Digitale Bildfehler
Rauschen und Hotpixel sind zwei Bildstörungen, die auf Digitalbildern stören können.
Beide Fehler fallen hauptsächlich bei Aufnahmen mit langer Belichtungszeiten und hohen ISO-Empfindlichkeiten, wie z.B. bei Nachtaufnahmen, auf.
Blooming und Purple Fringing treten hauptsächlich in sehr hellen Bildpartien und an Kanten mit hohem Kontrast auf.
Rauschen
Woher kommt das Bildrauschen? Wie Die Kamera - Sensor erklärt, sitzt zwischen dem Sensor und dem A/D-Wandler ein Verstärker, welcher die analogen Signale des CCD, also die Ladungen, verstärkt. Der Verstärkungsfaktor wird durch die Wahl der ISO-Empfindlichkeit gesteuert. Wird nun an der Kamera eine hohe Empfindlichkeit gewählt, passiert folgendes:
- Die Belichtungszeit wird kürzer - deswegen wählt man ja schließlich eine hohe Empfindlichkeit.
- Dadurch werden auf dem CCD weniger Ladungen gesammelt.
- Diese werden mit einem relativ hohen Faktor verstärkt.
- Dabei werden aber auch die immer vorhandenen Störungen höher verstärkt.
- Das Rauschen wird sichtbar, weil der Abstand zwischen Signal und Rauschen geringer wird.
Einfaches Beispiel dazu ist die Stereo-Anlage. Wenn dort eine gut ausgesteuerte CD abgespielt wird, hört man das ständig vorhandene Rauschen nicht. Wird aber bei einer leisen Passage die Lautstärke erhöht, kann man das Rauschen hören.
Bei digitalen Bildern fällt das Rauschen also hauptsächlich bei Aufnahmen mit hohen Empfindlichkeiten auf, also dann, wenn wenig Signal anliegt und die Verstärkung weit aufgerissen ist.
Links: ISO 100 - Rechts: ISO 400
Die beiden Bilder sind gleich hell, obwohl beim rechten der Sensor viermal empfindlicher war. Die unterschiedlichen Sensorempfindlichkeiten werden durch die geänderte Belichtungszeit ausgeglichen. Im rechten Bild ist mehr Rauschen zu erkennen, als im linken, d.h. mit der Empfindlichkeit nimmt das Bildrauschen zu. Im Umkehrschluss heißt das, man kann Rauschen verhindern, indem man eine niedrigere Empfindlichkeit wählt und dementsprechend länger belichtet und/ oder eine größere Blende wählt.
Bei längeren Belichtungszeiten ist ein Stativ kann ein Stativ notwendig werden.
Man kann Rauschen auch nachträglich aus den Bildern entfernen. Zum Teil wird das schon in der Kamera gemacht. Hierbei besteht aber die Gefahr, dass auch bildwichtige Details der Rauschentfernung zum Opfer fallen und so das Bild neben dem Rauschen auch an Details verliert. Deswegen ist es am besten, Rauschen zu verhindern, bevor es entsteht.
Hotpixel
Neben dem normalen Hintergrundrauschen gibt es besonders bei Nachtaufnahmen, noch eine weitere Quelle für Bildfehler: die sog. Hotpixel, helle Punkte im Bild.
Diese entstehen dadurch, dass die einzelnen Pixel des Sensors verschieden stark auf Wärme reagieren. Deswegen heißen diese Punkte auch Hotpixel.
Man sollte sie nicht mit Stuckpixeln verwechseln. Dieses sind kaputte Pixel und sind in jedem Bild vorhanden.
Diese Fehlerpixel treten an ein und demselben Sensor immer an derselben Stelle auf.
Wie stark bzw. wie viele Hotpixel auftreten hängt von der Belichtungszeit ab, also wie lange der Dunkelstrom fließt und damit Zeit hat, einzelne Sensorzellen mit Ladung zu versorgen. Je nachdem wie lange man belichtet, werden immer mehr Pixel zu Hotpixeln. Dies würde theoretisch soweit gehen, dass das ganze Bild weiß wird.
Die folgenden neun Bilder sind mit der Nikon Coolpix 885 entstanden. Dabei war das Objektiv mit dem Verschluss abgedeckt. Abgebildet ist jeweils immer derselbe Ausschnitt eines jeden Fotos. Wenn man sich z.B. nun das mittlere mit dem rechts unten vergleicht, kann man erkennen, dass immer ein ähnliches Muster entsteht. Das Auftreten von Hotpixeln ist von Kamera zu Kamera verschieden, deswegen sind diese Bilder nur als Beispiel gedacht.
| 1/8 s | 2 s | 8 s | |
| ISO 400 kalt |  |
 |
 |
| ISO 400 warm |  |
 |
 |
| ISO 100 warm |  |
 |
 |
Hier kann man also alle drei Einflussfaktoren auf das Erscheinen der Hotpixel erkennen. Daraus wird auch ersichtlich, wie man diesen Bildfehler vermeiden oder zumindest mindern kann.
Am besten ist es, wenn man Aufnahen mit kalter Kamera macht d.h. aber nicht, dass man die Kamera z.B. in den Kühlschrank oder die Tiefkühltruhe legen soll. Zwar überstehen diese die Kälte, aber es kann sich Kondenswasser bilden, was der Elektronik und der Bildqualität schadet.
Eine kalte Kamera erreicht man am besten dadurch, dass man sie immer ausschaltet, wenn gerade nichts zu fotografieren ist.
Weiterhin sollte man die Blende weit aufmachen, so dass Belichtungszeit und Empfindlichkeit auf kleine Werte eingestellt werden können.
Ob man nun mit kurzer Belichtungszeit oder mit einer geringen Empfindlichkeit fotografiert, ist eher egal, denn bei einer kurzen Belichtungszeit entstehen weniger Hotpixel, dafür werden die mehr verstärkt und umgekehrt.
Wenn das alles nichts hilft, kann man Hotpixel natürlich auch nachträglich entfernen: Nachbearbeitung - Digitale Bildfehler - Hotpixel.
Viele Kameras machen das auch schon bevor sie das Bild als jpeg abspeichern. Eine der besten Methoden, aber auch der langsamsten, ist, wenn die Kamera gleich nach der eigentlichen Aufnahme eine weitere macht, dabei den Verschluss aber nicht öffnet. So entsteht eine Aufnahme, die nur die Hotpixel enthält. Nun weiß die Kamera-Elektronik wo sie in der eigentlichen Aufnahme Bildpunkte reparieren muss und wo nicht.
Blooming
Woher Blomming kommt und wie es aussehen kann, ist unter Die Kamera - Sensor - Bildfehler erklärt. Vor allem Nachtaufnamen mit künstlichen Lichtquellen sind für dieses Effekt anfällig. Oft tritt dieser Fehler kombiniert mit Purple Fringing (lila Farbsaum) auf. Bei Nachtaufnahmen lässt er sich relativ schlecht vermeiden. Durch eine geringere Belichtung der Bilder (ca. 1 bis 2 Blenden) und einer nachträglichen Aufhellung am Rechner kann man durchaus brauchbare Ergebnisse erzielen. Wenn man aber Blooming überhaupt nicht auf dem Bild haben will, dann hilft nur eine DRI (siehe: Nachbearbeitung - DRI).
Ein ähnlicher Effekt wie Blooming ist das so genannte Smearing (Verschmieren) welches immer dann auftritt, wenn kein mechanischer Verschluss nach der Belichtungszeit den Sensor vor weiterem Lichteinfall schützt. Deswegen tritt dieser Effekt fast ausschließlich auf, wenn entweder gefilmt wird oder ein Motiv mit einer hellen Lichtquelle auf dem Monitor betrachtet wird.
ohne und mit Rauschunterdrückung (Black Frame) zur Entfernung von Hotpixeln
Purple Fringing
Purple Fringing meint die lila Farbsäume, welche sich um sehr helle Bildbereiche bilden können.
Lila Farbsaum - Purple Fringing
Sie treten vornehmlich dann auf, wenn sehr helle Bildbereiche und dunkle aneinandergrenzen, so wie in nebenstehendem Bild. Auch bei Ästen vor sehr hellem Himmel oder auch bei hellweißen Flächen oder bei Lichtquellen bei Nachtaufnahmen.
Ursache dafür ist nicht Blooming oder chromatisch Aberration (Chromatische Aberration) sondern Licht, welches am IR-Sperrfilter und anschließen an der Hinterlinse wieder zurück auf den Sensor reflektiert wird.
Je nach dem, wie der Filter und die Hinterlinse vergütet sind, kommt es kommt es von Kameramodell zu Kameramodell zu mehr oder weniger Purple Fringing.
Beim Fotografieren hat man relativ wenige Möglichkeiten, solche Farbsäume zu vermeiden: entweder man fotografiert mit einer kleineren Blende, belichtet etwas geringer, als nötig oder vermeidet Motive, welche anfällig dafür sind.