Look-Up-Table – das Feature

Sie beschrieben zu Zeiten der analogen Fotografie das Verhalten von photoempfindlichem Material auf Licht. Besonders in der Entwicklung von Negativ der Aufnahme zum endgültigen Abzug, machte man sich unterschiedliche Reaktionskurven verschiedener Photopapiere zu Nutze, um Aufnahmen nachträglich zu beeinflussen.

Entsprechend der Dichte empfindlicher Moleküle auf dem Papier, sprach dieses unterschiedlich verzögert oder beschleunigt auf einfallendes Licht an. Papiere mit hoher molekularer Dichte reagierten umgehend auf einfallendes Licht in der Entwicklung. Papiere mit geringerer Dichte entsprechend erst auf höhere Intensitäten. Letztere zeigten bei intensiverer Belichtung dann jedoch eine höhere Dynamik, während Papier mit dichterer Molekularverteilung hier kaum noch Kontraste auflösen konnte.

In der Wissenschaft werden Gradationskurven auch als Wachstumskurven bezeichnet und illustrieren wie die e-Funktion -Beispielsweise die Vermehrung von Arten- hin zu einem Maximum.

In der industriellen Bildverarbeitung werden Gradationskurven mittels eines Look-Up-Tables umgesetzt. Look-Up-Table beschreibt im Wesentlichen die tabellarische, digitale Form mit der jedem Eingangswert ein Ausgangswert zugeordnet wird. Auf einer Tabelle werden Grauwerte so diskret verknüpft.

Zur Programmierung oder Illustration eines solchen Look-Up-Tables werden gern grafische Darstellungen verwendet. Auch lassen sich mit grafischen Implementationen schnell und intuitiv Kurven mit besonderen, erwünschten Eigenschaften für die weitere Bildverarbeitung realisieren.

Der kamerainterne Look-Up-Table geht meist einher mit einer 12 zu 8 Bit-Umwandlung. Dies sorgt für einen überschaubaren Aufwand an Rechenleistung und ein weiche Implementierung Ihrer Kurve. Daneben verringert sich auch der Rechenaufwand für Ihre CPU/GPU. Ressourcen können für höhere Bildraten und Ihre individuellen Algorithmen zur Bildverarbeitung verwendet werden.

Die Tabelle des Look-Up-Table ist in der Lage, jede erdenkliche Kurve zu implementieren. Hier finden Sie die wichtigsten beschrieben.

Gamma = 1

Mit Gamma gleich 1 wird eine lineare Übertragung der Grauwerte beschrieben.

Gamma < 1

Dies erzeugt eine höhere Dynamik im hellen Bereich. Nur wenige Byte an der Schnittstelle tragen Informationen von dunklen Partien des Bildes in sich.

Das Menschliche Auge wird mit einer Gamma-Charakteristik von 0,3 bis 0,5 beschrieben, was nur untermauert, dass der Mensch vornehmlich ein tagaktives Wesen ist.

Gamma > 1

Eine Glättung der Kurve mit Gamma größer 1 beschreibt Verschiebungen der Dynamik hin zur ‚Dunklen Seite‘. Helle Bereiche werden damit fast abgeschnitten.

Zum Ausgleich der nichtlinearen Dynamik-Wiedergabe von Röhrenmonitoren mit Defiziten in dunklen Bereichen, unterzog man die Bilder einer vorherigen Anpassung mit einem Gammawert von 2,2. So konnte mit der Röhre die volle Dynamik auch in dunklen Bereichen wiedergegeben werden.

S-Kurve

Sie ist die meistverwendete Kurve in der digitalen Fotographie. Sie macht dunkles schwärzer, Helles heller und sorgt für Dynamik in den Mitten, in denen sich auf ‚normalen‘ Fotos meist das Wesentliche abspielt.

Cut-Off

Sollten Sie für Ihre bildverarbeitende Applikation keine Verwendung für helle oder dunkle Bereiche in Ihrem Bild haben, so bietet der Look-Up-Table die Möglichkeit, Informationen gänzlich abzuschneiden.

Auch sind Cut-Offs der Mitten denkbar, die ausschließlich helle und dunkle Bereiche des Bildes auf dem PC wiedergeben werden.

Inverse

Hier werden helle und dunkle Grauwerte vertauscht.

Alle Kurven können endlos miteinander kombiniert werden und helfen Ihrer Applikation so, schneller an Ihr Ziel zu gelangen.

Ein Histogramm wird verwendet, um Bereiche im Bild zu erkennen, die den Großteil der Information tragen. Das Diagramm beschreibt das Bild von dunkel bis hell und zeigt Häufungen von Grauwerten. Ein Histogramm kann Ihnen helfen schnell die Bereiche zu detektieren, in denen Sie eine höhere Auflösung zur Programmierung weiterer Algorithmen benötigen.