Beiträge gettagt mit Rauschen

Rauschen im Bild

Das wohl häufigste Artefakt auf digital aufgenommenen Fotos ist das Bildrauschen. Man nennt diese Veränderungen Artefakte, weil sie nicht aus dem Originalbildinhalt kommen, sondern beim Prozess der Abbildung entstehen und das Original verfälschen.

Das Rauschen in digitalen Bildern sieht fast so aus wie das Korn bei den alten Filmen und genau wie dieses steigt es mit zunehmender Empfindlichkeit an. Wenn man es aber genau anschaut, stellt man fest, dass das digitale Bildrauschen doch eine andere Struktur hat als das Korn.

Das Rauschen kann man entweder bei der Aufnahme unterdrücken oder aber bei der Nachbearbeitung des Fotos verringern. Zunächst sollte man eine möglichst geringe ISO-Empfindlichkeit einstellen. Falls man eine Kamera hat, die eine Option zur Rauschreduzierung besitzt, sollte diese ebenfalls verwendet werden. Das offensichtlichte Rauschen ist ein spezifisches Muster des in der Kamera eingebauten Sensors. Da es immer wieder im gleichen Muster auftritt, kann der Prozessor diese Fehler leicht aus dem Bild heraus rechnen. Im Beispielbild ist das Rauschen besonders im dunklen Bereich der Tür zu sehen, weil es sich um ein HD-Foto handelt, das an dieser Stelle besonders wenig Licht gesehen hat.

Das Mondlicht

Der Mond reflektiert das Licht, das von der Sonne kommt, und zwar sehr, sehr schwach. Der helle Vollmond ist fast eine halbe Million Mal schwächer als unsere Sonne. Deshalb braucht man auch für Fotos im Mondlicht lange Verschlusszeiten bei weit offenen Blenden und empfinflicher Einstellung des Sensors – schließlich liegt die Helligkeit 19 Blendenschritte unter den Bedingungen des Tageslichts.

Einen ersten Test machen Sie am besten mit einer Minute, Blende f2.8 und einer ISO-Empfindlichkeit von 200 und schauen sich das Ergebnis auf dem Display der Kamera an.

Dermaßen lange Verschlusszeiten verführen dazu, eine höhere ISO-Zahl einzustellen, aber das würde das Rauschen merklich verstärken, so dass die längere Belichtung mit normaler Empfindlichkeit vorgezogen werden sollte. Ein Stativ braucht man sowieso für solche Aufnahmen, so dass das Verwackeln kein so großes Problem ist.

Solche Aufnahmen zeigen nur durch die fehlenden Schatten und vielleicht ein paar Sterne, dass sie nachts gemacht wurden. Deshalb sollte man durchaus ein bis zwei Blendenschritte zurück gehen, um in dem Foto auch unsere normale Sicht bei Mondlicht zu treffen. Dazu gehört auch eventuell eine Verringerung der Sättigung oder eine Erhöhung des Blauwerts, um das Bild authentischer zu gestalten.

Die Filmempfindlichkeit früher und heute

Die Filmempfindlichkeit wird als Zahl angegeben, wobei es drei verschiedene Systeme gibt. Wer vor der Zeit der Digitalkameras in Deutschland fotografierte, kennt noch die alte Bezeichnung 18 DIN für einen weniger empfindlichen und 24 DIN für einen empfindlicheren Film. In der Nomenklatur der amerikanischen ASA entspricht das 50 ASA bzw. 200 ASA. Bei den modernen Digitalkameras haben wir zwar keinen Film mehr, aber die Empfindlichkeit wird nach ISO für die beiden Beispielswerte als 50/18° ISO und 200/24° ISO angegeben.

Empfindlichkeit nach ASA, DIN und ISO

Empfindlichkeit nach ASA, DIN und ISO

Unsere Tabelle hilft, DIN- ASA- und ISO-Werte zu vergleichen. Eines haben alle drei Wertsysteme gemeinsam: Je empfindlicher der Film bzw. Chip auf Licht reagiert, umso höher ist der Zahlenwert.

Generell kann man bei größerer Empfindlichkeit mit kürzeren Belichtungszeiten arbeiten. Das erlaubt auch da noch Aufnahmen ohne Blitz, wo man mit einem normal- oder gar niedrig empfindlichen Film (bzw. Chip) nur noch die hellsten Stellen sehen würde. Allerdings haben hohe Empfindlichkeiten immer ein Problem. Beim echten Film war es die Körnigkeit der empfindlichen Filme, die man bei Vergrößerungen schon mit dem Auge sehen konnte. Bei den heutigen Sensorchips hat man einen ähnlichen Effekt durch das mit der Empfindlichkeit ansteigende Rauschen im Bild.

Typen von Bildsensoren

Foto: Sarah Cartwright
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Das Herzstück einer Digitalkamera ist ihr Bildsensor. Heute findet man auf dem Markt im wesentlichen zwei verschiedene Systeme. Da sind zum einem die CCD-Sensoren und zum anderen die CMOS-Sensoren, die sich immer stärker verbreiten. Beide Systeme haben ihre Berechtigung.

Der CCD-Sensor wandelt das einfallende Licht in eine elektrische Ladung um. Diese wird mit einer externen Elektronik erfasst und in ein Bild umgewandelt. Dieser Sensor liefert sehr gute Bilder, da bei seinem Betrieb wenig Wärme entsteht, die Rauschen verursachen könnte. In hochwertigen Kameras ist daher meist dieser Sensortyp verbaut.

Der CMOS-Sensor ist dagegen für kleine Kameras besonders gut geeignet. Er kann sehr kompakt hergestellt wer­den. Das Bild wird unmittelbar in elektrische Signale umgewandelt. Die Aufbereitung erfolgt direkt im Sensor, so dass das Bild gleich abgespeichert werden kann. Das erlaubt es, Bilder in schneller Folge aufzunehmen. Der geringe Stromverbrauch des CMOS-Sensors sorgt außerdem für eine lange Lebensdauer der Batterie. Wo viel Licht ist, gibt es natürlich auch Schatten. Trotz des geringen Stromverbrauchs erwärmt sich der Sensor. Die Wärme verursacht Bildrauschen, das aufwendig heraus gerechnet werden muss. Ein weiteres Manko ist die geringe Lichtempfindlichkeit. Seine Stärken kann der CMOS-Sensor daher nur bei Tageslichtlicht optimal ausspielen, während er für Dämmerungs- und Nachtaufnahmen nur bedingt geeignet ist.

Vor- und Nachteile digitaler Spiegelreflexkameras – Teil 2

Foto: ColinD40
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Nachdem wir im letzten Artikel die Vorteile digitaler Spiegelreflexkameras beleuchtet haben, wenden wir uns nun den Kehrseiten zu. Nachteilig sind hauptsächlich Größe und Gewicht. Während Kompaktkameras in nahezu jede Tasche passen, lassen sich Spiegelreflexkameras nicht so gut transportieren. Wenn man den Vorteil der wechselbaren Objektive nutzen will, gehören diese natürlich auch ins Gepäck, so dass schnell eine eigene Tasche für die Fotoausrüstung nötig wird. Außerdem ist beim Wechseln des Objektivs etwas Vorsicht geboten. Es kann leicht passieren, dass Staub in das Innere der Kamera gelangt. Wenn sich dieser in der Optik ablagert, leidet die Bildqualität.

Im Gegensatz zu Kompaktkameras bieten nur wenige DSLR eine Bildvorschau auf dem Monitor auf der Kamerarückseite. Stattdessen müssen Sie die Kamera direkt vor’s Auge halten. Dies hat hauptsächlich technische Gründe, weil der Spiegel bei diesen Kameras im optischen Weg zum Bildsensor liegt. Das Display dient nur zur Anzeige bereits aufgenommener Fotos sowie für das Menü mit den Einstellungen. Dies ist allerdings kein großer Nachteil, denn im optischen Sucher lässt sich das Motiv besser beurteilen und auch die Schärfentiefe prüfen.

Vor- und Nachteile digitaler Spiegelreflexkameras – Teil 1

Foto: fRandi-Shooters
Lizenz: CreativeCommons Attribution 2.0 Generic

Digitale Spiegelreflexkameras (DSLR) bieten viele Vorteile. Diese spielen sie insbesondere dann aus, wenn es darum geht, unter schwierigen Bedingungen großartige Bilder zu zaubern oder besondere Effekte zu erzielen. Wenn Sie allerdings nur ab und zu ein paar Schnappschüsse machen wollen, sind DSLR weniger geeignet. In diesem und dem folgenden Artikel wollen wir die Vor- und Nachteile dieses Kameratyps näher beleuchten.

Beginnen wir mit den Vorteilen. Da wäre zunächst die gegenüber Kompaktkameras besserer Bildqualität. Dies liegt daran, dass digitale Spiegelreflexkameras einen viel größeren Bildsensor besitzen und damit weniger anfällig für Bildrauschen sind. Der größere Sensor besitzt auch eine höhere Empfindlichkeit. Dies erlaubt eine geringere Schärfentiefe, was bei der Bildgestaltung (z.B. bei Porträtfotos) oft nützlich ist. Außerdem sind bei DSLR die Objektive wechselbar. Dadurch kann sich der Fotograf optimal auf verschiedene Aufnahmesituationen einstellen.

Ein weiterer Vorteil ist die große Vielfalt an Einstellungsmöglichkeiten. Grundsätzlich sind moderne Spiegelreflexkameras durch Autofokus und weitere Automatikfunktionen ebenso einfach wie Kompaktkameras zu bedienen. Wenn Sie jedoch stärker Einfluss nehmen wollen oder bestimmte Effekte erreichen möchten, ist es notwendig, gezielt z.B. Blende, Belichtungszeit und Lichtempfindlichkeit zu steuern.

Kompaktkameras speichern die Bilddateien immer komprimiert, um Platz zu sparen. Dabei gehen allerdings Bildinformationen verloren. Daher beherrschen fast alle Spiegelreflexkameras auch das Rohdatenformat (englisch „RAW“). Hier werden die Bilder so gespeichert, wie sie der Bildsensor aufgenommen hat. Da hierbei keine Verluste auftreten, können die Bilder später besser am Computer nachbearbeitet werden.

Grundlagen: Die Lichtempfindlichkeit

Foto: Daan
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Ein wichtiger Aspekt der klassischen, filmbasierten Fotografie ist die Lichtempfindlichkeit des Films. Sie beeinflusst sowohl den Schwärzungsgrad als auch die Farbdichte und kann damit das Bildergebnis deutlich verändern. Für optimale Resultate ist es daher empfehlenswert, über eine Auswahl von Filmen mit unterschiedlichen Empfindlichkeitsstufen zu verfügen.

Die Lichtempfindlichkeit eines Aufnahmemediums (Film oder Sensor) wird gemäß der internationalen Norm ISO 5800 angegeben. Für Aufnahmen bei Sonnenschein oder in Standardsituationen genügt ein ISO 100- bzw. ISO 200-Film. Für Aufnahmen mit wenig Licht sind Filme mit ISO 400 bzw. ISO 800 notwendig. Es gibt auch Filme mit einer noch höheren Empfindlichkeit, die beispielsweise in der Hochgeschwindigkeitsfotografie eingesetzt werden.

Bei zahlreichen Digitalkameras ist es möglich, die Lichtempfindlichkeit in vergleichbaren Stufen einzustellen. Aus diesem Grund werden auch bei Digitalkameras ISO-Werte verwendet. Ein Beispiel: Sie möchten mehr Licht auf den Bildsensor auftreffen lassen. Allerdings können Sie weder die Belichtungszeit verlängern noch die Blende weiter öffnen. In diesem Fall haben Sie die Möglichkeit, per Knopfdruck die Lichtempfindlichkeit Ihrer Kamera zu erhöhen. Natürlich hat auch diese Medaille eine Kehrseite: Je höher Sie die Empfindlichkeit einstellen, desto eher kommt es zum Bildrauschen.

Der Bildsensor – „berauschende“ Qualität?

Foto: William Murphy
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Die Bildqualität Ihrer Aufnahme steht und fällt mit dem Bildsensor der Kamera. Hier kann man beim Kauf viel richtig machen. Grundsätzlich lässt sich sagen,dass ein großer Sensor im ur­sprüng­lich­en Klein­bild­format bessere Ergebnisse liefert als einer kleinerer, wie er in Kompakt­ka­me­ras an­zu­tref­fen ist – bei gleicher Bildpunktzahl versteht sich. Im Fotogeschäft oder Elektronikmarkt Ihres Ver­trau­ens finden Sie jedoch meist Kameras mit Bildsensoren, die deutlich kleiner als das Ideal sind. Gäng­ige Formate bei DSLR´s sind 18 mm x 13,5 mm (4/3 Zoll) und 8,8 mm x 6,6 mm (2/3 Zoll). Bei den Kom­pakt­kameras finden Sie hauptsächlich Bildaufnehmer in der Größe 5,4 mm x 4 mm und 5,7 mm x 4,3 mm.

Es stellt sich natürlich die Frage, warum große Sensoren bessere Bilder liefern sollen. Die Antwort ist verblüffend ein­fach. Der Sensor braucht Strom – und der wird in Wärme umgewandelt. Je mehr Bild­punk­te auf dem Sensorchip sind, desto mehr Wärme entsteht. Das wiederum führt zum Rau­schen. Das Bild erscheint unscharf und vergrieselt. Bei einem großen Sensor ist der Abstand zwischen den Pixeln größer. Dadurch kann die Wärme besser abgeführt werden. Er bleibt kühler und die Bilder sehen gestochen scharf aus.

Bei hochwertigen Kompaktkameras kommen zwar kleinere Sensoren zum Einsatz. Die Software der Kamera bearbeitet die Bilder aber so, dass das Rauschen weitgehend unterdrückt wird.