Digitales Rauschen – Was ist das? Wodurch wird es verursacht? Und wie kann ich es loswerden?

Digitales Rauschen in Fotos, die mit Digitalkameras aufgenommen wurden, sind zufällige, über das ganze Foto verstreute Pixel. Es ist ein ähnlicher Effekt wie „Körnung“ in der Filmfotografie und verschlechtert die Fotoqualität.

Digitales Rauschen tritt in der Regel auf, wenn Sie Fotos mit wenig Licht aufnehmen (z. B. Nachtaufnahmen oder dunkle Szenen in Innenräumen) oder sehr lange Verschlusszeiten oder Modi mit sehr hoher Empfindlichkeit verwenden.

Bei der Aufnahme von Bildern mit einer Digitalkamera wird ein elektronischer Sensor (auch CCD genannt) verwendet, der aus vielen winzigen Pixeln besteht, um das Licht für jedes Pixel zu messen. Das Ergebnis ist eine Matrix von Pixeln, die das Foto darstellen.

Wie jeder andere elektronische Sensor ist auch der CCD nicht perfekt und enthält ein gewisses Rauschen (auch bekannt als weißes Rauschen, um auf seine Zufallsattribute hinzuweisen). Bei den meisten Beleuchtungen ist das Licht deutlich stärker als das Rauschen. In extremen Szenen, in denen das Licht sehr schwach ist oder eine hohe Verstärkung benötigt wird, kann das Rauschen jedoch erheblich werden und zu Pixeln in den Fotos führen, die mehr Rauschdaten als echte Fotolichtdaten enthalten. Diese Pixel erscheinen in der Regel als zufällige Punkte oder Flecken auf dem Foto (z. B. weiße Punkte, die zufällig auf dem Foto verstreut sind).

Verständnis des digitalen Rauschens in verschiedenen Szenen:

Schwaches Licht (Nachtfotos oder dunkle Szenen): Wenn die Szene dunkel ist, ist die von jedem Pixel des CCD gemessene Lichtmenge gering. Wenn die Lichtintensität sehr niedrig ist, kann sie zu nahe an den Pegel des natürlichen Rauschens des CCD herankommen. In solchen Fällen können einige Pixel als Rauschen erscheinen, weil der für sie gemessene Rauschpegel deutlich nahe oder höher als die tatsächliche Lichtintensität ist.

Lange Verschlusszeiten: Wenn der Verschluss lange offen gehalten wird, wird mehr Rauschen in das Foto eingebracht. Eine langsame Verschlusszeit bedeutet, dass der CCD mehr Licht pro Pixel integriert. Der Effekt kann leicht verstanden werden, da der CCD das Licht in jedem Pixel „akkumuliert“ und das Gesamtlicht über die Verschlusszeit misst. Gleichzeitig „akkumuliert“ der CCD aber auch Rauschen. Aus diesem Grund werden bei Fotos mit langen Verschlusszeiten einige Pixel als Rauschen erscheinen, da für diese Pixel die Menge des integrierten Rauschens deutlich nahe am oder höher als das tatsächlich gemessene Licht ist.

Hochempfindlichkeitsmodi: Die hohe Empfindlichkeit in der Digitalfotografie wird durch Mechanismen realisiert, die zu einer Verstärkung führen. Der CCD verstärkt die Messungen, die er vornimmt. Es gibt jedoch keine Möglichkeit, nur das tatsächliche Fotolicht zu verstärken, das auf die CCD-Pixel fällt, sondern das Rauschen und das tatsächliche Licht werden beide verstärkt. Das Ergebnis ist, dass der CCD nicht nur für Licht, sondern auch für sein eigenes Rauschen empfindlich wird. Wenn die Verstärkung zu stark ist, erscheinen einige Pixel als Rauschen.

Während es unmöglich ist, digitales Rauschen vollständig zu verhindern, gibt es einige Möglichkeiten, es deutlich zu verringern. Bei der Aufnahme von Fotos in Situationen mit wenig Licht, z. B. bei Nachtaufnahmen, gibt es zwei Hauptparameter, mit denen man spielen kann: die Empfindlichkeit und die Verschlusszeit. Eine Erhöhung der Empfindlichkeit erzeugt mehr internes Rauschen im CCD, während eine Verlangsamung der Verschlusszeit mehr Rauschen auf dem CCD integriert. Die Menge des Rauschens, die durch beide Parameter erzeugt wird, ist unterschiedlich. Es wird empfohlen, die Kamera in den manuellen Modus zu schalten und mit verschiedenen Empfindlichkeits-/Verschlusszeit-Paaren zu spielen, um dasjenige herauszufinden, das das geringste Rauschen erzeugt.

Einige Kameras verfügen über eine eingebaute Funktion namens „Rauschunterdrückung“. Die Rauschreduzierung wird durch eine ausgeklügelte Software implementiert, die die Rauschpixel identifizieren und entfernen kann. Die Software kann die Rauschpixel z. B. anhand ihrer Zufälligkeit und des meist extremen Intensitätsabstands zu ihren Nachbarpixeln identifizieren. Die Entfernung des Rauschens kann durch Interpolation eines Ersatzpixelwertes auf der Basis seiner Nachbarpixel erfolgen.

Wenn Sie keine eingebaute Rauschunterdrückungsfunktion haben oder diese nicht richtig funktioniert, können Sie eine PC-basierte Software zur Entfernung von digitalem Rauschen verwenden. Viele Fotobearbeitungsprogramme enthalten eine Kombination aus automatischer und manueller digitaler Rauschentfernung. Einige Softwarepakete können auch einige Fotos desselben Objekts verwenden, um sie zu „mitteln“ und so das Rauschen zu entfernen (im Vertrauen darauf, dass digitales Rauschen zufällig ist und die Rauschpixel bei jedem aufgenommenen Foto anders sind).

Zum Schluss sollte digitales Rauschen von jedem Amateur- oder Profifotografen verstanden werden. Für die meisten Fotografen ist digitales Rauschen jedoch kein praktisches Problem, selbst bei schlechten Lichtverhältnissen ist das digitale Rauschen in der Regel minimal und kann durch einfaches Einschalten der Rauschunterdrückungsfunktion Ihrer Kamera deutlich reduziert werden. Für Profifotografen, die unter extremeren Bedingungen fotografieren, kann digitales Rauschen ein echtes Problem darstellen und mit einer Kombination aus der Optimierung der Kameraeinstellungen und der Entfernung von Rauschen mit professioneller Software in den Griff zu bekommen sein.

Ziv Haparnas ist ein Technik-Veteran und schreibt über praktische Technik- und Wissenschaftsthemen. Dieser Artikel kann nachgedruckt und verwendet werden, solange die Ressourcenbox mit dem Backlink angegeben wird. Mehr Informationen über den Druck von Fotoalben und Fotografie im Allgemeinen finden Sie auf http://www.printrates.com – einer Seite, die sich dem Fotodruck widmet.