einem Rechtsklick ins Bild öffne ich das Kontextmenü, mit dem man die Größe der Pipettenspitze auswählen kann. Da echte Bilder fast immer ein leichtes Rauschen enthalten, halte ich es für sinnvoll, mehr als ein Pixel aufzunehmen und daraus den Mittelwert zu bilden, ich wähle daher den 3×3 Pixel Durchschnitt.

Nun klicke ich einmal möglichst genau auf meinen Farbmesspunkt 1. Hier in diesem Fall hätte es natürlich gereicht, irgendwo in den Farbkreis zu klicken. Bei Fotos sind die Farbflächen jedoch meist nicht so schön groß und gleichförmig, da sollte man dann schon den vorher mühsam herausgesuchten Messpunkt genau treffen. Dabei hilft der Fadenkreuz-Mauszeiger.

Das Ergebnis ist ein schöner schwarzer Kreis, wie gewünscht. Interessanterweise zeigen die Messwerte, dass das Ziel von 3% (entspricht RGB 070707) nicht ganz getroffen wurde.

Messwerte S1Warum wird klar, wenn man sich ansieht, was das Schwarzpunkt-Werkzeug getan hat. Dazu sehe ich mir die Kurven genauer an.

Kurven 1-1Die weiße Linie steht für die RGB-Summe, hier hat sich nichts geändert, aber bei den Linien für die einzelnen Farben Rot, Grün und Blau. Hier sind die Fußpunkte unterschiedlich weit nach rechts verschoben worden. Die Linien selber sind weiterhin gerade, haben aber in Folge eine stärkere Steigung. Was heißt das?

Die Linien stehen für eine Übersetzung eines alten Wertes (horizontale Achse) in einen neuen Wert (vertikale Achse). Alle Werte im Originalbild zwischen 0 und dem Fußpunktwert werden auf 0 abgebildet, alle darüber auf neue Werte größer 0. Betrachten wir den Wert für Rot für den linken Kreis. Der alte Wert war 68, der neue ist 7, wie gewünscht. Die Übersetzung erfolgt im Prinzip so, dass man auf der horizontalen Achse zur 68 geht, dann nach oben zur roten Linie, dann nach links zur vertikalen Achse und dort den neuen Wert 7 abliest. Wenn man den Mauszeiger über den Kurven schweben lässt, kann man die Werte als „Eingabe“ und „Ausgabe“ anzeigen lassen.

Bei Grün passt die Übersetzung nicht optimal. Das liegt daran, dass man den Fußpunkt, wenn man mit 8bit Kurvenanzeige arbeitet, nicht genau genug verschieben kann, um den Punkt (67,6) mit der grünen Linie zu treffen. Ich versuche es noch mal, um zu zeigen, was ich meine. Dazu schalte ich um auf die Grün-Kurve, markiere den Fußpunkt mit einem Mausklick und versuche, ich mit den Pfeiltasten so zu schieben, dass mein Messpunkt für Grün auch 7 meldet.

Kurven 1-2Das gelingt mir leider nicht, ich erreiche wegen der erzwungenen Ganzzahligkeit des Eingabewertes nur entweder 6 oder 8.

Was habe ich gelernt:

  • Die Schwarzpunkt-Pipette verschiebt den Fußpunkt der Gradationskurve für jede Farbe einzeln so, dass bei der Übersetzung mit den entstehenden Kurven die gewünschten Zielwerte für meine angeklickten Quellwerte möglichst genau getroffen werden.
  • Der Fußpunkt legt den höchsten Quellwert fest, dem noch der Zielwert 0 zugewiesen wird. Das ist nicht der Punkt, der sich aus den gemessenen Quellwerten und festgelegten Zielwerten ergibt, also nicht der angestrebte 3% Grau-Wert.
  • Auch wenn ich den Zielwert für meinen Schwarzpunkt auf 3% Grau festgelegt habe, heißt das nicht, dass es im Bild nicht noch dunklere Punkte geben kann, die aber noch nicht vollständig schwarz sein müssen. Findet sich z.B. ein Punkt, der für Rot den Wert 64 hat, dann wird dieser den Zielwert 2 erhalten, nicht 0.
  • Wenn mein Originalbild Punkte mit Quellwerten unterhalb des Fußpunktes enthält, dann werden diese alle auf 0 gesetzt. Wenn es sich nur um einzelne Punkte oder kleine Flächen handelt, ist das vergleichsweise egal. In der Praxis heißt das aber meist, dass sich unschöne zusammenhängende Flächen bilden, die alle den Wert 0 haben. Man kann keine Details mehr erkennen, keine Struktur, keine sogenannte „Zeichnung“, Diese Stellen bezeichnet man als „abgesoffen“.

Im Idealfall sind alle dunklen Flächen „durchgezeichnet“, das heißt, man kann überall noch Strukturen erkennen. Das ist auch der Grund, warum ich als Zielwert für den Schwarzpunkt 3% Grau und nicht echtes Schwarz gewählt habe: ich verschaffe mir eine Reserve, die verhindert, dass später z.B. beim Druck die Tiefen nicht „zulaufen“.

Anmerkung dazu: ich halte es in Abhängigkeit vom Inhalt des Bildes für durchaus in Ordnung, schwarze Flächen zu erzeugen. Wo kein Licht ist, kommt auch keins her. Die Entscheidung, ob man das macht oder nicht, muss man für jedes Bild treffen. Da, wo man Zeichnung haben will, da sollte es halt nicht nur schwarz sein.

Weißpunkt

Im nächsten Schritt mache ich analoge mit dem Weißpunkt weiter. Ich lege den Zielwert auf 97% Grau fest, klicke dann mit der Weißpunkt-Pipette in den rechten Kreis, der sofort weiß erscheint.

Kurven 1-3Auch hier wird der Zielwert nicht exakt getroffen, aber ich bin nah dran. Bemerkenswert ist, dass sich die Messwerte für das schwarze Feld verändert haben. Das ist so, weil der Schwarzpunkt kein Ankerpunkt der Kurve ist. Beim Einstellen des Schwarzpunktes wurde der Fußpunkt verschoben, so dass der gewünschte Schwarzpunkt, oder besser 3%-Grau-Punkt, auf der Kurve zu liegen kommt. Nun wird auch noch der Kopfpunkt so verschoben, dass der Weißpunkt getroffen wird. Ergebnis: die Kurve wird steiler. Sie beginnt aber immer noch beim selben Fußpunkt, muss also den alten Schwarzpunkt verfehlen.

Das kann dazu führen, dass man sich einen neuen Farbstich einschleppt. Zum Glück kann ich leicht korrigieren indem ich den Vorgang für den Schwarzpunkt einfach noch mal ausführe. Der Fußpunkt wird noch mal angepasst, allerdings ist die Änderung an der Kurve diesmal so gering, dass sich für den Weißpunkt nichts mehr groß ändert.

Als Ergebnis sind die äußeren Kreise optimal korrigiert, mit dem bloßen Auge vom Original nicht mehr zu unterscheiden. Die Grautöne dazwischen leider sind noch nicht so schick.

Mitteltöne

Jetzt kommt die letzte Pipette zum Einsatz, die für die Mitteltöne. Sie funktioniert anders als die beiden anderen. Bei Weiß- und Schwarzpunkt werden Helligkeit, Sättigung und Farbton der Quelle in die des Zieles übersetzt, bei den Mitteltönen spielt die Helligkeit der Quelle keine Rolle, nur Farbton und Sättigung. Da ich aber den Farbstich der Mittelwerte korrigieren will und nicht den der Tiefen oder Lichter messen, verwende ich am Besten eine Quelle, die korrigiert möglichst ein neutrales Mittelgrau haben soll. Es ist nicht entscheidend, welche Farbe diese Stelle in der farbstichigen Aufnahme hat, wichtig ist, dass sie in Natura neutral grau war. Im Beispiel ist das der mittlere Kreis.

Ich kontrolliere sicherheitshalber noch mal den Zielwert, der sollte hier ein 50% Grau sein, und klicke dann mit der Mittelwert-Pipette in den mittleren Kreis. Das Ergebnis ist zunächst überraschend.

Kurven 1-4Was fällt auf:

  • man kann den mittleren Kreis noch sehen. Wenn er wirklich auf Mittelgrau korrigiert worden wäre, müsste er auf dem Hintergrund verschwinden.
  • Die Werte des dritten Messpunktes sind alle deutlich größer als 128 und deutlich unterschiedlich.
  • Die beiden Kreise rechts und links der Mitte haben immer noch einen Farbstich, wenn auch weniger als vorher.
  • Die Werte der Messpunkte 1 und 2 haben sich auch noch mal geändert.

Es ist einfach zu verstehen, was jetzt passiert ist. Kopf- und Fußpunkte der Kurven sind fest geblieben. Ungefähr in der Mitte der Kurven ist je ein weiterer Ankerpunkt eingefügt worden, mit diesen Punkten werden die Kurven in der Mitte verschoben, so dass sich am Messpunkt ein möglichst neutrales Grau ergibt. Photoshop macht das mehr oder weniger erfolgreich, weder Helligkeit noch Farbton sind richtig gut getroffen.

Im Prinzip kann ich manuell über die Kurven korrigieren, indem ich die Mittelpunkte in zwei Richtungen solange verschiebe, bis die Werte passen. Dabei wird jedoch schnell klar, dass ich auch hier wegen der ganzzahligen Eingabewerte und seltsamen Verhaltens von Photoshop nie 100% treffen werde. Ich komme aber sehr nah ran und bin zufrieden.

Kurven 1-5Jetzt gibt es drei Punkte pro Kurve, die im Normalfall nicht mehr auf einer Geraden liegen. Konsequenterweise hat die Kurve jetzt entweder einen Knick, oder sie wird gebogen. Letzteres passiert in Photoshop standardmäßig. Es ist nicht wichtig, zu wissen, wie das genau gemacht wird. Wichtig ist aber, dass – Knick oder Kurve – sich natürlich die Werte an den anderen Stellen bis auf Kopf- und Fußpunkt auch ändern. Mit etwas Pech stimmen die Werte für Schwarz und Weiß jetzt wieder sichtbar nicht.

Wer jetzt glaubt, ich könnte rasch die Weiß- und Schwarzpunkt-Pipetten verwenden, um Fuß- und Kopfpunkt der Kurven noch zu optimieren, der liegt leider falsch. Diese beiden löschen die mittleren Ankerpunkte, damit sind die angepassten Mittelwerte futsch. Weitere Feinabstimmungen müssen daher ab hier manuell geschehen.

Immer noch haben zwei der Kreise einen starken Stich. Der dunklere scheint zu blau, der hellere zu rot. Hier in diesem konstruierten Beispiel kann ich auch das noch korrigieren, indem ich weitere Ankerpunkte in die Kurven setze und diese weiter verbiege. Das ist hier aber auch noch vergleichsweise leicht, weil es ganz klare Referenzen gibt; ich weiß, wie das Bild aussehen muss. Die Feinabstimmung gelingt nicht perfekt, aber schon sehr gut.

Wenn ich ehrlich bin, habe ich jetzt nur von drei auf fünf Punkte erweitert, mich also etwas näher herangetastet. Es könnte immer noch Ausreißer zwischen den Punkten geben. Je mehr Referenzpunkte ich habe, desto besser wird das Ergebnis.

Kurven 1-6Bei Photographien kann man zwei Wege gehen. Entweder man verwendet eine Grautafel mit bekannten Grauwerten, photographiert diese bei der gleichen Beleuchtung wie das eigentlich Motiv und erzeugt sich damit eine Übersetzungskurve, oder man verlässt sich auf seine Erinnerung und versucht die Detailanpassungen „nach Gefühl“. Auf jeden Fall ist es sinnvoll, sich zu merken, welche Objekte oder Flächen des Originals weiß, schwarz oder neutral grau waren, dann kann man zumindest die hier beschriebenen Schritte umsetzen. Außerdem macht man am Besten vorab schon einen Weißabgleich, z.B. in Camera Raw oder Lightroom.

Ich habe hier den Prozess mit nur einer Korrekturebene gezeigt. Es gibt Photographen, wie eben auch Vincent Versace, die bis zu drei Ebenen übereinander legen, eine für den Schwarzpunkt, eine für den Weißpunkt, eine für die Mitteltöne. Das kann allerdings nicht wirklich gut funktionieren und nur subjektiv zufriedenstellende Ergebnisse produzieren, weil die einzelnen Schritte des Prozesses, wie ich gerade gezeigt habe, nicht unabhängig voneinander sind. Die Schwarzpunkt-Einstellung funktioniert noch, aber schon die Ebene für den Weißpunkt verschiebt das Ergebnis auch für den 3% Grau-Wert. Man kann nicht mehr unabhängig korrigieren, auch wenn die jeweiligen Autoren das behaupten. Ich lasse mich gern berichtigen, aber mein Eindruck ist, dass drei Ebenen nichts leichter machen. Was funktionieren kann ist eine Kombination von einer Ebene für Schwarz- und Weißpunkt und einer weiteren für die Mitteltöne. Es sei denn, die Abweichung in den mittleren Tönen ist so stark, dass dann die Krümmung der Kurven wiederum die 3% und 97% Punkte beeinflusst.

Ich werde versuchen, den Prozess in einem Folgeartikel noch einmal an einem Photo zu zeigen. Da wird klar werden, dass am Ende ganz andere Dinge wichtig sind als die technische Präzision der Farbstichkorrektur.

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