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04.

Januar

2010

Bildrauschen vermeiden

Vielleicht gab es ja zu Weihnachten eine neue Digitalkamera unter dem Weihnachtsbaum zu finden? Vielleicht eine kleine, handliche »Schnappschusskamera« oder eine digitale Spiegelreflexkamera? Vielleicht ist es auch das Zweit- oder Drittgerät?

Oder Google hat bei den Suchbegriffen »Bildrauschen«, »Digitalkamera« und »ISO-Wert« auf diese Seite geführt. Wie auch immer, hier nun ein paar Zeilen von mir zu diesem Thema.

Zunächst einmal was Bildrauschen ist und wie es ensteht. Möglichst einfach und verständlich formuliert. Profis mögen mir daher meine Ausführungen verzeihen.

Selbstversuch mit dem menschlichen Auge

Stellt euch vor ihr schließt eure Augen und setzt euch noch eine Augenbinde auf. Eigentlich sollte nun doch alles rabenschwarz sein? Macht selbst den Test: Augen mit den Händen zuhalten und die Augenlider geschlossen halten.

Je länger man sich konzentriert, desto eher sind irgendwelche »Flecken«, »Sternchen« oder ganze Felder zu sehen. Insbesondere dann, wenn man gerade in einen hellen Monitor oder in ein Licht (beispielsweise einen Blitz) geblickt hat. Manche Kinder formulieren dann, sie könnten »Ufos fliegen sehen«.

Die Kamera »sieht« Licht wo keines ist

So ähnlich geht es auch der Digitalkamera. Sie »sieht« auch bei vermeindlich völliger Dunkelheit Flecken, Sternchen und dies in der Regel als kleine Farbpunkte. Dies hängt mit der Elektronik in der Kamera zusammen, welche sozusagen permanent solche Flecken »sehen« kann.

Je länger man die Kamera belichten lässt oder je empfindlicher man die Kamera einstellt, desto mehr solche »bunte Bildpunkte« werden vom Sensor in den Speicher übertragen. Dabei handelt es sich nicht um Pixelfehler (welches einfach permanent falsche Farben in einem einzelnen Pixel wären), sondern um Spannungen, welche dem CCD-Sensor (dem »Auge« in der Kamera) vorgaukeln, er würde gerade belichtet werden.

Normalerweise nimmt der CCD-Sensor Licht wahr und wandelt es in Daten um. Da er aufgrund von Spannungen, welche beim CCD-Sensor immer vorhanden sind »glaubt« Licht wahrnehmen zu können, speichert er diese Informationen mit ab. Bei Bildern bei Tageslicht oder in sehr hellen Räumen fällt dies so gut wie gar nicht auf, schließlich ist tatsächlich so viel Licht vorhanden, dass der Sensor auch wirklich etwas abbekommt.

Auge und Kamera kommen zusammen

Damit man sich diese Theorie besser vorstellen kann, habe ich eine Bilderserie mit unterschiedlichen Einstellungen an meiner Digitalkamera gemacht. Die Bilder wurden allesamt bei einer Beleuchtung mit einer 60-Watt-Birne in einem Hausflur aufgenommen. Die Lampe befindet sich dabei hinter dem Motorradlenker, welchen ich aus einem größeren Bild herausgeschnitten habe. Die Bilder sind gänzlich unbearbeitet, lediglich der Bildbereich wurde ausgeschnitten.

Jedes Bild ist auch in einer größeren Version vorhanden. Einfach anklicken um die große Version zu erhalten (dort dann in Originalgröße und mit noch deutlicherem Rauschen).

Über den Bildern gebe ich jeweils den verwendeten ISO-Wert an. Die übrigen Einstellungen wie Blende und Belichtungszeit habe ich der Automatik der Kamera überlassen.

ISO-Empfindlichkeit: 1600
Ein deutlich sichtbares Rauschen im Bereich wo normalerweise ein mattes Schwarz vorherrschen sollte.

Bildrauschen mit ISO 1600

ISO-Empfindlichkeit: 800
Das Rauschen ist geringer, jedoch noch immer deutlich zu erkennen.

Bildrauschen mit ISO 800

ISO-Empfindlichkeit: 400
Im Vergleich zum ersten Bild liegen Welten zwischen dem noch immer vorhandenen Rauschen und den großen Farbblöcken beim ISO-Wert von 1800.

Bildrauschen mit ISO 400

ISO-Empfindlichkeit: 200
Wechselt man zwischen dem 400er und 200er Bild in seiner großen Variante hin und her (beispielsweise mittels Tabs im Browser), wird die weiterhin feiner werdende Struktur deutlich.

Bildrauschen mit ISO 200

ISO-Empfindlichkeit: 100
Der kleinste ISO_Wert, welchen ich bei meiner Kamera auswählen kann. Wiederum eine geringfügige Verbesserung zum Bild mit ISO-Wert 200. Vergleicht man das Bild mit dem ersten mit der Einstellung 1800, genügt eigentlich schon die verkleinerte Variante um den Qualitätsunterschied sehen zu können.

Bildrauschen mit ISO 100

Bei Tageslicht beziehungsweise einer besseren Ausleuchtung wäre das Rauschen noch geringer. Die Ursache für das noch immer vorhandene Rauschen ist die relativ lange Belichtungszeit, welche einen weiteren Faktor beim Entstehen von Bildrauschen darstellt.

Hätte ich die Bilder nicht mit einem Stativ aufgenommen, wären sie allesamt »verwackelt« gewesen.

Rauschen mittels Einstellungen vermeiden

Das ich zu jedem Bild den ISO-Wert angegeben habe ist natürlich kein Zufall. Der ISO-Wert gibt einfach gesagt die (Licht)Empfindlichkeit an. Je größer die Zahl, desto lichtempfindlicher ist die Kamera. Dieser Wert stammt noch vom analogen Filmmaterial, welches dementsprechend kürzer belichtet werden konnte.

Bei der modernen Digitalkamera ist das Prinzip identisch: Eine höhere Lichtempfindlichkeit sorgt für kürzere Belichtungszeiten. Beworben wird dies in Anzeigen und den Bedienungsanleitungen damit, dass bei »wenig Licht Bilder ohne Blitz gemacht werden können«.

Das daraus das unschöne Bildrauschen resultiert, wird häufig verschwiegen. Für Bilder auf dem Mobiltelefon oder im Kameradisplay spielt es auch erst einmal kleine Rolle. Will man das Bild dann als Abzug an die Wand hängen oder im Internet in einem größeren Format veröffentlichen, fällt die schlechte Qualität dann jedoch plötzlich auf.

Wie lautet nun die optimale Einstellung für jede Kamera auf dieser Welt? Den Königsweg gibt es nicht. Schließlich fotografiert jeder unterschiedliche Objekte bei unterschiedlichen Lichtverhältnissen.

»Versuch macht klug« bewahrheitet sich auch in diesem Fall. Einfach ein paar Testaufnahmen mit unterschiedlichen ISO-Werten erstellen und daheim am PC überprüfen. Die kleinen Displays der Digitalkameras lassen keine wirklich aussagekräftige Bewertung der Aufnahmen zu.

Insbesondere bei starker Vergrößerung beziehungsweise Darstellung in »1:1« am Bildschirm lassen einen Rückschluss zu wie du mit deiner Kamera am Besten zufriedenstellende Ergebnisse erzielst.

Grundsätzlich kann man nur eins sagen: Die am wenigsten verrauschten und somit besten Ergebnisse sind in der Regel mit einer fest auf den geringsten Wert eignstellten ISO-Zahl zu erreichen.

Zusammenfassung was zu vermeiden ist

Kurz zusammengefasst welche Faktoren das Bildrauschen begünstigen (die Reihenfolge entspricht keiner Wertung welcher Faktor welche Gewichtung hat):

  • Hoher ISO-Wert (hohe Lichtempfindlichkeit)
  • Lange Belichtungsdauer (viele Informationen werden gesammelt)
  • Bei Vergrößerungen von Bildausschnitten (das Rauschen wird detailierter sichtbar)
  • Schlechte Qualität der Kamera (beispielsweise die günstigen »Mobiltelefonkameras«)

Diese Liste ist natürlich nicht vollständig. Es gibt auch noch andere Faktoren, beispielsweise neigen warme Kameras beziehungsweise CCD-Sensoren eher zum Bildrauschen. Aber auf alle möglichen Ursachen einzugehen würde hier den Rahmen sprengen und zu sehr in die Tiefe gehen.

In Fotografie-Foren sowie Fachbüchern finden sich tiefergehende Informationen zu diesen Aspekten und natürlich auch weitere Tipps rund ums Thema der (digtalen) Fotografie.

Löst ein Blitz alle Probleme?

Wenn man sich die Angaben oben durch den Kopf gehen lässt könnte man zum Schluss kommen, dass ein hoher ISO-Wert in Kombination mit dem in der Kamera integrierten Blitz eigentlich das Bildrauschen vermeiden lassen könnte.

Der Gedankengang ist nicht gänzlich verkehrt, jedoch sollte man den ISO-Wert von 400 nur dann überschreiten, wenn es gar nicht anders geht. Denn selbst bei sehr hellem Tageslicht sind bei den aktuell auf dem Markt befindlichen Kompakt und günstigeren Spiegelreflexkameras CCD-Sensoren verbaut, bei denen weiterhin ein Bildrauschen bei maximalen ISO-Werten zu erkennen ist.

ISO-Empfindlichkeit: 1600 und kameraeigenem Blitz

Bildrauschen mit ISO 1600 und Blitz

Auch hier ist ein Bildrauschen zu erkennen. Zwar nicht so stark wie auf den Bildern ohne Blitz, aber es ist noch immer vorhanden. Die »kleine Version« des Bildes sieht dabei gar nicht mal so schlecht aus, die Version in Originalgröße (einfach auf das Bild klicken) zeigt jedoch, dass auch hier ein Rauschen vorhanden ist.

X_FISH


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