Das Bildrauschen

20. Juli 2012

in den vorhergehenden Newslettern haben Sie des Öfteren gelesen, dass Sie bei jeder Digitalkamera die Empfindlichkeit des Sensors in Form der ISO-Werte einstellen können. Dies geschieht automatisch über das gewählte Aufnahmeprogramm oder durch manuelle Einstellung an der Kamera.

Der erste sichtbare Effekt der Einstellung des ISO-Werts ist, dass je höher die ISO-Werte sind, die Belichtungszeiten bei gleich bleibenden Lichtverhältnissen umso kürzer werden. Betrachten Sie die Bilder dann genauer, werden Sie feststellen, dass zwar dem ersten Eindruck nach die Bilder bei funktionierender Belichtungsmessung gleich aussehen. Wenn Sie die Bilder allerdings auf dem Monitor auf 100 Prozent vergrößern, werden Sie feststel- len, dass die Qualität der Fotos deutlich abnimmt. Die Bilder wirken körnig. Gerade bei Werten oberhalb von ISO 1000 entdecken Sie in den Bildern, meist rote und blaue, oft auch grüne Pixel, die das Bild unscharf wirken lassen: Das Bildrauschen. Das Rauschverhalten der Kamera ist dabei nicht nur von der eingestellten Empfindlichkeit abhängig, sondern auch von der Sensorgröße, der Umgebungstemperatur und der Länge der Belichtung des Sensors. Ein tiefergehendes Verständnis, wie Bildrauschen entsteht, wird Ihnen helfen, es zu minimieren.

Wie entsteht das Bildrauschen?

Unabhängig von der Einstellung der Empfindlichkeit an der Kamera ist die Menge an Licht, die auf den Sensor fällt, immer gleich, sofern Blende und Verschlusszeit identisch sind. Auch die einzelnen Pixel des Sensors werden nicht verändert.

Herrscht vollständige Dunkelheit, sollte eigentlich kein Licht auf den Sensor fallen und es sollten keinerlei Signale gemessen werden können, so die Theorie. Die Praxis sieht nun aber völlig anders aus. Damit der Sensor Signale aufzeichnen kann, muss eine Spannung anliegen. Diese Spannung führt dazu, dass einzelne Elektronen in Bewegung geraten und damit zu einer Grundladung am Sensor führen. Durch die Bewegung dieser Elektronen erwärmt sich der Sensor und weitere Elektronen geraten in Bewegung, was wiederum die Ladung erhöht. Würde die Kamera ständig eingeschaltet sein und sich nicht nach einigen Minuten der Nichtnutzung abschalten, würde sich der Sensor mehr und mehr aufladen.

Je dichter die einzelnen Sensoren nebeneinander liegen, umso stärker ist die Erwärmung der Pixel. Aus diesem Grund sind auch 12 Millionen Pixel einer Kompaktkamera nicht mit den 12 Millionen Pixeln eines Vollformatchips (Kleinbild) vergleichbar. Rein rechnerisch liefern beide Kameras dieselbe Anzahl an Pixeln für das spätere Foto. Da der Sensor der Kompaktkamera maximal halb so groß ist wie der einer digitalen Vollformatkamera, ist er viel stärker von dem „Eigenrauschen“ des kleinen Sensors betroffen, die Bildqualität ist messbar schlechter.

Warum nun ist das rauschen bei ISO 100 deutlich geringer als bei ISO 1600 oder höher?

Bei ISO 100 ist die Menge des einfallenden Lichts sehr groß und die Ladung, die an den Pixeln durch das Licht verursacht wird, deutlich größer als das Wärmerauschen des Sensors. Bei der anschließenden Signalverstärkung spielt das Rauschen kaum eine Rolle und ist daher auf den Fotos nicht sichtbar. Wenn Sie die Empfindlichkeit verändern, also eine höhere ISO-Einstellung wählen, dann wird nicht wirklich die Empfindlichkeit des Sensors gesteigert. Vielmehr wird das vom Sensor aufgenommene Signal verstärkt. Der positive Effekt ist, dass Sie wieder ein korrekt belichtetes Bild haben. Der negative Effekt ist, dass das unerwünschte Rauschen ebenfalls verstärkt wird. Je höher die Verstärkung/der ISO-Wert, umso mehr wird auch das Rauschen verstärkt. Die Bilder wirken matschig und ohne Details.

Generell ist die einfachste Methode, Rauschen zu vermeiden, die Verwendung von niedrigen ISO-Werten von 100 bis 400. Bei modernen Kameras werden Sie bei normalen Ausbelichtungen keinen oder nur einen kaum sichtbaren Unterschied feststellen. Sollten Freihandaufnahmen mit der niedrigen ISO-Einstellung nicht mehr möglich sein, dann sollten Sie besser ein Stativ einsetzen oder mit dem Blitz arbeiten, statt die ISO-Werte zu erhöhen. Auch ein Bildstabilisator in der Kamera oder im Objektiv verhilft Ihnen zu längeren Belichtungszeiten. Wenn sich Ihr Motiv schnell bewegt, sind allerdings kurze Verschlusszeiten nötig. Vermeiden Sie dann dunkle Motivbereiche. In diesen ist der Abstand zwischen dem eigentlichem Signal und dem Rauschen sehr gering, dadurch fällt dort das Rauschen erheblich mehr ins Gewicht.

Zusammenfassend gilt für möglichst rauschfreie oder rauscharme Fotos Folgendes:

  • Wählen Sie so niedrige ISO-Werte wie möglich.
  • Verwenden Sie besser ein Stativ als hohe ISO-Werte.
  • Belichten Sie auch bei hohen ISO-Einstellungen immer korrekt und vermeiden Sie eine Unterbelichtung.
  • Schalten Sie die Kamera in warmer Umgebung immer ganz ab, wenn sie sie länger nicht benötigen.
  • Halten Sie die Kamera möglichst kühl.

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