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ARRI Look Management TEIL 1 | WORKSHOP    Ausgabe 01/18

Alexas Stil-Steuerung

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In einem eingehenden zertifizierten Training für ALEXA SXT und ALEXA Mini, das Florian Rettich in der ARRI Academy durchführte,hat Ruodlieb Neubauer einiges über das Look Management in den Kameras von ARRI erfahren.

Um zu verstehen, wie bei der ALEXA und ihren Varianten sowie der AMIRA das Look-Management vom Prinzip her funktioniert, muss man sich vergegenwärtigen, wie hier das Konzept der Sammlung der Bilddaten aufgebaut ist. Grundsätzlich ist die Frage wichtig, wie höhere Ladungen in einer Photozelle eines Sensors erreicht werden können.

Eine Antwort gibt die Bauweise – indem die einzelnen Photozellen möglichst groß gemacht werden. Da es hier nicht um die Seitenlänge, sondern die Fläche geht, ergeben sich durchaus Unterschiede, wenn eine Zelle 8,25 µm (ARRI), 6 µm (Sony Venice), 5 µm (Red Monstro 8K VV) oder 3,65 µm (Red Helium 8K S35) breit ist. In der Fläche reden wir dann über 68 µm2, 36 µm2, 25 µm2 oder 13,3 µm2. Soll eine höhere Auf­lösung auf einem kleineren Sensor untergebracht werden, wirkt sich dies also unweigerlich auf das Rauschen im Bild aus. Dieses kann zwar durch verschiedene Maßnahmen verringert werden, die Bildqualität leidet jedoch darunter mehr oder
weniger.

Höhere Ladungen entstehen auch, wenn mehr Licht zum Sensor gelangt – was bekanntlich über die Blende oder ND-Filter gesteuert werden kann. Dazu kommt noch, wie lange die Photonen gesammelt werden, sprich, welche Belichtungszeit gewählt ist. Oder anders gesagt: je öfter ein Sensor pro Sekunde ausgelesen wird, desto kürzer kann die Photozelle, betrachten wir sie mal als kleinen Eimer, mit Photonen befüllt werden. Nebenbei erwähnt wird das Rauschen im Bild auch mit steigender Temperatur eines Sensors stärker. Aus diesem Grund sitzt bei ARRI ein Peltier-Element auf dessen Rückseite, mit dem dessen Temperatur geregelt wird. Dadurch wird die Elektronik und der Sensor in einem bekannten Temperaturbereich betrieben, weshalb man auf Dinge wie Black Balance oder Black Reference, die regelmäßig nachgezogen werden, verzichten kann.

Licht sammeln

Wenn unser »Eimer« kein Licht erhält, entsteht keine Ladung, wenn er mit Licht angefüllt wird, kann er nur eine gewisse Menge sammeln, dann ist er voll. Sprich, alles, was über 100% hinaus geht, kann nur als 100% wiedergegeben werden. Wenn mehrere Photozellen nebeneinander voll sind, entsteht eine Fläche, das Bild reißt aus.

Angenommen, man bekommt bei einer Blende von 5.6 den Eimer exakt zu 100% gefüllt, und schließt nun die Blende um einen Wert, wie voll ist dann der Eimer bei Blende 8? Was sich Viele nicht vergegenwärtigen: er ist nur mehr halb so voll! Wird die Blende um einen Wert verändert, wird der Lichtwert halbiert oder verdoppelt. Bei Blende 11 wäre nur mehr ein Viertel im Eimer.

Könnte ein AD-Wandler z.B. insgesamt 1 024 Werte messen (er muss dies linear tun), hätte er bei der Hälfte nur mehr 512, bei einem zu einem Viertel vollen Eimer nur mehr 256 Werte zur Verfügung. Bei fünf Blenden unter Sensor-Clipping sind es nur mehr 32 Werte! Wie sollen da Haut­töne eines in einem Schatten sitzenden Menschen gut wiedergegeben werden? Um hier einen größeren Wertebereich zu erlangen, muss also die Anzahl der Bits vergrößert werden, mit welchen der Wandler arbeitet. In diesem Falle brächte eine Erweiterung um zwei auf 12 Bit insgesamt 4 096 Werte, statt 32 stünden 128 Abstufungen zur Verfügung. Um einen Dynamikumfang von 14 Blenden gut abbilden zu können, werden bei der Quantisierung eigentlich 16 Bit benötigt, also 65 536 Werte.

Als die ALEXA 2010 auf den Markt kam, waren Bauteile, die mit 16 Bit umgehen konnten, noch sehr rar, sie waren teuer, und fraßen viel Strom. Aus diesem Grunde weist der ARRI ALEV-Sensor zwei Ausgänge auf, sodass zwei 14-Bit-A/D-­Wandler mit unterschiedlicher Vorverstärkung die aufgenommene Lichtmenge gleichzeitig in digitale Werte übersetzen können. Dies hat den Vorteil, dass der eine Wandler bei wenig Licht besser angepasst arbeiten kann, der andere hingegen bei viel Licht – einer für die Schatten, einer für die Lichter. Die Ergebnisse der beiden Wandler werden kombiniert, wodurch mit einer Auf­lösung von 16 Bit linear gearbeitet werden kann. Die beiden unterschiedlichen Ausgänge haben jedoch keinen zeitlichen Unterschied, somit kann es nicht wie bei Kameras, die mehrere hintereinander aufgenommene Bilder kombinieren, zu Artefakten kommen, weil sich die Bildinhalte zwischen den beiden Belichtungen weiter bewegt haben. Durch dieses Dual-Gain-Verfahren erreichte ARRI bereits 2010 einen Dynamikumfang, der auch noch heutigen Ansprüchen für High Dynamic Range (HDR) genügt.

Der nächste Punkt in der Entwicklung war, ­einerseits die (auch heute noch) enormen Datenmengen in den Griff zu bekommen, andererseits ein möglichst filmisches bzw. natürliches Bild aus den digitalen Daten zu erzeugen. Erfahrung in dieser Richtung war im Hause ja ausreichend vorhanden. Die lineare Kennlinie wird nun, ganz ähnlich der analogen Filmemulsion, über einen Logarithmus in eine nichtlineare verwandelt, um ein 12Bit-Log-File zu erhalten – jetzt mit sechzehnmal weniger Daten und ohne Einbußen in der Dynamik. Der zusätzliche Vorteil der logarithmischen Speicherung ist, dass in den meisten Bildbereichen die gleiche Anzahl von Abstufungen bzw. Werten pro Blende vorhanden ist – mit der Konsequenz, dass es in dieser Hinsicht keine »schlechter« oder »besser« aufgelösten Bild­bereiche mehr gibt.


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