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Fotografie Grundkurs (6/11): Bildrauschen
FS schreibt in Foto-Know-How am 29.08.2010
Bildrauschen ist der Erzfeind der meisten Fotografen, solange sie nicht im hellen Sonnenschein operieren. In wenigen Fällen kann man Rauschen im Bild noch als ästhetisches Mittel verkaufen, doch meist stört es einfach nur.
Die Ursachen des Bildrauschens
Jeder Sensor hat eine Art natürliches Grundrauschen. Normalerweise hinterlässt ein gutes Bild aber einen so starken Eindruck auf dem Sensor, dass dieses Grundrauschen im Vergleich praktisch nicht wahrnehmbar ist. Problematisch wird es, wenn das Verhältnis zwischen Lichteindruck und Grundrauschen zu schlecht wird. Denn je weniger Licht auf den Sensor trifft, desto mehr muss das Bildsignal in der Kamera verstärkt werden – wobei das Rauschen ebenfalls verstärkt und damit wahrnehmbar wird.
Die ISO-Einstellung steht dabei für den Grad der Verstärkung. Bei ISO 200 wird das Bildsignal doppelt so stark verstärkt, als bei ISO 100. ISO 400 wiederum doppelt so stark wie ISO 200, usw.
Je nach Kamera ist der Bereich an ISO-Werten, bei denen noch rauschfrei fotografiert werden kann, unterschiedlich. Digitale Kompaktkameras rauschen häufig schon schon bei ISO 400/800 sehr stark, während professionelle Spiegelreflexkameras noch bei vierstelligen ISO-Werten brauchbare Ergebnisse liefern können.
Es gibt drei wesentliche Faktoren, die das Bildrauschen beeinflussen:
Der Sensor
Unterschiedliche Sensoren sind unterschiedlich lichtempfindlich und unterschiedlich rauschanfällig. Als Faustregel gilt, dass mit der zunehmender Größe des Sensors auch die Lichtempfindlichkeit steigt und die Rauschanfälligkeit abnimmt. Das liegt daran, dass der Sensor für jeden Pixel mehr Fläche zur Verfügung hat, um Licht aufzunehmen. (siehe auch Teil 5 dieser Serie: Sensorgrößen).
Neben der Gesamtfläche des Sensors ist auch wichtig, wie viele Pixel sich diese Fläche teilen müssen (je weniger, desto Rauschärmer) und wie gut die Fläche ausgenutzt werden. Manche Sensoren verschenken konstruktionsbedingt zwischen den einzelnen Pixeln mehr Fläche, während andere die Pixel dicht nebeneinander setzen und dadurch mehr Fläche nutzen können.
Auch die allgemeine Qualität der Sensoren und der verarbeitenden Elektronik ist ein wichtiger Einfluss auf das Rauschverhalten. Moderne Sensoren können mit der gleichen Fläche wesentlich rauschärmere Bilder produzieren, als Sensoren von vor ein paar Jahren.
Wärme
Je wärmer der Sensor ist, desto stärker wird sein Grundrauschen. Spezialkameras, beispielsweise in der Astronomie, werden daher auf teils extreme Temperaturen heruntergekühlt um optimale Bedingungen für die Aufnahme zu schaffen.
Im normalen Fotografieumfeld ist muss man jedoch nicht ganz so großen Aufwand treiben. Alle handelsüblichen Kameras machen bei Raumtemperatur gute Bilder. Ob es ein paar Grad mehr oder weniger sind, ist relativ egal.
Bei besonders hohen Temperaturen kann dieser Effekt jedoch durchaus sichtbar werden. Im Hochsommer sind Kameras rauschanfälliger als im Winter. Auch wenn die Kamera eine Weile in der Sonne liegt kann sie sich im Inneren so sehr aufheizen, dass die Bildqualität beeinträchtigt wird.
Der LiveView-Modus, den inzwischen alle neueren Spiegelreflexkameras unterstützen, und der bei Kompaktkameras der normale Betriebsmodus ist, sorgt ebenfalls für eine erhöhte Betriebstemperatur. Dabei wird das Sucherbild auf dem Display erzeugt, indem der Sensor ständig das aktuelle Bild erfasst. Dadurch ist der Sensor länger in Betrieb und heizt sich dabei entsprechend auf.
Einige Kameras, beispielsweise die Canon EOS 550D, haben inzwischen eine Warnanzeige, wenn die Temperatur soweit ansteigt, dass die Bildqualität gefährdet wird.
Licht
Der offensichtlichste und gleichzeitig wichtigste Faktor ist schlicht das verfügbare Licht für eine Aufnahme. Je mehr Licht zur Verfügung steht, desto deutlicher ist das Abbild auf dem Sensor im Vergleich zum Grundrauschen. Im prallen Sonnenschein wird man praktisch nie Probleme mit Rauschen bekommen, im dunklen Nachtclub hingegen fast immer.
Lichtstarke Objektive helfen, das zur Verfügung stehende Licht besser auszunutzen. Besonders in dunklen Umgebungen sind daher Objektive mit großen Blendenöffnungen (siehe Teil 1 dieser Reihe: Belichtung) ein wichtiges Mittel im Kampf gegen das Rauschen.
Ansonsten bleibt nurnoch der Weg der verlängerten Belichtungszeit. Mit Hilfe eines Stativs und den dadurch möglichen Belichtungszeiten kann man – in Grenzen – selbst mit kleinem Sensor und schwachem Objektiv rauscharme Bilder produzieren.
Bildrauschen bei ISO 800 (Canon EOS 300D)
Das akzeptierte Rauschen
Nicht immer sorgt Rauschen auch sofort für schlechte Bilder. In einigen wenigen Fällen ist ein leichtes Rauschen ästhethisch akzeptabel oder sogar erwünscht. Dies gilt jedoch fast ausschließlich für Schwarzweißfotos. Farbrauschen hingegen wirkt praktisch immer störend.
Fazit
Rauschen geht man am Besten aus dem Weg, wenn man sich ein Motiv mit ausreichend Licht sucht. Darüber hinaus ist Bildrauschen leider hauptsächlich ein Kampf der Technik, bei dem Fotografen mit teureren Kameras deutlich besser gestellt sind. Aber zumindest bei Außenaufnahmen und in sonstigen hellen Umgebungen sollte Bildrauschen auch mit bezahlbaren Kameras kein unüberwindbares Problem mehr sein.
Fotografie Grundkurs (1/11): Belichtung
FS schreibt in Foto-Know-How am 30.03.2010
Jeder fängt einmal an! Mit diesem Artikel starten wir eine neue Reihe über die Grundlagen der Fotografie. Teil 1 dreht sich um die Belichtung und wie man sie beeinflusst.
Dieser Artikel erscheint zwar relativ lang, faßt aber die komplexe Thematik äußerst verständlich zusammen. Wer hinter die Kulissen der Fotografie blicken möchte, sollte ihn unbedingt einmal durchlesen!
Das menschliche Auge ist ein beeindruckendes Instrument. Es passt sich augenblicklich den extremsten Lichtsituationen und kann selbst größte Helligkeitsunterschiede im gleichen Bild richtig verarbeiten. Kamerasensoren sind leider nicht ganz so flexibel. Bekommen sie zu viel Licht ab, sehen sie nur noch weiß und bei zu wenig Licht nur noch schwarz. Das Ergebnis sind dann weiße bzw. schwarze Flächen im Bild, die in den meisten Fällen nicht gewünscht sind. Im Vergleich zum Auge können Sensoren und Filme dabei einen wesentlich kleineren Helligkeitsbereich sinnvoll erfassen. Auch in der Nachbearbeitung ist der Spielraum bei der Helligkeit gering. Die Belichtung muss also schon bei der Aufnahme möglichst optimal sein.
Es gibt drei wichtige Faktoren, die die Belichtung des Fotos beeinflussen: Die Belichtungszeit, die Blendenöffnung des Objektivs und die Empfindlichkeit des Sensors oder Films.
Natürlich spielt auch das vorhandene Licht eine entscheidende Rolle. Da man natürliches Licht aber nicht steuern kann, und die Beleuchtung mittels künstlichen Lichts ein sehr komplexes Thema ist, bleibt dies in diesem Rahmen erstmal außen vor.
Belichtungszeit
Eine kreiselnde Münze bei 1/1000s, 1/500s, 1/250s und 1/125s.
Die Belichtungszeit ist – wie der Name schon sagt – die Zeit, in der der Sensor dem Licht ausgesetzt wird. Je Länger das Licht einfällt, desto heller wird der entsprechende Bildbereich. Je kürzer, desto dunkler.
Bei der Belichtungszeit hat die Kamera – oder der Fotograf bei manueller Steuerung – theoretisch den größten Spielraum. Das Spektrum reicht je nach Kamera von wenigen tausendstel Sekunden bis zu 30 Sekunden oder sogar mehr. Doch in der Praxis stößt man häufig an die gefürchtete Grenze des “Verwackelns”, sobald man nicht mehr im Sonnenschein fotografiert.
Wenn ein Bild verwackelt wurde hat sich der Bildinhalt, während der Sensor belichtet wird, bewegt. Ein ehemals scharfer Punkt hat also nicht mehr nur eine Stelle auf dem Sensor belichtet, sondern ist gleich über einen ganzen Bereich gewandert. Das Ergebnis sind bestenfalls künstlerisch interessante Schlieren, meist aber schlicht ein unscharfes Bild.
Wenn man diesen Effekt vermeiden will, kann man sich an einer Faustregel orientieren: Beim Fotografieren aus der Hand sollte die Belichtungszeit kürzer sein als der Kehrwert der Brennweite im Kleinbildformat. Bei einem 50mm Objektiv also kürzer als 1/50 Sekunde, also z.B. 1/60 Sekunde. Die meisten Kameras geben aber auch selbstständig eine Warnung aus, häufig in Form einer Blitz-Aufforderung.
Blendenöffnung
Tiefenschärfe bei Blende 7.1, 3.5 und 1.4.
Die Blende ist ein Verschluss im Inneren des Objektivs und steuert, wie viel Licht durch das Objektiv auf den Sensor gelangen kann. Ähnlich wie die Pupille unseres Auges. Je geschlossener die Blende ist, desto weniger Licht kann den Sensor erreichen, je größer die Blende umso mehr Licht fällt ein. Neben der Belichtung beeinflusst die Blende noch eine weitere wichtige Eigenschaft: Die Tiefenschärfe. Eine weit geschlossene Blende lässt nähere und entferntere Objekte gleichzeitig scharf erscheinen. Je offener die Blende ist, desto genauer muss man die Schärfe auf das gewünschte Objekt einstellen.
Die Einstellung für die Blende wird mit Hilfe von Blendenzahlen angegeben. Diese Zahlen repräsentieren die Fläche der Blendenöffnung und wirken daher relativ krumm. Je größer die Zahl, desto kleiner ist die Öffnung und desto weniger Licht dringt durch das Objektiv. Die klassische Abstufung der Blendeneinstellungen verdoppelt jeweils für jede Stufe die durchgelassene Lichtmenge. Die wichtigsten Stufen, auch Blendenreihe genannt, sind 1,4; 2; 2,8; 4; 5,6; 8; 11; 16; 22; 32. Moderne Kameras können die Belichtung aber auch in Bruchteilen (meist Drittel) dieser Stufen steuern.
Umgangssprachlich bezeichnet man die Stufen, die die Lichtmenge jeweils verdoppeln oder halbieren als Blenden. „Eine Blende mehr“ entspricht also doppelt so viel Licht.
Welche Blendeneinstellungen möglich sind, hängt vom Objektiv ab. Die geschlossenste Stufe liegt meistens bei 22 oder 32. Die größte mögliche Öffnung, also die kleinste Blendenzahl, wird auch als Lichtstärke des Objektivs bezeichnet. Besonders lichtstarke Objektive sind meist auch entsprechend teuer.
Empfindlichkeit
Bildrauschen bei ISO 100, ISO 400 und ISO 1600
Die Empfindlichkeit, häufig auch ISO-Wert genannt, beschreibt wie sehr der Sensor auf Licht reagiert. Je höher die Empfindlichkeit ist, desto weniger Licht muss auf den Sensor gelangen um ein brauchbares Bild zu erzeugen.
Bei Digitalkameras (und etwas unpraktischer durch Filmwechsel auch bei Analogkameras) lässt sich die Empfindlichkeit einstellen. Das Spektrum ist jedoch begrenzt und von der Kamera abhängig. Generell hat man mit steigender Empfindlichkeit auch stets mit einem intensiveren Bildrauschen zu tun. Es hängt vor allem von dem eingesetzten Sensor ab, wie hoch die Empfindlichkeit sein kann, ohne dass die Bilder zu sehr rauschen.
Höhere ISO-Werte entsprechen einer größeren Empfindlichkeit. Ähnlich wie bei der Blendenreihe gibt es auch für die Empfindlichkeit Einstellungen, die jeweils einer Verdopplung der Lichtmenge entsprechen. Im Gegensatz zur Blendenreihe sind die Zahlen jedoch etwas intuitiver: ISO 50, 100, 200, 400, 800, 1600 und so fort. Viele Kameras ermöglichen auch hier Zwischenwerte.
Der Spielraum ist abhängig vom verwendeten Sensor oder Filmmaterial. Digitale Kompaktkameras sind hier meist am stärksten eingeschränkt und bereiten schon bei ISO 400/800 starke Probleme die sich durch Bildrauschen bemerkbar machen. Professionelle Spiegelreflexkameras können hingegen noch bei vierstelligen ISO-Werten brauchbare Ergebnisse liefern.
Das Zusammenspiel
Eine korrekte Belichtung ergibt sich immer aus dem richtigen Zusammenspiel dieser Faktoren. Welchen dieser Faktoren man verändert ist dabei für die Belichtung egal. Durch die Einteilung in Belichtungsstufen lassen sich die Gewichtungen auch sehr einfach verlagern. Wenn man beispielsweise die Belichtungszeit halbiert, kann man das durch eine um eine ganze Stufe weiter geöffnete Blende wieder ausgleichen, oder indem man die nächste ISO-Stufe wählt.
Worauf man dabei den Fokus legt, hängt ganz von den Umständen bzw. vom gestalterischen Ziel ab. Wünscht man sich beispielsweise möglichst wenig Tiefenschärfe kann man die Blende so weit wie möglich öffnen und steuert die Belichtung über Empfindlichkeit und/oder Zeit.
Natürlich kann man auch einfach die Kamera im Vollautomatikmodus nutzen. Dann stimmt dank moderner Technik die Belichtung recht gut, aber man hat weniger Gestaltungsspielraum. Die meisten Kameras bieten aber auch Halbautomatiken, in denen man mehr Einfluss hat. So kann man beispielsweise eine Wunschblende auswählen und die Kamera steuert die Belichtungszeit automatisch. Oder man wählt die Belichtungszeit und die Kamera steuert die Blende.
Schreckgespenst M: Eher für Fortgeschrittene ist die vollständig manuelle Steuerung, die bei den meisten Kameras mit dem Modus M aktiviert werden kann.
Neben der genaueren Kontrolle hat diese Herangehensweise auch den Vorteil, dass eine einmal korrekt eingestellte Belichtung für die gleiche Lichtsituation stets erhalten bleibt.
Ist eine Automatik im Spiel stellt sich bei jeder Aufnahme von neuem die Frage, ob die Kamera die Lichtsituation richtig einschätzen wird.
Bei vollständig manueller Steuerung erhält man konstante Ergebnisse – falsch eingesetzt allerdings auch konstante Fehler.
Egal ob Automatik oder Handsteuerung, am leichtesten ist die Belichtung bei viel Licht. In aller Regel ist es deutlich unproblematischer auf zu viel Licht zu reagieren, als auf zu wenig. Blenden kann man weit schließen, Belichtungszeiten stark verkürzen, Empfindlichkeiten weit vermindern. Doch bei zu wenig Licht muss man sich schnell der Herausforderung stellen, das geringere von vielen Übeln (Verwacklungsgefahr, Rauschen, geringe Tiefenschärfe) zu wählen oder kreativ einzusetzen.
Ein Bild bei viel Licht: Perfektes Zusammenspiel aus Tiefenschärfe und Belichtungszeit
Digitalkameras bieten den Luxus das Ergebnis sofort kontrollieren zu können, sodass man gegebenenfalls direkt eine neue Aufnahme mit besseren Einstellungen machen kann. Doch Vorsicht: Die Leistungsfähigkeit der Bildschirme ist begrenzt und je nach Lichtsituation kann der Eindruck sehr täuschen.
Ein wichtiges Hilfsmittel, um das Bildergebnis besser kontrollieren zu können, sind Histogramme. Auf dieses äußerst wichtige und praktische Tool gehen wir im zweiten Teil des Fotografie Grundkurs ein. Diesen gibts ab 25. April 2010 auf http://blog.posterxxl.de
