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Bildrauschen

Bildrauschen entfernen und verstehen

Digitales Bildrauschen stellt trotz aller Vorzüge moderner Technik für viele Fotografen immer noch eine Achillesferse dar. Die Bilder werden unscharf Vor allem Neulinge auf dem Terrain der Fotografie begegnen dem Phänomen sehr schnell und wissen damit nicht umzugehen. Der folgende Text klärt über die Hintergründe des Bildrauschens auf und liefert Tipps für rauschärmere Fotos.

Bildrauschen einfach erklärt

Um Bildrauschen vermeiden bzw. entfernen zu können, muss man zunächst verstehen, was es mit dem Rauschen überhaupt auf sich hat. Bevor wir in die Details einsteigen, folgt daher erst einmal eine vereinfachte Erklärung.

Bildrauschen äußert sich durch Störungen im Bild. Manche Pixel weichen in Farbe (Chrominanz) oder Helligkeit (Luminanz) von den eigentlich korrekten Werten ab. Je stärker die Abweichung und desto mehr Pixel die Abweichung zeigen, desto stärker äußert sich der Effekt als sichtbares Bildrauschen und das Bild wirkt unscharf, so wie im nachfolgenden Foto zu sehen (klicken für größere Darstellung).

Beispiel für Bildrauschen
Beispiel für Bildrauschen

Das Bildrauschen nimmt zu, je höher der ISO Wert an deiner Kamera eingestellt ist. Wenn möglich, versuche also immer mit einer möglichst niedrigen ISO Zahl zu fotografieren. Nun ist es aber nicht immer möglich mit ISO 100 zu fotografieren – manchmal muss es ISO 1.600 oder mehr sein. Lies hierzu gerne auch noch mal den Artikel zum Belichtungsdreieck, um den Zusammenhang zwischen Blende, Belichtungszeit und ISO zu verstehen.

Was ist Bildrauschen?

Bildrauschen kommt zunächst – wie bereits erwähnt – in zwei Varianten vor: Luminanz und Chrominanz – oder Helligkeits- und Farbrauschen. Farbfehler beseitigen Kameras und Bearbeitungsprogramme in der Regel recht gut, sodass oft nur das körnige Luminanzmuster in Bildern zu sehen ist.

Im Grunde rauscht jeder Kameratyp, nur die Intensität variiert abhängig von der Sensorklasse und Generation. Prinzipiell sind die Artefakte den vorherrschenden Lichtverhältnissen geschuldet. Bei Lichtmangel durch dunkle Umgebung oder kurzen Verschlusszeiten können Fotografen den ISO-Wert zur Kompensation anheben. Allerdings geht dies auf Kosten der Bildqualität. Dunkelheit erzeugt also zunehmend Bildfehler. Daher prägen vor allem Modelle mit kleinen, rauschanfälligen Sensoren den Begriff der „Schönwetterkamera“. Nur bei sehr gutem Tageslicht liefern diese weitestgehend saubere Bilder. Essenziell dafür bleibt aber ebenso die persönliche Wahrnehmungsschwelle.

Bei Vollformat-Kameras kannst du den ISO-Wert tendenziell weiter nach oben verschieben als bei Crop-Kameras, ehe du das Bildrauschen als störend empfindest. Auch sind die Sensoren heute noch viel leistungsfähiger also noch vor ein paar Jahren und haben die ISO-Grenze nach oben geschoben.

Welcher ISO-Wert allerdings maximal genutzt werden sollte, lässt sich pauschal nicht beantworten. Das ist von Kameramodell zu Kameramodell unterschiedlich und hängt auch von der Wahl des Motivs ab.

Bei der Tierfotografie wirst du bspw. oftmals das Bild zuschneiden, um das Objekt prominenter im Bild zu platzieren. Durch die Wahl des Ausschnittes aber wird auch das Bildrauschen optisch verstärkt.

Wie entsteht Bildrauschen?

Zu analogen Zeiten der Fotografie repräsentierte ISO (International Organization for Standardization) die Lichtempfindlichkeit des Filmes.

ISO Wert Film
Film mit ISO 135 und 36 Bildern

Heute ist ISO kameraübergreifend aber nicht als einheitlicher Wert für das Bildrauschen zu verstehen – und steht trotzdem damit in Zusammenhang.

Technisch bezeichnet ISO die Sensitivität des Sensors, um auftreffendes Licht in digitale Bildinformationen umzuwandeln. Die einkommenden Signale lassen sich durch Anheben der ISO-Zahl verstärken. Allerdings treten dann Grundrauschen und Farbfehler immer deutlicher zum Vorschein.

Ein Smartphone oder eine günstige Superzoom-Kamera können bereits auf dem Grundwert ISO 100 ein sichtbares Rauschmuster in der Vollansicht aufweisen. Produkte mit größeren Sensoren bei gleicher Pixelanzahl drängen diese digitalen Fehler immer weiter zurück.

Smartphone Fotografie

So wirkt ISO 800 auf Micro Four Thirds (MFT) vom Rauschanteil ungefähr wie ISO 3200 auf den vierfach größeren Vollformatsensoren. Eine Bridge-Kamera mit sehr kleinem 1/2,3-Zoll-Sensor besitzt hingegen schon auf ISO 100 ungefähr den Rauschanteil von ISO 800 einer MFT-Kamera.

Warum ist das so? Die Kameras verfügen in der Regel über mindestens 16 Megapixel an Auflösung. Doch um diese Auflösung auf einem kleineren Sensor unterzubringen, schrumpfen Hersteller dessen Fotodioden.

Auch wenn die gesamte Lichtausbeute am Sensor immer gleich bleibt, erhalten die individuellen Pixel aufgrund der reduzierten Fläche weniger Licht. Dies macht sie anfälliger für Fehler. Gleichzeitig stören sich die nun enger benachbarten Elemente elektronisch gegenseitig und verschlechtern dadurch zusätzlich die Signalqualität.

Bei größeren Sensoren haben Pixel im übertragenen Sinne mehr Freiraum zum Atmen, liefern eine höhere Farbgenauigkeit ab und lassen das Rauschen zunehmend zurücktreten.

Digitales Rauschen gezielt eindämmen

Rauschen ist zwar ein natürliches Nebenprodukt der digitalen Fotografie, aber dennoch in vielen Fällen gezielt kontrollierbar. Bei der extrem hohen Anzahl an Kameras, Sensorgrößen und natürlich integrierter Software lassen sich nur schwer allgemeine Urteile über ein Kamerasystem fällen.

Wahr bleibt aber: Je größer der Sensor bei gleich bleibender Pixelanzahl ist, desto weniger Bildrauschen entsteht auf den Aufnahmen. Zusätzlich besitzt auch der technische Entwicklungsstand der Sensortechnologie einen gewissen Einfluss.

An dieser Stelle hilft nur gezieltes Austesten der von dir eingesetzten Kamera. Mache Probeaufnahmen in unterschiedlichen Situationen mit unterschidlichen ISO-Werten und entscheide für dich, welcher ISO-Wert an deiner Kamera maximal noch in Ordnung ist.

Interne Rauschreduzierung und ISO nach Motiv anpassen

Jeder Hersteller bietet unterschiedliche Methoden zur Rauschreduzierung an. Eine vorzeitige Anpassung dieses Software-Eingriffes ist hilfreich, kann aber zu Detailverlusten führen – bessere Ergebnisse erzielt oft die direkte Bearbeitung in RAW. Häufig werden Bildinhalte auf dem PC in einer Ansicht von 100 % inspiziert, um Qualitätsmerkmale und Bildfehler genau auszumachen. Zudem hängt es vom Motiv ab, wie stark dieser Eingriff noch akzeptable Resultate erzeugt.
Landschaftsaufnahmen mit fernen Grasfeldern und Baumkronen offenbaren eine enorme Vielfalt an sehr feinen Details. An diesen kritischen Stellen fällt Betrachtern sehr rasch auf, wenn nachträglich Software-Tricks das Bild glatt bügeln. In der Regel sind für diese Art von Motiven hohe ISO-Werte eher nicht zu empfehlen.

Ein Stativ erlaubt bei Lichtmangel die Nutzung der niedrigsten ISO-Einstellung. So lange das Motiv statisch bleibt, liefern Kameras selbst mit kleineren Sensoren recht klare Bilder ab. Bei Motiven ohne starke Feinzeichnung ist eine stärkere Reduktion durchaus tolerierbar.

Eine einfache Regel besagt: Schieße immer in der niedrigst möglichen ISO-Einstellung. Die praktikable Grenze dafür definiert sich durch die benötigte Belichtungszeit. Fällt diese äußerst gering aus, sind trotzdem dank effizienter Stabilisatoren in einigen Objektiven oder Kameras selbst bei bescheidenen Lichtbedingungen rauschfreie Bilder realisierbar – solange es sich um ruhige Szenen handelt.

Nahaufnahme einer Kamera bei der der ISO-Wert eingestellt wird.
ISO-Einstellung einer Kamera

Bildfehler herunterskalieren

Viele Kameras bieten eine deutlich höhere Auflösung an als übliche Full-HD- und 4K-Bildschirme. Als Konsequenz führt dies zu einer starken Vergrößerung, bis jeder Pixel des Bildes tatsächlich einem Bildpunkt des Monitors entspricht. Die Gesamtansicht der Fotografie bleibt hingegen mitsamt allen optischen Makeln deutlich herunterskaliert.

Daher zeigt sich dort Bildrauschen nur in stark erhöhten ISO-Einstellungen. An diesem Punkt muss der Anwender vor der Aufnahme eine Entscheidung treffen: Stehen hochauflösende Bildschirmpräsentationen sowie große Ausdrucke im Vordergrund oder soll das finale Werk primär in kleineren Formaten daherkommen?

Bilder auf Postkartengröße und für das Smartphone in Social Networks verbergen aufgrund der reduzierten Nutzfläche Bildrauschen effektiv. Wer also mit kleinen, digitalen Abzügen arbeitet, hat tendenziell weniger Probleme mit sichtbaren Artefakten.

Viele angehende Fotografen stoßen im praktischen Betrieb schnell auf diese Eigenart. Auf dem kompakten Kameradisplay sieht alles in Ordnung aus und erst bei späterer Besichtigung am großen Monitor fallen plötzlich störende Muster und Farbverfälschungen auf.

High Dynamic Range nutzen

Szenen mit hohem Kontrast lassen sich oft mit einer einzigen Aufnahme kaum adäquat einfangen. Entweder ist der helle Tonwertbereich ausgebrannt oder die übrigen Bereiche wirken beinahe schwarz.

An dieser Stelle hilft alternativ neben einem Blitz eine Belichtungsreihe als Grundlage für ein HDR. Die Kombination aus verschiedenen Helligkeiten zur Erhöhung des Dynamikumfanges führt zu einem sehr ausgeglichenen, rauscharmen Ergebnis.

Schattenbereiche, die meist mehr Bildfehler besitzen, wirken genauso wie Mitteltöne völlig ausgeglichen, gut sichtbar und zudem technisch sehr sauber. HDR-Funktionen hat nahezu jede moderne Kamera. Primär kommt sie aber nur für Landschaften in Windstille und ruhende Motive zum Einsatz.

Lichtverhältnisse richtig beurteilen

Besonders in erhöhten ISO-Zonen nimmt das Rauschen in dunklen Tonwerten massiv zu. Auffällig ist dies, wenn zusätzlich eine Aufhellung der Schatten hinzukommt – dies verstärkt dann auch das Bildrauschen.

Das Aufhellen ist zwar nützlich, um auch ohne HDR dunkle Stellen für den Betrachter sichtbar zu machen., bei schwachem Kunstlicht oder Nachteinsätzen führt diese Nachbesserung aber zu falschen Belichtungseindrücken, da dort besonders viele dunkle Bildanteile vorhanden sind.

Schnell unterbelichten Anfänger deswegen ihre Motive auf erhöhtem ISO und erhalten dadurch ein desaströses Ergebnis. Vor allem in für den verwendeten Sensor kritischen ISO-Bereichen sollten dunkle Elemente einfach dunkel bleiben. Dunkelheit verzeiht Fehler!

RAW-Fotografen dürfen ihr Ziel außerdem etwas heller als geplant aufnehmen. Durch das zusätzliche Licht nimmt das Rauschen allgemein etwas ab und das Bildmaterial lässt sich nachträglich per Software auf die gewünschte Helligkeit zurücksetzen. Im komprimierten JPG-Format sind diese Tonwerte abgerissen und nicht wiederherstellbar. Dies erfordert allerdings Erfahrung mit dem eingesetzten Kamerasystem. Nicht jeder Sensor verhält sich auf diesem Gebiet identisch.

Scharfe und lichtstarke Objektive verwenden

Eine große Offenblende bietet dem Fotografen die Möglichkeit, mehr Licht in das Objektiv einzulassen. Bilder fallen dadurch deutlich heller aus und der ISO-Wert tangiert für handgehaltene Arbeiten nicht so schnell die individuelle Schmerzgrenze. Prinzipiell hilft bei Lichtmangel immer eine maximal geöffnete Blende – sofern die Schärfentiefe noch für das Motiv angemessen wirkt.

Bei Zoomobjektiven liegen diese oft ungefähr in dem Bereich von f/3.5-6.3 und bieten unter diesem Aspekt nicht allzu viel Potenzial an. Festbrennweiten gewähren hingegen mit f/1.8 oder niedrigeren Zahlen deutlich mehr Einsatzmöglichkeiten in dunkler Umgebung.
Die Abbildungsleistung trägt ebenfalls indirekt zur Rauschausbeute bei. Viele Bilder erfahren durch die kamerainterne Software eine nachträgliche Schärfung. Einige Hersteller bearbeiten ihre Bilder exzessiv und machen so störendes Korn im Bild unnötig frühzeitig sichtbar.

Interessant sind hier Optiken mit einer sehr hohen Auflösung. Sie benötigen selbst unbearbeitet kaum zusätzliche Schärfe und überzeugen mit einer klaren Abbildung feiner Details und attraktiven Kontrasten. Dadurch lassen sich auch auf höheren ISO-Werten detaillierte Bilder erzeugen, ohne dass ungewollte Artefakte eine zu dominante Note erhalten.

Das Multishot-Verfahren

Das Verrechnen mehrerer Bilder mit identischem Inhalt siebt nach und nach das Rauschen aus. Grund dafür ist der zufällige Charakter der Artefakte. Sie treten bei allen Aufnahmen niemals an der gleichen Position auf.

Dadurch gelingt es beim Verrechnen ansonsten absolut gleicher Bilder, das Rauschen quasi bis zur Unkenntlichkeit zu verdünnen. Einige Systeme bieten dafür integrierte Funktionen an. Ansonsten besteht noch die Möglichkeit, JPGs oder RAWs diesem Verfahren in professioneller Bildbearbeitungssoftware wie Photoshop zu unterziehen.

Eine Aufnahme mit ISO 1600 wirkt nach der Verrechnung von nur vier Aufnahmen vom Rauschniveau wie ISO 400. Verdoppelt sich die Bildanzahl, halbiert sich der Rauschanteil. Motive mit Bewegung lassen sich nach diesem Prinzip aber nicht umsetzen.

Hitze vermeiden

Ein warmer Sensor neigt zur Ausbildung zusätzlicher Artefakte. Das Rauschen nimmt zu und zusätzlich entstehen Hotpixel. Typisch ist diese Verschlechterung der Bildqualität bei Langzeitbelichtungen auf dem Stativ zu beobachten. Längere Aufnahmen erhitzen den Sensor kontinuierlich.

Eine zusätzliche Nachbelichtung bei geschlossenem Verschluss (Langzeitrauschreduzierung) dient dann als Blaupause, zumindest die nun teils auch fixen Artefakte gezielt herauszurechnen. Im Sommer hilft es, die Kamera nicht unnötig großer Hitze wie etwa im geschlossenem Auto auszusetzen.

RAW bearbeiten: Rauschen nachträglich entfernen

Das RAW-Format ist ein größtenteils unbearbeitetes Bild und besitzt im Vergleich zu JPGs noch alle ursprünglich vorhanden Bildinformationen in allen Tonwertbereichen. Dadurch gilt es als optimale Grundlage für die nachträgliche Verarbeitung am PC: Dunkle und helle Bereiche lassen sich retten, Rauschen gezielter beseitigen und Artefakte durch übermäßige Kompression vermeiden.

Kurz: Der Einsatz lohnt sich. Besonders bei kritischen ISO-Bereichen fallen Bildergebnisse teils drastisch besser aus. Auch hier unterscheiden sich Anbieter der Software mit unterschiedlichen Algorithmen.

DxO PhotoLab bietet mit PRIME eine sehr rechenintensive Variante an, die bis zu mehreren Minuten Verarbeitungszeit in Anspruch nimmt. Dafür differenziert diese Methode viel genauer zwischen störenden Elementen und eigentlichen Details. Andere Hersteller ermöglichen dagegen sehr exakte Einstellungen, in welchen Bildbereichen die Rauschreduzierung greifen soll.

Mögliche Trennung nach Farbkanal, Helligkeit und die individuelle Anpassung der Stärke des Effektes seien an dieser Stelle genannt. Doch welche Wege gibt es konkret zum Entrauschen in den allermeisten Programmen?

Farbe (Chrominanz)

Farbrauschen filtern viele Programme bereits direkt nach dem Öffnen des RAW-Fotos über ein Profil aus. Allerdings besteht bei Adobe Lightroom die Möglichkeit, auch hier einige Anpassungen am Farbregler vorzunehmen. Bei höheren ISO-Einstellungen können zackig wirkende Farbübergänge entstehen. Auch einige Farbfehler bleiben manchmal trotz anfänglicher Filterung weiterhin bestehen. Eine Anpassung dieser Regler führt zu weicheren Ergebnissen und beseitigt zudem auch grünliche, blaue oder gelbe Farbflecken im Bild.

Helligkeit (Luminanz)

Im Gegensatz zum Chrominanzrauschen handelt es sich hier nur um reine Helligkeitsunterschiede. Meist ist diese Art des Rauschens am offensichtlichsten für den Betrachter. Der Grundwert regelt die Stärke der Weichzeichnung des Rauschmusters. Über einen zweiten Detailregler lässt sich in Adobe Lightroom und vielen Alternativen zudem die Intensität des Radius bestimmen. Ein hoher Wert versucht feine Zeichnung zu verschonen, entfernt dafür aber Rauschen nicht mehr so effizient. Mitunter können Überbleibsel der Rauchreduzierung den Bildeindruck negativ belasten. An dieser Stelle muss der Anwender reichlich experimentieren, welche Kompromisse aus Entrauschen und Detailverlust für ihn noch angemessen erscheinen. Hilfreich ist es oft als Zielsetzung, nur den Kontrast des Rauschens stark zu senken und es nicht komplett auszumerzen.

Masken

Mit Masken lassen sich bestimmte Bereiche eingrenzen. So können Anwender gezielt bestimmte Zonen lokal Entrauschen, ohne aber feine Details an anderen Stellen zu verschmieren. Besonders bei Bokeh-Aufnahmen mit freigestelltem Motiv stellt dies eine attraktive Möglichkeit dar. Im unscharfen Hintergrund fallen Artefakte besonders schnell auf. Details existieren dort jedoch keine. Eine extreme Rauschreduzierung ist also ohne Probleme möglich. Gleichzeitig bleibt das eigentliche Motiv von der übertriebenen Weichzeichnung verschont. So lassen sich dank dieses praktischen Werkzeuges sogar bei extremen ISO-Werten überraschend saubere Bilder generieren. Bei einigen Programmen funktionieren die Regler exakt gegensätzlich, aber die Funktion ist weitestgehend identisch.

Manchmal ist weniger mehr

Nicht immer ist die Entfernung der allerletzten Artefakte wirklich notwendig. Schnell artet das Vorhaben zu einer Art Hetzjagd auf den allerletzten Rauschpunkt aus. Manchmal fügt sich ein leichtes Grundrauschen ästhetisch in das Bildgefüge ein. Besonders Anfänger neigen dazu, Fotos extrem zu schärfen und sich zur Kompensation massiv der Rauschreduzierung zu bedienen. Leider wirken solche Werke im Nachhinein künstlich glattgebügelt und unnatürlich kontrastreich – inklusiver hässlicher Säume. Deren Betrachtung führt dann schnell zu einem sehr anstrengendem Gesamteindruck. Daher gilt: Anwender sollten es niemals mit den digitalen Verbesserungsmöglichkeiten übertreiben. Mit den richtigen Kameraeinstellungen und Lichtbedingungen lässt sich digitales Rauschen im Voraus niedriger halten.

[Gesamt:3    Durchschnitt: 4.7/5]
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