Rauschen

Als Bildrauschen bezeichnet man die Verschlechterung eines digitalen bzw. elektronisch aufgenommenen Bildes durch Störungen, die keinen Bezug zum eigentlichen Bildinhalt, dem Bildsignal, haben. Die störenden Pixel weichen in Farbe und Helligkeit von denen des eigentlichen Bildes ab. Das Signal-Rausch- Verhältnis ist ein Maß für den Rauschanteil. Das Erscheinungsbild des Bildrauschens ist nicht direkt mit dem so genannten „Korn“ bei der Fotografie auf herkömmlichem Filmmaterial vergleichbar, hat jedoch ähnliche Auswirkungen auf die technische Bildqualität, insbesondere die Detailauflösung. In manchen Bildern wird das Bildrauschen auch zur künstlerischen Gestaltung herangezogen.

Aufnahme in der Dämmerung. Typisch für Nacht- und Dämmerungsaufnahmen zeigt es sichtbares Rauschen schon bei geringer Vergrößerung. Gut sichtbar ist dies in den dunklen Bereichen, während in den hellen Bereichen kaum Rauschen sichtbar ist.

Bei elektronischen Bildsensoren , wie CCD-und CMOS-Sensoren ist das Bildrauschen zu einem großen Teil Dunkelrauschen; es tritt also auf, ohne dass Licht auf den Sensor fällt. Grund für dieses Rauschen ist einerseits der Dunkelstrom der einzelnen lichtempfindlichen Elemente (Pixel), andererseits auch Rauschen des Ausleseverstärkers (Ausleserauschen). Bei einzelnen Bildpunkten mit besonders hohem Dunkelstrom (aufgrund von Fertigungsungenauigkeiten oder Defekten im Bildsensor) spricht man von Hotpixeln. Mit einschlägigen Nachbearbeitungsverfahren kann dieser unerwünschte Effekt unterdrückt werden . Da der Dunkelstrom von Pixel zu Pixel unterschiedlich ist, können diese Variationen durch Subtraktion eines Dunkelbilds eliminiert werden; damit wird das Dunkelrauschen reduziert. Die Elektronik, die dem Bildsensor nachgeschaltet ist, kann auch noch Quelle weiterer Anteile des Dunkelrauschens sein.

Zusätzlich zum Dunkelrauschen gibt es auch (meist kleinere) Anteile des Bildrauschens, die von der aufgenommenen Lichtmenge abhängen. Dazu zählt das Schrotrauschen , das durch die Zufallsverteilung der Anzahl von Photonen entsteht, die in einem Pixel auftreffen, sowie kleine zufällige Schwankungen der Lichtempfindlichkeit der Pixel (daher auch häufig als "Photonenrauschen" bezeichnet).

Bildrauschen wird auch durch die Pixelgröße, sowie den Pixelabstand des Bildsensors beeinflusst. Je geringer der Pixelabstand zu den einzelnen Pixel eines Bildsensors sind und je kleiner die Pixelgröße ist, desto weniger Photonen (Licht) können die einzelnen Pixel aufnehmen und das bedeutet mehr Rauschen bzw. mehr Störsignale beim Bildsensor. Das Rauschen bei einem Bildsensor wird bei höheren ISO-Lichtempfindlichkeiten bemerkbar. Man spricht auch beim Abstand der Pixel bzw. Fotodioden von Pixelpitch eines Bildsensors. In der Praxis bedeutet dies, je mehr Pixel beispielsweise ein APS-C Format Bildsensor hat desto größer wird das Bildrauschen gegenüber anderen APS-C-Format Sensoren mit weniger Megapixeln, denn mehr Megapixel bedeutet gleichzeitig auch einen geringeren Pixelabstand und eine geringere Pixelgröße der einzelnen Fotodioden am Bildsensor.

Bei Digitalkameras werden die Helligkeitswerte in digitale Werte (ganze Zahlen) umgewandelt. Bei diesem Prozess entsteht das so genannte Quantisierungsrauschen, weil die kontinuirichen Signale des Bildsensors in diskrete Werte umgewandelt werden.




Retrostellung

Bei der Retrostellung wird das Objektiv- meist mit Hilfe eines Umkehrrings- umgekehrt auf die Kamera montiert.

Da dabei der Abstand der Linse zum Sensor ähnlich wie bei Zwischenringen oder einem Balgengerät verlängert wird, tritt ein lupenähnlicher Effekt auf. Der Abstand der Fokussierung wird dabei verringert, und Nahaufnahmen sind mit dieser Technik sehr kostengünstig möglich. Am besten geeignet sind Normalobjektive. Weitwinkelobjektive ermöglichen bei gleicher Auszugsverlängerung eine stärkere Vergrößerung, der Einsatz von Teleobjektiven ist nicht sinnvoll. Bei Abbildungsmaßstäben über 1:1 hinaus wird in der Retrostellung bei den meisten Objektiven eine bessere Bildqualität gegenüber der normalen Montage erreicht.

Ein Fixieren des Objektivs per Hand ist sehr umständlich. Bei Umkehrringen, die lediglich ein Befestigen des Objektivs an der Kamera erlauben, sind Autofokus und automatische Blendenfunktionen nicht möglich. Für Kamerasysteme, die alle Objektivfunktionen elektrisch übertragen, werden auch Varianten angeboten, bei denen die Elektrik per Kabel nach vorne an den Objektivanschluss geleitet wird. Damit sind auch Autofokus und Abblenden wie gewohnt möglich. Für andere Objektivsysteme gibt es besondere Ringe, die auf den frei stehenden Gehäuseanschluss des Objektivs gesetzt werden und die z.B. über einen speziellen "Doppeldrahtauslöser" mechanisch die Springblendenfunktion auf das Objektiv übertragen.




RGB-Farbraum

Der RGB-Farbraum (Rot-Grün-Blau) ist ein Maßraum in dem eine (vom jeweiligen Zweck definierte) Untermenge aller wahrnehmbaren Farben durch drei Koordinaten "Rot", "Blau" und "Grün" definiert wird. Die Definition dieser mathematischen Konstruktion ergibt sich aus technischen Voraussetzungen (meist Geräten) bei denen Farbreize durch drei Stoffe, drei Vorgänge erzeugt werden.




Rohdatenformat

Als Rohdatenformat oder RAW bezeichnet man ein jeweils modellabhängiges Dateiformat bei Digitalkameras , bei dem die Kamera die Daten nach der Digitalisierung weitgehend ohne Bearbeitung auf das Speichermedium schreibt.

Die wesentlichen kameraseitigen Gestaltungsparameter bei Verwendung von RAW sind Belichtungszeit und Blende sowie ISO und Objektivfilter. Während bei JPEG-Aufnahmen weitere qualitätsentscheidende Parameter wie Weißabgleich , Farbsättigung , Kontrast , Schärfung , Auflösung und Kompressionsrate im Moment der Aufnahme festgelegt und bei der Speicherung angewandt werden, kann man beim Fotografieren mit RAW diese Einstellungen später bei der Konvertierung kontrollieren und gegebenenfalls korrigieren. Bildbearbeitungsprogramme können zwar auch an fertigen JPEG-Bildern Korrekturen vornehmen, der Verlust an Bildinformation durch die Bayer-Interpolation, die Farbumwandlung in den RGB-Farbraum mit Weißabgleich, Kontrast- und Tonwertkorrektur, das Entrauschen, die Umwandlung in die 8-Bit-Helligkeitswerte sowie die anschließende JPEG-Komprimierung schränken aber Umfang und erzielbare Qualität einer solchen Nachbearbeitung ein.

In der Praxis wirkt sich das vor allem auf sehr helle und sehr dunkle Bildbereiche wie Himmel und Wolken sowie dunkle Schatten aus. Versucht man, Details in solchen Helligkeitsextremen durch eine nachträgliche Tonwertkorrektur sichtbar zu machen, erhöhen RAW-Dateien den Spielraum zwischen Detailgrad und Stärke des Bildrauschens. Die Beschränkung des Kontrasts innerhalb des hellen oder dunklen Bereichs als Folge der nur 256-stufigen Farbhelligkeitsunterteilung und die besonders starke Datenkompression innerhalb eines solchen kontrastschwachen Bereichs lassen bei der Restaurierung eines JPEG-komprimierten Bildes stark sichtbare Kompressionsartefakte hervor treten, während bei RAW-Bildern meist nur das Rauschen des Bildsensors verstärkt wird.

Vorteile des Rohformats im Vergleich zu JPEG:
Bei einer (guten) RAW-Konverter-Software sind diese Probleme kompromissbehafteter Algorithmen schwächer und seltener, jedoch gibt es (analog zu Kameramarken) auch hier sichtbare Qualitätsunterschiede.
Der Informationsgehalt eines RAW-Bildes hat jedoch auch Nachteile:





Rote-Augen-Effekt

Mit Rote-Augen-Effekt bezeichnet man das Auftreten von roten Pupillen bei Bildern von Lebewesen, die mit Blitzlicht fotografiert wurden.

Der Effekt tritt dann auf, wenn das Blitzgerät fast achsengleich mit dem Objektiv montiert ist, sich also in Nähe der optischen Achse befindet. Er wird durch die Reflexion des Blitzes durch die rote Netzhaut des Auges hervorgerufen. Wenn die Person direkt in das Objektiv blickt, ist der Effekt besonders hervorstechend, tritt aber allgemein immer dann auf, wenn das an der Netzhaut reflektierte Blitzlicht in gerader Linie ins Objektiv zurückfällt.

Der Effekt kann mit Hilfe verschiedener Blitzmethoden beeinflusst werden. Abhilfe schafft es, das Blitzgerät möglichst weit aus der optischen Achse heraus zu bewegen; das ermöglicht beispielsweise die Verwendung eines Blitzhandgriffs oder Techniken wie der entfesselte Blitz , bei denen die Blitzgeräte frei im Raum platziert werden können; nachteilig sind dann die dadurch vergrößerten Schlagschatten.Alternativ kann der Blitz auch "umgelenkt" werden, so dass er nicht direkt auf das Auge des Fotomotivs fällt. Das erreicht man beispielsweise, indem man den Blitz gegen die Decke dreht. Eine weitere Möglichkeit, mehr Licht dem Objekt/der Person zuführen, ist das Benutzen von weiteren Lichtquellen.

Das Problem tritt in der professionellen Blitzlichtfotografie oder bei Verwendung einer Studioblitzanlage normalerweise nicht auf, da hier die Lichtquellen in der Regel weit entfernt von der optischen Achse platziert werden. In der Amateurfotografie ist der Effekt dagegen häufiger, etwa bei Verwendung des eingebauten Mini-Blitzgeräts einer Kompaktkamera oder beim Aufstecken eines Kompaktblitzgeräts auf den Blitzschuh einer Kamera.

Moderne Kameras und Blitzgeräte versuchen häufig, den Rote-Augen-Effekt durch einen Vorblitz zu verringern. Durch diesen wird die Pupillenöffnung des Auges verkleinert und die Reflexion des Blitzlichtes auf der Netzhaut verringert. Die verkleinerte Pupille ist jedoch im Interesse der Erzielung eines ansprechenden Portraits unerwünscht, da aus der Verhaltensbiologie und der Wahrnehmungspsychologie bekannt ist, dass Bilder von Menschen mit kleinen Pupillen als weniger sympathisch und freundlich wahrgenommen werden. Ein Vorblitz kann rote Augen nur dann wirksam verhindern, wenn die Person nicht direkt in das Objektiv oder auf den Blitz blickt.

Bei der Bildbearbeitung kann sowohl im Fotolabor durch Abdunkeln, als auch durch Hilfsmittel der digitalen Bildbearbeitung der Rotaugeneffekt relativ unkompliziert umgefärbt werden.