Helligkeitsermittlung bei Taschenlampen - Teil 2

Mit den aus meinem ersten Versuch gewonnenen Erkenntnissen, habe ich noch einmal einen zweiten Versuch durchgeführt. Für diesen Versuch habe ich insgesamt 14 Taschenlampen ausgewählt. Des Weiteren habe ich für diesen Versuch besonders darauf geachtet, dass die Belichtungseinstellungen so gewählt sind, dass auch der Spot der hellsten Lampe möglichst nicht den verfügbaren Helligkeitsbereich eines einzelnen Pixels komplett ausreizt. Dies bedeutet zwar, dass nach unten hin möglicherweise die Empfindlichkeit nicht mehr ausreicht, um auch die niedrigsten Helligkeiten (Low-Low) noch korrekt zu erfassen. Dafür werden aber die helleren Level korrekt erfasst. Für die Low-Lows habe ich anschließend noch einmal ein Extra-Shooting gemacht.

Nach dem mir klar geworden ist, dass die Berechnung von konkreten Lumen auf Basis eines Max-Levels ziemlich dumm ist (da gerade der Max-Level oft ungeregelt ist und mit der Spannung des Akkus sinkt), habe ich bei diesem Versuch als Vergleichslevel den zweithellsten Level der Zebralight SC51 genommen. Wenn man den Review der SC51 von ‚Selfbuilt' aus dem CPF (Candle Power Forum) liest und sich dort den Graphen betrachtet, der den Verlauf der Helligkeit der SC51 mit einem Eneloop-Akku auf dem zweithellsten Level zeigt, so sieht man, dass dieser nahezu perfekt gleichmäßig ist. Es gibt auch die Aussage, dass die von Zebralight für diesen Level angegebenen 140 Lumen OTF-Lumen (OTF - Out Of Front) sind. Wenn es stimmt und genau gemessen wurde, so ist dieser Level recht gut als Vergleichswert geeignet.

Die 14 Taschenlampen haben insgesamt 43 verschiedene Helligkeitsstufen (Level), wobei ich jeden Level, um noch mehr Sicherheit zu bekommen, insgesamt 3 Mal fotografiert habe. Macht 129 Aufnahmen. Um auch einmal zu sehen, inwieweit eine andere Kamera eine Rolle spielt, habe ich alle 129 Beamshots auch noch einmal mit einer Spiegelreflex-Kamera, einer Sony Alpha 300 wiederholt. Also insgesamt 258 Beamshots!

Anschließend wurde für jeden Pixel jedes einzelnen Beamshots die Intensität jedes einzelnen Farbkanals ermittelt und aus diesem eine Helligkeit berechnet. Dazu wurde folgende Formel angewendet:

(299 * Rot + 587 * Grün + 114 * Blau)/1000

Die Werte der einzelnen Farbkanäle und die Werte der berechneten Helligkeit wurden jeweils für den kompletten Beamshot aufsummiert. Die Summen der Farbkanäle werden in einer Grafik dargestellt und die Summe der Helligkeit anhand eines Vergleichswertes (zweithellste Stufe der SC51 = 140 Lumen) in Lumen umgerechnet und in einer Tabelle zusammengeführt.

Alle Beamshots wurden mit dem gleichen Abstand zur Wand gemacht. Es wurden frisch geladene Eneloops verwendet.

Motivation

Ich habe nie vor gehabt, hier ein Messsystem zu vorzustellen, welches mit kommerziellen Systemen konkurrieren kann. Ich will nicht ausschließen, dass das vielleicht mit meinem System geht, aber es war nicht von vornherein mein Anspruch.

Ich betrachte hier den typischen Flashaholic, also den Taschenlampenbesitzer, der seine Lampe nicht nur als reines Gebrauchswerkzeug betrachtet. Mein Verständnis einer solchen Person geht dahin, dass sie durchaus daran interessiert ist, wie hell ihre Taschenlampen im Vergleich zu anderen tatsächlich sind. Es ist mir absolut bewusst, dass meine Messmethode in der momentanen Ausbaustufe nicht in der Lage ist, eine Taschenlampe aufs Lumen genau zu messen!

Der wesentliche Grund dafür ist schlicht und einfach, dass ich keine Referenzlampe habe, mit der ich meine Methode abgleichen kann. Was ich aber ernsthaft glaube ist, dass meine Methode, abgeglichen mit einem bekannten Taschenlampenmodell, bei dem man relativ sicher ist, dass der angegebene Lumen-Wert einigermaßen stimmt, sehr gute Vergleichswerte liefert! Selbst wenn ich keine solche Taschenlampe finde, so kann ich doch verschiedene Lampen miteinander vergleichen und anhand der Unterschiede in der Helligkeit einschätzen.

Warum ich glaube, dass die Methode sehr gut funktioniert

Ich gehe davon aus, dass die Helligkeit einer Lampe die Summe der verschieden hell ausgeleuchteten Flächen eines Beamshots ist. Um also die Helligkeit einer Lampe zu bestimmen, ist es wichtig, die einzelnen, verschieden hell gefärbten Flächen möglichst exakt zu bestimmen und genau dies ist mit meiner Methode ziemlich gut möglich. Ich kann mir nicht vorstellen, wie dass mit einer einzelnen Fotodiode (und sei es eine BPW 21), ohne spezielle zusätzliche Mechanismen gehen soll. Sie kann vielleicht genauer die Farbanteile bestimmen, aber bestimmt nicht ohne weitere Maßnahmen exakt die verschieden hellen Flächen auszählen!

Ich denke nicht, dass man für meine Methode zwingend RAW-Aufnahmen benötigt. Viel entscheidender ist es vermutlich, dass die Summe der ähnlich hell beleuchteten Pixel in etwa stimmt.

Vergleichbarkeit

Ich denke mein Verfahren ist relativ leicht vergleichbar, auch wenn der Abstand der Lampen zur Wand von Shooting zu Shooting variiert, die Umgebungshelligkeit von Shooting zu Shooting differiert oder eine andere feste Zeit-/Blendenkombination verwendet wird. Und zwar genau dann, wenn eine der pro Shooting verwendeten Taschenlampen ein Referenzmodell ist, welches auch bei anderen Shootings verwendet worden ist.

Grafische Darstellung der Werte der Konica-Minolta A2

Ergebnisse

Ich habe mit Excel zwei Liniengrafiken angefertigt, die die aus den Beamshots berechneten einzelnen Farbkanäle optisch leicht vergleichbar machen.

Die nachfolgende Grafik zeigt die Farbkanäle der 129 Aufnahmen mit der Konica-Minolta. Beginnend mit der Fenix E01 bis hin zur Zebralight SC51 sieht man für jeden einzelnen Level jeweils die Werte für je 3 Aufnahmen. Man kann hier gut sehen, wie das ‚Weiß' der Lampen verschiedene Farbstiche besitzt.

Grafik mit den Werten der Konica-Minolta A2

Die nachfolgende Grafik zeigt die Farbkanäle der 129 Aufnahmen mit der Sony Alpha 300. Beginnend mit der Fenix E01 bis hin zur Zebralight SC51 sieht man für jeden einzelnen Level jeweils die Werte für je 3 Aufnahmen. Man kann hier gut sehen, wie das ‚Weiß' der Lampen verschiedene Farbstiche besitzt.

Grafische Darstellung der Werte der Sony Alpha 300

Grafik mit den Werten der Sony Alpha 300

Diese Tabelle enthält unter anderem nebeneinander die mit einem Referenzwert abgeglichenen Lumen-Werte.

Tabelle mit den Werten beider Kameras

Diese Tabelle enthält unter anderem nebeneinander die mit einem Referenzwert abgeglichenen Lumen-Werte. Tabelle mit den zusammengeführten Werten beider Kameras. Die erste Spalte gibt die vom Hersteller der entsprechenden Lampe, für die verschiedenen Level, angegebenen Lumen an. Die zweite Spalte den Name der Lampe. Die nächsten drei Spalten zeigen Werte auf Basis der Beamshots der Konica-Minolta A2. Die erste Spalte den hellsten Pixel des Beamshots, die zweite Spalte die berechneten Lumen, wenn man nur Pixel zählt die höher als 2 sind, die dritte Spalte die berechneten Lumen, wenn man nur Pixel zählt, die höher als 0.1 sind. Die nächsten und letzten zwei Spalten zeigen Werte auf Basis der Beamshots der Sony Alpha 300. Die erste Spalte den hellsten Pixel des Beamshots der Sony Alpha 300, die zweite Spalte die berechneten Lumen, wenn man nur Pixel zählt, die heller als 0.1 sind.

Lumen-Werte		Konica-Minolta A2 (Z 1/15 - B 11)			Sony Alpha 300 (Z 1/15 B 22)
Lumen (Hersteller)	Taschenlampe_Level_Aufnahme	Max. Helligkeit	Lumen (Pixel wird gezählt ab 2,0)	Lumen (Pixel wird gezählt ab 0,1)	Max. Helligkeit	Lumen (Pixel wird gezählt ab 0,1)
10,00	Fenix_E01_1_a	71	6,64	12,10	43	6,91
	Fenix_E01_1_b	72	6,66	12,28	41	6,95
	Fenix_E01_1_c	72	6,70	12,28	45	6,99
9,00	Fenix_L0D_1_a	73	8,06	14,50	17	2,76
	Fenix_L0D_1_b	74	8,08	14,46	15	2,83
	Fenix_L0D_1_c	72	9,51	15,80	21	2,88
25,00	Fenix_L0D_2_a	105	32,01	36,28	35	11,56
	Fenix_L0D_2_b	96	27,59	32,12	32	10,83
	Fenix_L0D_2_c	98	28,67	33,06	71	28,13
75,00	Fenix_L0D_3_a	182	86,61	89,52	136	83,54
	Fenix_L0D_3_b	183	86,92	89,79	133	80,22
	Fenix_L0D_3_c	182	86,67	89,57	131	77,73
12,00	Fenix_L1D_Q5_1_a	115	11,27	17,07	79	12,66
	Fenix_L1D_Q5_1_b	116	11,23	16,93	77	12,30
	Fenix_L1D_Q5_1_c	114	11,40	17,10	80	12,84
53,00	Fenix_L1D_Q5_2_a	228	54,09	57,45	183	53,87
	Fenix_L1D_Q5_2_b	228	54,75	58,12	182	53,07
	Fenix_L1D_Q5_2_c	228	54,50	57,78	182	52,45
106,00	Fenix_L1D_Q5_3_a	254	100,29	102,84	223	94,60
	Fenix_L1D_Q5_3_b	254	100,67	103,23	223	92,70
	Fenix_L1D_Q5_3_c	254	99,89	102,50	224	95,06
120,00	Fenix_L1D_Q5_4_a	255	112,86	115,18	230	110,03
	Fenix_L1D_Q5_4_b	255	113,40	115,67	231	112,84
	Fenix_L1D_Q5_4_c	255	112,31	114,60	231	111,79
9,00	Fenix_L1D_Rebel_80_1_a	105	9,94	16,28	70	10,82
	Fenix_L1D_Rebel_80_1_b	105	9,90	16,16	71	10,50
	Fenix_L1D_Rebel_80_1_c	105	9,79	15,93	72	11,14
40,00	Fenix_L1D_Rebel_80_2_a	213	42,64	45,84	164	41,40
	Fenix_L1D_Rebel_80_2_b	213	42,96	46,13	164	41,55
	Fenix_L1D_Rebel_80_2_c	214	42,90	46,04	167	43,20
80,00	Fenix_L1D_Rebel_80_3_a	248	76,39	78,39	209	73,71
	Fenix_L1D_Rebel_80_3_b	248	76,55	78,53	207	71,68
	Fenix_L1D_Rebel_80_3_c	247	76,73	78,72	212	75,58
90,00	Fenix_L1D_Rebel_80_4_a	247	75,69	77,66	215	79,40
	Fenix_L1D_Rebel_80_4_b	247	75,93	78,01	211	76,22
	Fenix_L1D_Rebel_80_4_c	247	76,12	78,07	215	80,31
11,00	Fenix_L2D_Rebel_100_1_a	103	9,44	15,81	72	11,36
	Fenix_L2D_Rebel_100_1_b	103	9,59	15,99	72	11,23
	Fenix_L2D_Rebel_100_1_c	102	9,46	15,80	74	11,65
50,00	Fenix_L2D_Rebel_100_2_a	223	49,98	52,88	176	50,10
	Fenix_L2D_Rebel_100_2_b	223	49,76	52,55	181	53,38
	Fenix_L2D_Rebel_100_2_c	223	49,99	52,88	179	52,31
100,00	Fenix_L2D_Rebel_100_3_a	253	92,37	94,05	224	95,52
	Fenix_L2D_Rebel_100_3_b	253	92,25	93,95	223	94,17
	Fenix_L2D_Rebel_100_3_c	253	91,61	93,41	222	92,97
175,00	Fenix_L2D_Rebel_100_4_a	255	139,54	140,39	243	140,65
	Fenix_L2D_Rebel_100_4_b	255	139,32	140,20	241	137,44
	Fenix_L2D_Rebel_100_4_c	255	140,08	140,85	242	141,21
10,00	Fenix_LD01_1_a	78	12,94	18,51	49	13,80
	Fenix_LD01_1_b	76	13,15	18,75	49	13,57
	Fenix_LD01_1_c	75	13,28	18,97	52	13,44
27,00	Fenix_LD01_2_a	128	33,80	38,19	91	33,73
	Fenix_LD01_2_b	128	33,87	38,17	87	32,98
	Fenix_LD01_2_c	128	33,93	38,27	86	32,31
80,00	Fenix_LD01_3_a	211	92,25	95,93	165	91,01
	Fenix_LD01_3_b	211	92,60	96,28	163	88,85
	Fenix_LD01_3_c	211	92,17	95,81	163	89,82
1,50	ITP_A3_EOS_Upgraded_1_a	76	1,15	6,73	34	0,51
	ITP_A3_EOS_Upgraded_1_b	78	1,15	6,70	34	0,46
	ITP_A3_EOS_Upgraded_1_c	78	1,13	6,51	34	0,47
18,00	ITP_A3_EOS_Upgraded_2_a	98	22,48	28,24	68	23,82
	ITP_A3_EOS_Upgraded_2_b	97	22,56	28,44	35	9,00
	ITP_A3_EOS_Upgraded_2_c	98	22,62	28,47	70	23,22
80,00	ITP_A3_EOS_Upgraded_3_a	198	85,18	87,10	149	83,10
	ITP_A3_EOS_Upgraded_3_b	198	84,82	86,85	147	80,91
	ITP_A3_EOS_Upgraded_3_c	197	84,29	86,31	147	80,74
	Liteflux_LF2XT_1_a	73	0,18	5,10	32	0,17
	Liteflux_LF2XT_1_b	72	0,17	5,01	32	0,17
	Liteflux_LF2XT_1_c	72	0,19	5,26	40	0,18
	Liteflux_LF2XT_2_a	187	65,93	68,71	138	62,33
	Liteflux_LF2XT_2_b	188	66,18	68,93	136	62,76
	Liteflux_LF2XT_2_c	198	73,61	75,86	134	61,12
	Liteflux_LF2XT_R2WH_1_a	75	0,18	5,07	29	0,18
	Liteflux_LF2XT_R2WH_1_b	75	0,19	5,21	31	0,18
	Liteflux_LF2XT_R2WH_1_c	75	0,19	5,16	30	0,17
	Liteflux_LF2XT_R2WH_2_a	198	74,15	76,61	153	76,58
	Liteflux_LF2XT_R2WH_2_b	199	74,89	77,46	148	72,53
	Liteflux_LF2XT_R2WH_2_c	199	74,28	76,83	154	76,65
	Liteflux_LF5XT_Q5_1_a	77	0,96	6,32	34	0,43
	Liteflux_LF5XT_Q5_1_b	78	1,00	6,44	37	0,42
	Liteflux_LF5XT_Q5_1_c	81	0,99	6,43	33	0,43
	Liteflux_LF5XT_Q5_2_a	248	99,35	102,39	211	108,09
	Liteflux_LF5XT_Q5_2_b	248	100,84	103,86	212	107,29
	Liteflux_LF5XT_Q5_2_c	248	100,66	103,77	212	108,26
	Liteflux_LF5XT_R2_1_a	72	1,33	6,75	35	0,58
	Liteflux_LF5XT_R2_1_b	73	1,32	6,52	34	0,58
	Liteflux_LF5XT_R2_1_c	76	1,31	6,50	33	0,57
	Liteflux_LF5XT_R2_2_a	251	102,32	105,46	220	111,00
	Liteflux_LF5XT_R2_2_b	252	103,47	106,78	217	106,81
	Liteflux_LF5XT_R2_2_c	252	104,12	107,26	219	110,30
	Photon_Proton_Pro_1_1_a	79	0,27	5,41	37	0,19
	Photon_Proton_Pro_1_1_b	79	0,27	5,31	46	0,20
	Photon_Proton_Pro_1_1_c	78	0,28	5,47	36	0,19
115,00	Photon_Proton_Pro_1_2_a	246	121,84	123,89	207	109,85
	Photon_Proton_Pro_1_2_b	246	121,76	123,80	207	109,87
	Photon_Proton_Pro_1_2_c	246	121,56	123,60	208	111,06
0,20	Quark_AA_1_a	74	0,30	5,42	35	0,21
	Quark_AA_1_b	77	0,29	5,35	35	0,21
	Quark_AA_1_c	76	0,28	5,24	35	0,21
4,00	Quark_AA_2_a9	78	3,22	8,71	70	4,72
	Quark_AA_2_b	77	3,26	8,94	71	4,68
	Quark_AA_2_c	78	3,26	8,99	69	4,69
22,00	Quark_AA_3_a	187	20,04	26,00	138	22,34
	Quark_AA_3_b	187	19,97	25,92	140	22,48
	Quark_AA_3_c	188	20,11	26,09	141	23,20
85,00	Quark_AA_4_a	255	82,15	84,16	237	85,72
	Quark_AA_4_b	255	82,04	84,11	235	83,87
	Quark_AA_4_c	255	81,73	83,75	234	83,28
109,00	Quark_AA_5_a	255	87,28	89,12	235	84,46
	Quark_AA_5_b	255	87,21	89,11	237	88,73
	Quark_AA_5_c	255	86,92	88,82	238	88,75
0,20	Zebralight_SC51_1_a	78	0,24	5,58	35	0,18
	Zebralight_SC51_1_b	79	0,23	5,38	36	0,18
	Zebralight_SC51_1_c	79	0,23	5,40	35	0,19
2,50	Zebralight_SC51_2_a	80	4,17	10,17	74	5,75
	Zebralight_SC51_2_b	80	4,14	10,01	68	5,88
	Zebralight_SC51_2_c	77	4,15	10,02	69	5,86
8,00	Zebralight_SC51_3_a	92	21,66	28,01	72	23,22
	Zebralight_SC51_3_b	93	21,77	27,94	73	22,00
	Zebralight_SC51_3_c	94	21,98	28,29	74	22,57
30,00	Zebralight_SC51_4_a	145	47,88	51,76	105	48,82
	Zebralight_SC51_4_b	146	48,22	51,95	108	49,26
	Zebralight_SC51_4_c	146	48,16	51,92	102	48,04
140,00	Zebralight_SC51_5_a	232	138,75	138,70	188	140,38
	Zebralight_SC51_5_b	232	140,00	140,00	187	140,00
	Zebralight_SC51_5_c	232	139,66	139,57	187	139,03
200,00	Zebralight_SC51_6_a	244	172,41	171,47	205	174,41
	Zebralight_SC51_6_b	244	172,68	171,75	202	167,82
	Zebralight_SC51_6_c	244	169,99	169,05	202	168,70

Tabelle mit den Werten der Low-Level

Ich habe zusätzlich noch einmal ein Shooting durchgeführt, in dem ich nur die Low-Level der Lampen mit einer weiter geöffneten Blende fotografiert habe. Das ermöglicht die geringen Helligkeiten der Low-Level besser auf den Dynamik-Bereich der Kamera anzupassen und so die Unterschiede besser heraus zu arbeiten. Hier habe ich die Helligkeit der Fenix E01 als Vergleichswert genommen und angenommen, dass sie eine Helligkeit von 7 Lumen besitzt.

Low-Werte (Z 1/15 B 3.5)
Taschenlampe	Max. Helligkeit	Lumen
Low_Fenix_E01_1_a	173	6,99
Low_Fenix_E01_1_b	175	7,00
Low_Fenix_E01_1_c	173	7,00
Low_Fenix_L0D_1_a	205	11,19
Low_Fenix_L0D_1_b	195	9,70
Low_Fenix_L0D_1_c	193	9,70
Low_Fenix_LD01_1_a	229	11,73
Low_Fenix_LD01_1_b	228	11,60
Low_Fenix_LD01_1_c	228	11,57
Low_ITP_A3_EOS_Upgraded_1_a	87	1,78
Low_ITP_A3_EOS_Upgraded_1_b	86	1,79
Low_ITP_A3_EOS_Upgraded_1_c	84	1,77
Low_Liteflux_LF2XT_1_a	78	0,10
Low_Liteflux_LF2XT_1_b	79	0,10
Low_Liteflux_LF2XT_1_c	80	0,10
Low_Liteflux_LF2XT_R2WH_1_a	78	0,18
Low_Liteflux_LF2XT_R2WH_1_b	78	0,18
Low_Liteflux_LF2XT_R2WH_1_c	78	0,18
Low_Liteflux_LF5XT_Q5_1_a	109	1,63
Low_Liteflux_LF5XT_Q5_1_b	108	1,64
Low_Liteflux_LF5XT_Q5_1_c	109	1,63
Low_Liteflux_LF5XT_R2_1_a	125	1,95
Low_Liteflux_LF5XT_R2_1_b	123	1,95
Low_Liteflux_LF5XT_R2_1_c	123	1,94
Low_Photon_Proton_Pro_1_a	79	0,30
Low_Photon_Proton_Pro_1_b	79	0,27
Low_Photon_Proton_Pro_1_c	79	0,30
Low_Quark_AA_1_a	80	0,27
Low_Quark_AA_1_b	76	0,28
Low_Quark_AA_1_c	79	0,28
Low_Zebralight_SC51_1_a	78	0,30
Low_Zebralight_SC51_1_b	78	0,33
Low_Zebralight_SC51_1_c	80	0,34

Anmerkungen

Anmerkungen

• Die Akkuspannung sinkt bei den Max-Leveln teilweise so schnell, dass schon allein darum keine gleichen Werte entstehen können.
  
  
• Bei der Konica-Minolta werden die Werte wesentlich besser, wenn man per ‚Kappfaktor' Pixel mit einer sehr geringe Helligkeit von der Helligkeit ausschließt. Ob das an stärkerem Rauschen liegt?
  
  
• Bei der Konica-Minolta musste ich einen Teil der Pixel wegfallen lassen, damit die unteren Levels in etwa hinkommen. Da wäre eine Interpretation dieses Verhaltens interessant?
  
  
• Zu beachten ist natürlich auch die Berechnungsformel. Einmal davon abgesehen, wie aufgrund des eingestellten Weißabgleichs die Farbverteilung der einzelnen Farbkanäle ausfällt, kann man mit der Formel noch einiges drehen!
  
  
• Ich werde jetzt erst einmal eine Zeit lang den Level 5 der Zebralight zu meinem Referenzwert machen.
  
  
• Speziell bei manchen Low-Leveln und vor allem dann, wenn die mit PWM gemacht wurden, sind die Lumen-Werte, die auf Basis der Beamshots der Sony Alpha 300 gemacht wurden, manchmal extrem abweichend. Da fehlt mir noch eine Erklärung.
  
  
• Darum werde ich beim nächsten Shooting ein anderes, lichtschwächeres, Objektiv verwenden und dadurch die Belichtungszeit noch weiter verlängern. Vielleicht hilft dass bei den PWM-Leveln?
  
  
• Andererseits stimmen die Werte der Sony Alpha auch dann sehr gut, wenn man alle Pixel zusammenzählt und nicht wie bei der Konica-Minolta A2, erst Werte mitzählt, die über einem bestimmten Schwellwert sind.
  
  
• Trotz der auf korrekte Erfassung der hellsten Spots der Lampen ausgerichteten Belichtung, decken sich interessanterweise bei den Beamshots der Sony Alpha 300 die Lumen-Werte der Quark AA und der Zebralight SC51 nahezu exakt mit denen der Hersteller.