Tint und "Lumen" "messen" mit Fotos?

[six7]

So ganz bin ich selbst noch nicht überzeugt, aber ich wollte die halbgaare Idee trotzdem schon mal teilen.

Also, ich habe eine Fotoreihe gemacht
mit Ceiling Bounce im weißen Badezimmer.

So weit, so gut. Da ich aber (noch) kein vertrauenswürdiges Luxmeter habe, habe ich nicht einen, sondern einige Millionen Lichtsensoren benutzt – aka ein Foto.

Natürlich mit Stativ, RAW, manuell, WB = D65, Offenblende, Crop (nur der mittlere Teil vom Bild wegen möglichem Vignetting oder so) – alles, was mir eingefallen ist, um es möglichst konstant zu halten.

EOS 6D, 1/5 s, f/4, 105 mm, ISO 100

Fotografiert habe ich:
https://www.calumet.de/product/datacolor-spydercheckr-24-fuer-windows-mac/


Bearbeitet und exportiert habe ich mit Darktable (das Profil ist im JPG embedded, falls es jemanden interessiert).
Dabei habe ich versucht, so wenig wie möglich zu verändern.


Und raus kamen dabei solche Bilder:


Nur mal beispielhaft und bandbreitensparsam in niedriger Qualität – Export-Setting ist sRGB.

Der möglicherweise interessante Teil ist aber meiner Meinung nach, dass Darktables Color-Calibration-Modul die Möglichkeit hat, daraus ein Profil zu berechnen.

Da berechnet es z. B., dass das hier 1,59 EV unterbelichtet ist und der Illuminant angeblich 3726 K hat.
Hätte ich eine bekannte „Standardlichtquelle“, könnte ich jetzt mit etwas Dreisatz und Logarithmus anhand der EV-Zahl ausrechnen, wie viel heller oder dunkler meine gemessene Lampe ist.

(Und noch eine Menge anderes, das ich nicht ganz verstehe, aber möglicherweise auch nicht unwichtig wäre …)


Ich bin ja bestimmt nicht der Erste, der auf die Idee kommt, eine Kamera als Luxmeter zu missbrauchen, und bestimmt gibt es da bereits etablierte Workflows oder Online-Tools.


Rein theoretisch „messe“ ich hier ja 24 Farben mit je 3 unterschiedlichen Sensoren (RGB), habe also insgesamt irgendwie – okay, 6 davon sind „grau“ – aber immer noch 18 Farben, also 18 × 3 unterschiedliche spektrale Empfindlichkeiten mit viel Überlappung.
Damit müsste sich doch theoretisch neben dem CCT und Duv auch schon eine CRI-ähnliche „Schätzung“ machen lassen.
Opple Light Master macht das ja auch mit nur 9 Sensoren oder so.


Die Frage ist nur: wie...

 

[Roccolino]

Auch wenn Du mit fixierten Kameraparametern arbeitest, wird das jpeg Kameraintern schon diverse Bearbeitungsschritten unterzogen. Zumindest würde sich da ein RAW anbieten. Aber auch schon auf dieser Ebene wird je nach Kamera schon korrigiert und bearbeitet. Je nach Programm/RAW Konverter ist es dann möglich, diese Schritte zu eliminieren.
Wie weit Darktable da mit Canon klarkommt, ist mir nicht bekannt. Ich hab auch keinen Überblick mehr darüber, wie unbearbeitet CR2 tatsächlich ist.
Nichts destotrotz sind in dieser Weise durchaus Unterschiede zwischen den Lampen erkennbar.
Ich hab das erst kürzlich selber probiert. Ich habe die ORF meiner Olympus in DXO PL8 verglichen. Fotografiert hatte ich die beiden Kanäle der DT8K und der M44.
Man sieht da schon im Histogramm klare Verschiebungen.
Bei Kanaltrennung in die verschiedenen Farben kann man das noch besser darstellen.
Was mir bei dieser kurzen Betrachtung aber auch auffiel: Die Ergebnisse waren u.a. davon abhängig, wie hell ich die Lampen einstellte. Ich muss also nicht nur die Kameraparameter fixieren, sondern auch die Lux. Und dann auch noch den Ausschnitt.
So einfach isses nich...
Aber eine schöne Planung für Langeweile beim nächsten Tiefdruckgebiet.

 

[DaHamstah]

Auch wenn Du mit fixierten Kameraparametern arbeitest, wird das jpeg Kameraintern schon diverse Bearbeitungsschritten unterzogen. Zumindest würde sich da ein RAW anbieten. Aber auch schon auf dieser Ebene wird je nach Kamera schon korrigiert und bearbeitet. Je nach Programm/RAW Konverter ist es dann möglich, diese Schritte zu eliminieren.
Wie weit Darktable da mit Canon klarkommt, ist mir nicht bekannt. Ich hab auch keinen Überblick mehr darüber, wie unbearbeitet CR2 tatsächlich ist.
Nichts destotrotz sind in dieser Weise durchaus Unterschiede zwischen den Lampen erkennbar.
Ich hab das erst kürzlich selber probiert. Ich habe die ORF meiner Olympus in DXO PL8 verglichen. Fotografiert hatte ich die beiden Kanäle der DT8K und der M44.
Man sieht da schon im Histogramm klare Verschiebungen.
Bei Kanaltrennung in die verschiedenen Farben kann man das noch besser darstellen.
Was mir bei dieser kurzen Betrachtung aber auch auffiel: Die Ergebnisse waren u.a. davon abhängig, wie hell ich die Lampen einstellte. Ich muss also nicht nur die Kameraparameter fixieren, sondern auch die Lux. Und dann auch noch den Ausschnitt.
So einfach isses nich...
Aber eine schöne Planung für Langeweile beim nächsten Tiefdruckgebiet.

Kurz zum Thema Raw: Ein Raw wird immer interpretiert bei der Bildausgabe - sprich unterschiedliche Raw-converter können unterschiedliche Ausgaben haben. Sind halt Rohwerte vom Sensor, die interpretiert werden müssen, um angezeigt werden zu können.

Zum Plan insgesamt: Eine Kamera ist kein Messgerät. Selbst bei Raw muss immer ein Weißabgleich in der Software laufen. Jpg ist komprimiert, also für sowas gleich doppelt ungeeignet.

Auch wenn ich den Ansatz interessant finde, weil Kameras sehr zugänglich sind, halte ich nicht viel von dem Ansatz - zu viel unbekannte Software im Spiel, die da reinpfuscht.
Wenn man das Ganze direkt aus Raw-Dateien (ohne bildliche Aufbereitung) machen würde, könnte ggf. etwas möglich sein, aber das wird wahrscheinlich ziemlich schwer zu realisieren.

Korrigiert mich bitte, wenn ich irgendwo falsch liege - ist mein Wissensstand, der kann aber auch falsch sein ;-)

 

[Roccolino]

Korrigiert mich bitte, wenn ich irgendwo falsch liege - ist mein Wissensstand, der kann aber auch falsch sein ;-)

Das ist auch abhängig von der Kombination Konverter - Kamera, was dabei rauskommt.

Unterm Strich wird es aber nichts bringen. Die Kamerasensorik ist ja nicht darauf ausgelegt, Spektren zu bewerten, sondern hübsche Bilder zu machen.
Dabei werden die RGB Kanäle so aufgeteilt, dass das Ergebnis stimmt. Verschiebungen in dem Spektrum kommen ggf zu identischen Ergebnissen.

Ich hab schon in den Konvertern an Reglern von -100 bis +100 gezogen und das Bild sah identisch aus, während die geringste Verschiebung eines Nachbarn sofort enorme Änderungen bewirkt.

Man kann mit der Methode ähnlich wie beim Ceiling Bounce allenfalls relative Einordnungen vornehmen.

Man kann nicht sagen, der DUV liegt bei xxx. Sondern nur, die LED ist grüner, als die andere.

Meine Erfahrung ist aber auch, dass manche Kameras Objektiv- oder Kameraseits Korrekturen vornehmen, die direkt in das RAW Einzug erhalten. Dies ist dann Brennweitenabhängig (Thrower/Flooder). Entfernungsabhängig. Abhängig von den Kelvin der Lichtquelle. Direktes hartes Licht, oder Streulicht.
Mit Einzug der Digitaltechnik wurde mit den Jahren immer extremer korrigiert, was auf den Sensor/Film fällt.
Nehme ich ein ganz altes Olympus Objektiv aus der Filmära, dann eines aus frühen Digitalzeiten und ein aktuelles, selbe Brennweite, Blende etc, fotografiere das selbe Motiv und vergleiche nachher die Ergebnisse am Schirm vor und nach Abschalten der digitalen Korrekturen auf RAW Ebene, legst du dich hin.

Manche Konverter können das teilweise abschalten (DXO PL, Capture One...) manche sind damit komplett überfordert (Lightroom...)

Also relative Bewertungen: in Grenzen ja
Absolute Werte wie im Spektrometer: keine Chance

 

[six7]

Kurz zum Thema Raw: Ein Raw wird immer interpretiert bei der Bildausgabe - sprich unterschiedliche Raw-converter können unterschiedliche Ausgaben haben. Sind halt Rohwerte vom Sensor, die interpretiert werden müssen, um angezeigt werden zu können.

Naja "muss" nicht.
ein RAW müsste verschieden schritte der Bearbeitung durchlaufen um wie gewohnt angezeigt werden zu können.
Deswegen nehme ich Hier ja extra eine Open Source Raw Konverter bei dem all diese schritte transparent sind beziehungsweise kontrolliert oder eben deaktiviert werden können.

Selbst auf der Kamera Läuft Open Sourche Magic Lantern Firmware

Zum Plan insgesamt: Eine Kamera ist kein Messgerät.

Naja irgend wie ja schon...

Selbst bei Raw muss immer ein Weißabgleich in der Software laufen. Jpg ist komprimiert, also für sowas gleich doppelt ungeeignet.

Das RAW ist bis auf die Metadaten unabhängig vom Weißabgleich und in guter Näherung linear.

In der Software muss kein Weißabgleich passieren, kann aber. In meiner Darktable-Pixel-Pipeline ist der zweite Schritt nach „RAW black and white point“ tatsächlich "White Balance"(heißt aber nur so). Ohne wäre das Bild viel zu grün, denn die meisten Kameras mit Bayer-Sensor haben doppelt so viele grüne Sensoren wie rote oder blaue, und auch deren Empfindlichkeit ist nicht gleich.


In meinem Fall ist White Balance fix auf D65 gestellt, was einfach nur die RAW-„Rot“-Werte mit 2,219 und die „Blau“-Werte mit 1,423 multipliziert.

„Rot“ und „Blau“ in Anführungszeichen, denn zu diesem Zeitpunkt sind das ja noch Rohwerte. Damit daraus „RGB“-Werte in einem bekannten Color Space werden, muss erst eine Matrix-Transformation vom Kamera-Farbraum in den Arbeits- oder Ausgabefarbraum passieren.

Die Matrixkoeffizienten sind, so wie ich das verstehe, eben für D65, also 6500 K, referenziert. Und diese Transformation vom Kamera- in den Arbeitsfarbraum passiert im übernächsten Schritt.

(Dazwischen kommt noch Demosaicing, was aus dem Bayer-Pattern dann Pixel mit je drei Farbwerten macht.)

Für Darktable ist die Einstellung praktisch äquivalent zu „kein Weißabgleich“. Der eigentliche Weißabgleich passiert später im Color-Calibration-Modul. Das hat historische Gründe, nämlich den Übergang von Display- oder Device-based zu „scene-referred workflow“.

Einfach gesagt: Jede Kamera oder jeder Monitor ist unterschiedlich oder hat einen anderen Farbraum, der nicht unbedingt linear ist. Das würde bedeuten, dass sich jeder Bearbeitungsalgorithmus in einem Device-Farbraum und in anderer Linearität unterschiedlich verhalten würde, was natürlich nicht ideal ist.

Die Idee beim „scene-referred workflow“ ist, genau das zu vermeiden, indem man in den ersten Schritten die Eigenschaften der Kamera „herauskalibriert“ und in einem einheitlichen, linearen Floating-Point-„scene-referred“-Farbraum arbeitet. Erst ganz zum Schluss wird das wieder in den gewünschten Ausgabefarbraum transformiert, z. B. sRGB Gamma 2.2, was eben nicht linear ist.


TL;DR: Die ganze Idee kann man quasi darauf herunterbrechen: „Eine Kamera ist nur ein Messgerät.“

. Jpg ist komprimiert, also für sowas gleich doppelt ungeeignet.

Deswegen benutze ich ja auch keine JPGs
Ich wollte hier aber auch nicht unnötig RAWs hochladen oder 32-Bit-lineare TIFFs mit 300 MB, die sowieso niemand öffnen kann. Deswegen nur beispielhaft und bandbreitensparend in niedriger Qualität – Export-Setting ist sRGB.

Natürlich nicht ideal, aber zur Veranschaulichung ausreichend. Die JPG-Quantisierung ist dabei noch das kleinste Problem bzw. eines, das man einfach ändern kann, indem man in ein unkomprimiertes Format exportiert.

Die Analyse, die davor im Color-Calibration-Modul anhand der bekannten Werte des ColorCheckers passiert, erfolgt ja im linearen Raum
vor jeder Kompression, jedem Tonemapping oder Gammakurve.

 

[six7]

Unterm Strich wird es aber nichts bringen. Die Kamerasensorik ist ja nicht darauf ausgelegt, Spektren zu bewerten, sondern hübsche Bilder zu machen.
Dabei werden die RGB Kanäle so aufgeteilt, dass das Ergebnis stimmt. Verschiebungen in dem Spektrum kommen ggf zu identischen Ergebnissen.

...

Man kann nicht sagen, der DUV liegt bei xxx. Sondern nur, die LED ist grüner, als die andere.

Die Kamerasensorik ist „bekannt“ oder muss eben getestet werden.
https://github.com/butcherg/ssf-data/tree/master/Canon/6D/openfilmtools

Aber die ganze Color Science von Open-Source-RAW-Convertern wie Darktable beruht eben darauf, dass man den Kamera-Farbraum in einen bekannten Farbraum konvertieren kann. (Und das funktioniert erstaunlich gut, wie man z. B. mit so einer Referenzkarte testen kann.)

Da quasi jeder Weißpunkt in quasi jedem „RGB“-Color-Gamut liegt, braucht es zur Messung und Berechnung von Duv nur drei Werte in einem bekannten Farbraum.
Um von dem typischerweise „unbekannten“ Kamera-Farbraum in einen bekannten Farbraum zu übertragen, braucht man eben Matrixkoeffizienten aus einem ICC-Profil.

Die vom Kamerahersteller gelieferten sind manchmal nicht ganz richtig und neigen gelegentlich dazu, eher „hübsche Bilder“ zu machen. Das kann man aber nicht verallgemeinern, und glücklicherweise gibt es auch Communities, die so etwas testen.

Zum Glück kann man diese ICC-Profile auch selbst erstellen, z. B. mit einer Farbreferenzkarte und einer bekannten Lichtquelle wie der Sonne.

Oder man berechnet sie aus der gemessenen spektralen Sensitivität der Kamera:

https://github.com/butcherg/ssf-data

An sich ist es also kein Problem, Duv in einem RGB-Raum zu bestimmen. Aber jede Messung ist nur so gut wie ihre Kalibrierung und die Vergleichsnormale, die dafür verwendet werden.

Absolute Werte wie im Spektrometer: keine Chance

Na, zum Glück habe ich davon auch 2–3 Stück
Aber die sind ja auch nur so gut wie ihre Kalibrierung bzw. das Normal, gegen das sie kalibriert sind …

Der Opple Light Master, den hier viele benutzen, „schätzt“ CRI-Werte ja schon anhand von 7–9 Werten.

Der interessante Teil ist ja, dass, wenn man eine Farbtafel mit spektral bekannten Samples hat, wie z. B.:
https://keyesphoto.com/kdktech/macbeth-color-checker-spectral-reflectance/
und die multipliziert mit den senor werten
https://github.com/butcherg/ssf-data

bnekommt ma ja effektiv 24*3= 72 Sensoren mit bekannter Spektraler response

 

[Roccolino]

Getreu dem Motto von Radio Eriwan. Im Prinzip ja, sonst nein.
Es bleiben nach wie vor einige Variablen, wie speziell auch das Thema der Brennweiten im Bezug auf den Abstrahlwinkel der Lampe.
Um das in absoluten Werten bestimmen zu können, muss Lichtmenge und Verteilung identisch sein. Und andere Dinge auch noch.
Was dir auch einen Strich durch die Rechnung machen kann, ist die Verteilung der Lichteigenschaften in der Fläche des Lichtkegels. Ich kann mich dran erinnern, dass ich im Lichtbild auf eine weiße Wand an verschiedenen Stellen unterschiedliche Farbverteilungen und Kelvinwerte hatte. Wie Kuchen backen ohne Umrühren...
Ich werde mich da die Tage mal aufgrund dieses durchaus interessanten Beitrags hier in ein Experiment stürzen.

 

[six7]

Es bleiben nach wie vor einige Variablen

Das kann man Pauschal zu jeder messung sagen.

wie speziell auch das Thema der Brennweiten im Bezug auf den Abstrahlwinkel der Lampe.

Welchen Einfluss hat denn die Brennweite auf die Messung?
Die Messfläche muss natürlich diffus reflektieren und einen bekannten Reflexionsgrad haben.

Was sie ja hat, wenn ich eine gekaufte Referenzkarte nehme, die extra darauf optimiert ist.
(könnte aber auch mit Dreisatz ermitteln, wenn man eine Referenz-Graukarte hat, die man unter gleicher Beleuchtung vergleicht)
Oder wenn man ein Spektrometer mit Auflichtfunktion hat, kann man auch damit messen, wie die Wand reflektiert.
Auch wenn die Karte oder Wand nicht perfekt matt ist, so kann man ja durch Geometrie der Lampe zu Wand und Kamera vermeiden, dass die Kamera „Glanzlichter“ sieht.

Der Abstrahlwinkel der Lampe spielt theoretisch zwar in dem idealen weißen Ulbrig kugel raum keine Rolle …

kann in der Praxis aber auch gut kompensiert werden, indem man den Abstand der Lampe zur Decke so anpasst, dass die illuminierte Fläche möglichst gleich beleuchtet ist.

Um das in absoluten Werten bestimmen zu können, muss Lichtmenge und Verteilung identisch sein.

ist ja diffus und wird ja integriert dadurch, dass ich mich in meiner weißen Integrationskammer befinde (ich meine das Gästeklo)

So eine Messung ist das natürlich nicht ideal, aber das ist keine reale Messung jemals.

Wenn man unsicher ist, wie gleichmäßig die Lichtverteilung ist, kann man ja unter gleichen Bedingungen eine gleichmäßige weiße Fläche fotografieren und damit vermessen, wie gleichmäßig sie illuminiert erscheint (und das bei Bedarf kompensieren).

Was dir auch einen Strich durch die Rechnung machen kann, ist die Verteilung der Lichteigenschaften in der Fläche des Lichtkegels. Ich kann mich dran erinnern, dass ich im Lichtbild auf eine weiße Wand an verschiedenen Stellen unterschiedliche Farbverteilungen und Kelvinwerte hatte. Wie Kuchen backen ohne Umrühren...

Bei der Ceiling-Bounce-Integration im weißen Raum ist ja genau das das „Umrühren“, das dafür sorgt, dass alle Teile des Beams etwa ähnlich stark anteilig zur diffusen Beleuchtung der Referenzkarte beitragen.


Ganze andere idee:

zu Lumen messunge wäre eine Weiß wand im schwarzen oder unendlich großen raum zu blleuchten und so zu fotografiern das möglichst der gesamte licht kegele der mape drauf ist.


Die Kamera „misst“ die Luminanz, also die Leuchtdichte (cd/m²), wenn ihr die Belichtungseinstellungen der Kamera und des Objektivs kennt.

Wenn ihr die Wand kennt, also ihre Reflektivität, und wisst, dass sie ein diffuser Reflektor ist, könnt ihr aus der Luminanz die Illuminanz (Beleuchtungsstärke in Lux) berechnen.

Wenn ihr dann noch die Größe der Wand oder der beleuchteten Fläche kennt, könnt ihr aus der Illuminanz den Lichtstrom (Lumen) berechnen.

Wer mit den tool speilen will:
https://claude.ai/public/artifacts/82cb4b9a-976f-4faf-86f1-d535b8ea6c39
Ihr müsst das HTML runterladen und lokal ausfhren um bilder laden zu können.

warung ist noch sher Alpha und funktinoiert nicht wirklich gibt aber ne idee wie es aussehen könnte