8-Bit, 16-Bit, 32-Bit – was die Bit-Tiefe für Fotografen bedeutet

Wenn es um die technischen Dinge in der Fotografie und Bildbearbeitung geht, stolpert man oft über die Bit-Tiefe, welche natürlich in Bit angegeben wird. Was diese in der Praxis zu bedeuten hat und wie sie sich auf eure Fotos auswirkt, erkläre ich in diesem Beitrag.

Wenn ihr Lightroom einsetzt, werdet ihr sicher auch im RAW-Format fotografieren. Dieses enthält mehr Bildinformationen als ein JPEG-Foto. Der Hauptgrund darin liegt in der höheren Bit-Tiefe der RAW-Dateien. Je nach Kamera-Typ sind das derzeit 12, 14 oder 16 Bit. Ein JPEG-Foto kann hingegen nur 8-Bit speichern.

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Die Bit-Tiefe bezieht sich dabei auf die Anzahl der Farbtöne pro Farbe oder Grauabstufungen. Ein RAW-Foto hat nicht mehr Pixel als ein JPEG. Der große Vorteil gegenüber dem JPEG ist aber ebendiese höhere Bit-Tiefe und das Mehr an Abstufungen. Natürlich gibt es noch weitere Vorteile, wie die fehlende Kompression und die damit verbundenen Artefakte oder die Möglichkeit zum nachträglichen Weißabgleich. Bei der Bildbearbeitung können wir aber durch den größeren Umfang an Bildinformationen mehr herausholen.

Die Bit-Tiefe erklärt

Wer sich ein bisschen mit Digitaltechnik auskennt, weiß natürlich, dass ein Bit die kleinste Informationseinheit darstellt und zwei Zustände haben kann: 0 und 1. Würde man ein Schwarz-Weiß-Foto mit nur einem Bit Bit-Tiefe darstellen wollen, sähe das so aus:

Ein Foto mit 1-Bit Bit-Tiefe
Ein Foto mit 1-Bit Bit-Tiefe

Rechts oben seht ihr das dazugehörige Histogramm in Photoshop. Da es nur zwei Werte geben kann, gibt es nur Schwarz (der Strich ganz links im Histogramm) und Weiß (der rechte Strich).

Erhöhen wir die Bit-Tiefe auf 2-Bit, gibt es die Zustände 00, 01, 10 und 11 – also vier Helligkeitswerte (ein Bit kann zwei Zustände haben, also haben 2-Bit vier mögliche Zustände).

Damit ergeben sich Schwarz, ein dunkler Grauton, ein heller Grauton und Weiß. Im Histogramm sind 4 Linien dafür zu erkennen. Das Bild würde so aussehen:

2-Bit Foto mit 4 Helligkeitswerten
2-Bit Foto mit 4 Helligkeitswerten

Gehen wir weiter auf 5-Bit, ergeben sich 2 hoch 5 Helligkeitswerte und das sind 32 Abstufungen. Ein 5-Bit Foto sieht so aus:

5-Bit Foto
5-Bit Foto

Das 5-Bit Foto sieht schon ziemlich realistisch aus, nur im Himmel und im dunklen Bereich erkennt man noch die sog. Solarisation, weil nicht genügend Tonwerte zur Verfügung stehen, um weiche Übergänge darstellen zu können (Bild für eine größere Darstellung anklicken!).

Die gebräuchlichen 8-Bit des JPEG-Formats sehen mit ihren 256 Helligkeitswerten so aus:

8-Bit Foto
8-Bit Foto

 8-Bit vs. 12- und mehr Bits

Unser Auge kann nur 50 – 100 Helligkeitswerte oder Graustufen unterscheiden, also sind doch 8-Bit mit 256 Stufen vollkommen ausreichend? Ja, stimmt! Aber: wenn wir Bilder bearbeiten, um den Kontrast zu erhöhen, die Helligkeit zu korrigieren etc. fehlen uns sehr schnell Bildinformationen. Das zeigt sich durch „Löcher“ im Histogramm.

Das 8-Bit JPEG-Foto von oben habe ich mit einer einfachen und relativ leichten Kontrastkorrektur versehen:

Fehlende Tonwerte im Histogramm eines 8-Bit Fotos nach der Bearbeitung
Fehlende Tonwerte im Histogramm eines 8-Bit Fotos nach der Bearbeitung

Geht es nun darum, ein unter- oder überbelichtetes Foto zu korrigieren oder umfangreich und dramatisch zu bearbeiten, ist man mit den 8-Bit des JPEG schnell am Ende, und manche Tonwerte lassen sich nicht retten, da sie schlicht nicht vorhanden sind. Bei starken Korrekturen zeigen sich dann ähnliche Solarisationseffekte wie im 5-Bit Beispiel oben, da keine Tonwerte mehr für einen weichen Übergang vorhanden sind.

In der Grundeinstellung erzeugt meine Nikon D7000 Fotos mit 12-Bit. Damit habe ich pro Farbe 4096 Abstufungen zur Verfügung, und damit auch viel mehr Tonwerte für starke Korrekturen zur Verfügung. Die D7000 lässt sich sogar auf 14-Bit umstellen, was zwar deutlich größere RAW-Dateien erzeugt (es sind ja mehr Bildinformationen enthalten), aber weiteren Spielraum liefert, da nun 16384 Helligkeitswerte zur Verfügung stehen.

RAW, Lightroom und Photoshop

Lightroom arbeitet grundsätzlich mit der höchsten Bit-Tiefe, die eure Datei liefert. Wenn ihr ein Foto aus Lightroom zur weiteren Bearbeitung an Photoshop übergebt, solltet ihr darauf achten, dass es mit 16-Bit weitergegeben wird. In Lightroom kann man das über Einstellungen -> Externe Bearbeitung festlegen. Ob ihr hier TIFF oder PSD nutzt, bleibt euch überlassen. Auf jeden Fall sollten hier 16-Bit Farbtiefe und ProPhoto RGB als Farbraum eingestellt sein, denn damit könnt ihr mit dem höchstmöglichen Umfang an Bilddaten in Photoshop arbeiten.

Einstellungen für den externen Editor in Lightroom
Einstellungen für den externen Editor in Lightroom

Wenn ihr mit eurer Bearbeitung fertig seid, könnt ihr das Bild natürlich als JPEG mit den üblichen 8-Bit exportieren, denn nun wissen wir ja, dass wir ohnehin nicht mehr Grau- und Farbtöne wahrnehmen können. Bei der Bearbeitung hattet ihr aber den nötigen Spielraum für große Korrekturen.

Für was denn 32-Bit Farbtiefe?

Nun sollte man meinen, 32-Bit mit lockeren 4,2 Milliarden Farbwerten wäre ein Overkill. Es gibt aber einen Sonderfall: HDR-Fotos. Bei einem HDR-Foto werden üblicherweise mehrere Aufnahmen mit unterschiedlichen Belichtungen zu einer Datei mit einem riesigen Farbumfang zusammengerechnet, den eine normale Kamera mit einer einzigen Belichtung bislang nicht erreichen kann.

HDR Dialog in Photoshop CC
HDR Dialog in Photoshop CC

Um diese vielen Werte unterzukriegen, sind 32-Bit Dateien erforderlich. Damit lassen sich dann extreme Einstellungen realisieren, ohne dass Tonwerte verloren gehen.

HDR Tonemapping in Photoshop
HDR Tone Mapping in Photoshop

Fazit

Für die normale Betrachtung von Fotos braucht man nicht mehr als 8-Bit, weil unser Auge ohnehin noch nicht einmal diese 256 Tonwerte pro Farbe benötigt. Für die Bildbearbeitung sind 12- und mehr Bit aber sehr wichtig. Warum also nicht einfach mit dem Maximum an Bildinformationen fotografieren? Speicherkarten sind billig und aktuelle Rechner haben keine Probleme mehr, auch große RAW-Dateien zu verarbeiten. Der Gestaltungsspielraum ist größer und aus jedem Foto lässt sich mehr herausholen. Ein Beispiel dafür ist dieses Lightroom-Tutorial: Lightroom 5 Praxisvideo 1: Teneriffa – Linear- und Radialfilter in Action

Letzte Aktualisierung am 30.09.2022 / Affiliate Links / Bilder von der Amazon Product Advertising API


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21 Kommentare

  1. Tolle Erkärung !!

    Da ich große psd-Dateien vermeiden möchte hätte ich dazu noch eine Frage;
    ist es möglich die Dateien in 16-Bit zu bearbeiten, dann vor dem Speichern in 8-Bit umzuwandeln und auch als 8-Bit-psd abzuspeichern.
    Und beim nächsten öffnen der 8-Bit-psd-Datei diese in Photoshop wieder in 16-Bit umzuwandeln um wieder die volle Farbtiefe für die Bearbeitung zur Verfügung zu haben ? Oder ist es eher so, dass einmal in 8-Bit gespeicherte Dateien keine höhere Farbtiefe mehr darstellen können ?

    Vielen Dank und die besten Grüße

    • Leider nein – was weg ist, ist weg (so heißt es auch schon in einer schönen deutschen Kömödie :-))

      Wenn der Informationsgehalt und die Datenmenge einmal heruntergerechnet wurde, kann es nicht mehr wiederhergestellt werden. Man kann Photoshop zwar sagen, dass es das 8-bit Foto wieder als 16-bit umwandeln soll. Die Informationen sind aber trotzdem verloren und man hat letztendlich nur ein 8-bit Bild.

  2. Toller Beitrag aber so richtig ist bei mir der Groschen noch nicht gefallen.
    Du schreibst:

    „Wenn ihr mit eurer Bearbeitung fertig seid, könnt ihr das Bild natürlich als JPEG mit den üblichen 8-Bit exportieren, denn nun wissen wir ja, dass wir ohnehin nicht mehr Grau- und Farbtöne wahrnehmen können. Bei der Bearbeitung hattet ihr aber den nötigen Spielraum für große Korrekturen.“

    Soll das heißen der nötige Spielräum (also mehr Bits bei der Bearbeitung) lohnt sich auch wenn man das Bild hinterher als ein Stadard 8-Bit JPG exportiert, oder soll das heißen, das es sowieso so egal ist viele Bits die Originalaufnahme hat wenn man hinterher nur ein Stadard 8-Bit JPG exportiert?
    VG Jürgen!

    • Ein großer Farbraum und hohe Bittiefe ist bei der Bearbeitung immer wünschenswert, da dir bei stärkeren Manipulationen keine oder nur wenige Tonwerte verloren gehen. Damit wird das Bild auch nach der 8-Bit Konvertierung besser aussehen.

      Das macht man übrigens auch bei Musikaufnahmen so: Die meisten Tonstudios nehmen mit 24 Bit Formaten auf, da diese viel mehr Bearbeitungsspielraum für Equalizer etc. lassen. Auf die CD werden dann aber nur 16 Bit gepresst.

  3. Dankeschön! Ich habe in der RAW-Fotografie mein Hobby gefunden. Tolle und sehr verständliche Erklärung!

  4. Danke für diese Erklärung. Leider bin ich bezüglich dem Farbraum ProPhoto noch unschlüssig. Aktuell arbeite ich immer mit sRGB 16 Bit. Bietet mit ProPhoto so viel mehr?

    VG
    Frank

  5. Endlich! Einfach und verständlich erklärt. Gerade im Bezug auf die Histogramme, besser gehts nicht!!!

    • Eine Tatsache blieb noch ausser acht und ist Federführend dafür das lichtstarke Objektive bei Farbdarstellungen gefragt sind. Ein Kamera kann möglicherweise 14 Bit Auflösen dies bedeutet zwar rechnerisch 14 Blenden Tonwertumfang dies ist in der Praxis aber zu mindesten zu den Lichtern gestaucht. Tatsache ist auch das jedes Objektiv diesen Wert
      verschlechtert, denn Weiss ist ist eben weiss. In der Farbstufenwahrnehnung sieht die Sache etwas anders aus, denn trotz Abschwächung des Wertes durch den Transmissionsverlust der bei Lichtstarken Festbrennweiten bei 0, 8 Bit anfängt und bei 3 Bit bei Zoomobjektiven aufhört, bedeutet dies einige 100000 Farbschattierungen weniger. So gesehen ist man mit Lichtstarken Objektiven eher an einem PseudoHDR dran als mit einem Zoomobjektiv.

  6. Der Beitrag erklärt verständlich die Bedeutung der Bit-Tiefe von Fotos, das Fazit allerdings kann ich so nicht teilen. Warum für die „normale Betrachtung“ von Fotos 8 Bit eben nicht immer ausreichend sind, möchte ich kurz erläutern.

    Wer sich schon einmal mit der Produktion von AV-Shows (Multivision-Shows) beschäftigt hat, kennt das Phänomen sicher. Man hat das Foto eines Sonnenauf- oder -untergangs, welches langsam auf- oder abgeblendet wird. Dann bemerkt man genau diesen Solarisationseffekt: Tonwertabrisse in einem tonwertmäßig sehr fein verlaufenden Himmel. Dies tritt besonders bei dunklen Farbtönen in Erscheinung, für die weniger Bit zur Verfügung stehen, als für helle Bereiche. Der erwähnte Solarisationseffekt tritt übrigens auch bei technisch hochwertigen Full-HD-Produktionen im Fernsehen auf. Man achte einmal darauf.

    Hätte man 10 oder 12 oder – konsequenterweise – 16 Bit zur Verfügung, wäre dies kein Problem, denn mit 2 hoch 16 Tonwertabstufungen ist unser Auge mehr als ausreichend bedient. Nicht aber mit 2 hoch 8.

    Manche Grafikkarten, Beamer und Monitore können schon heute mehr als 8 Bit verarbeiten, aber sie sind eben die Ausnahme und entsprechend teuer. Erst wenn die gesamte Verarbeitungskette von der Kamera über die Software und die Grafikkarte bis hin zu Monitoren und Beamern auf mehr als 8 Bit umgestellt wird, wird es den unschönen Solarisationseffekt nicht mehr geben. Das ist übrigens m.E. der letzte wesentliche Vorteil, den ein gutes Diapositiv gegenüber der Digitaltechnik noch bietet, denn ein klassischer Diaprojektor kennt das Problem nicht. Die konsequente Umstellung der digitalen Technik auf z.B. 16 Bit ist m.E. der nächste entscheidende Schritt. Technisch sollte das heute kein Problem mehr sein.

    • Das ist mir natürlich bekannt, aber man sollte sich immer am Standard der Zeit orientieren, um es nicht unnötig kompliziert zu machen. Auch ich habe mit meinen EIZO-Displays 10-Bit Monitore zur Verfügung, die einen Unterschied machen. Auf der gedruckten Leinwand oder dem Fotoabzug reichen die exportierten 8-Bit, die mit einer höheren Bit-Tiefe bearbeitet wurden.

  7. Sehr aufschlussreich und super erklärt. Die Histogrammabbildungen in die Erklärung mit einzubeziehen fand ich sehr hilfreich.

Kommentare sind geschlossen.

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