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Low-Light-Stresstest: rote, grüne, blaue Pixel im Bild (X-T5)


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Dieses ist die Suche nach einer Antwort für ein Phänomen, welches ich mir nicht erklären kann, festgestellt bei Fotos, die ich mit der Fujifilm X-T5 aufgenommen habe (40 Megapixel, Sensor X-Trans 5) ... "Früher", bei Pentax, hatte ich dieses Phänomen nicht, sowohl beim APS-C-Sensor mit 24 MP als auch beim Vollformat-Sensor mit 36 MP.

Doppel-Stresstest:
Stressbedingung 1: Aufnahme bei wenig Licht, darum ISO 6400 gewählt.
Stressbedingung 2: Aufnahme mit Belichtungsvorwahl -3. (Wenn ich es richtig verstanden habe, entspricht dieses 3 Blendenstufen.) Grund: Das Bild besteht zum größten Teil aus dunklen Bereichen (Nacht), zum kleinsten Teil aus hellen Bereichen, die vor allem aus Fensterflächen bestehen. Damit die hellen Bereiche nicht überstrahlt werden, aber auch, um eine akzeptabel kurze Belichtungszeit zu erreichen, habe ich -3 gewählt.

Bei der Bildbearbeitung mit Adobe Lightroom habe ich unter "Licht" die "Belichtung" erhöht sowie die dunklen Bereiche aufgehellt. Nun ist es ganz klar, dass in den dunklen Bereichen starkes Rauschen zu finden ist. Dieses verhält sich wie erwartet.

Jetzt zum besagten Phänomen: In diesen sehr dunklen Bereichen finden sich einzelne Pixel, die reines Rot, Grün oder Blau aufweisen. Diese drei Farben kommen über den dunklen Bereich verteilt vor. Zunächst einmal hatte ich den Eindruck, dass sich dieser Zustand nicht retten lässt. Durch Probieren fand ich heraus: Wenn ich den Wert "Struktur" ganz herunter setze, und zwar auf -100, dann verschwinden diese Farbpixel, weil bei jedem Pixel die umliegenden Pixelfarben hineingerechnet werden. Das gesamte Bild wird dann zwar weniger scharf und konturenreich, gleichzeitig wird aber auch das Rauschen reduziert. Ohne das Problem der roten, blauen und grünen Pixel jedoch wäre ich mit "Struktur" definitiv nicht so weit herunter gegangen.

Was passiert durch die Veränderung weiterer Parameter bzw. Regler?
"Rauschen": Einige der Farbpixel in rot, grün und blau bleiben sogar dann bestehen, wenn ich statt Rückregelung der "Struktur" den Regler "Rauschen" auf das Maximum setze (100).
"Schärfen": Das Hochdrehen dieses Wertes verstärkt die besagten Pixel nur unwesentlich. Subregler "Maskieren": Das Hochdrehen hilft nur wenig gegen die besagten Pixel, weil diese nicht als dunkle Bereiche angesehen werden.

Das Herunterziehen des Wertes für "Struktur" hilft somit wirklich, möglicherweise sogar als einziges Mittel in Lightroom.

Die Frage jedoch bleibt: Wodurch entstehen diese reinen roten, grünen und blauen Pixel? Das ist das Phänomen, welches ich mir nicht (noch nicht) erklären kann.

Noch ergänzt: Zugegeben, der o.g. genannte Stresstest ist extrem. Wenn die Bedingungen nicht ganz so extrem sind (z.B. ISO nicht so hoch), dann findet man nach starkem Aufhellen der dunklen Bereiche zumindest weiße Stellen (Pixel). Auch diese habe ich "früher" bei den Aufnahmen mit Pentax-Sensoren nicht so ausgeprägt gefunden. ("Früher" heißt: vor dem Wechsel von Pentax zu Fujifilm.) – Dass Rauschen vorhanden ist, dass dieses nicht anders sein kann, ist mir klar. Hier geht es mehr um helle "Ausreißer".

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Das besagte Stresstest-Foto,
hier im Gesamtüberblick,
die Aufnahmesituation ist oben rechts zu sehen
(klar, ich hätte mit Offenblende und mit kürzerer Belichtungszeit aufnehmen können, habe aber absichtlich den Stresstest provoziert):

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Edited by jannn
Hinweis eingefügt am Schluss
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... hier ein Ausschnitt auf 100% vergrößert,
die Bildbearbeitungseinstellungen sind rechts zu sehen:

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Wichtiger Hinweis: Normalerweise sind die farbigen Pixel auch bei 100% schon klar erkennbar,
jedoch wird hier, zur Darstellung im Forum, das eingefügte Bild kleiner gerechnet. Dadurch sind die farbigen Pixel ggf. nicht mehr sichtbar (hier im Forum).
Darum hier noch ein Ausschnitt mit 400%:

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Nun eine eher normale Low-Light-Aufnahmesituation,
hier im Gesamtüberblick,
die Aufnahmesituation ist oben rechts zu sehen (kurze Belichtungszeit, weil vom unruhigen Boot aus fotografiert; hätte aber trotzdem etwas länger sein können):

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Edited by jannn
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... hier ein Ausschnitt auf 100% vergrößert,
die Bildbearbeitungseinstellungen sind rechts zu sehen:

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Edited by jannn
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Wichtiger Hinweis: Normalerweise sind die weißen "Ausreißer"-Pixel auch bei 100% schon klar erkennbar,
jedoch wird hier, zur Darstellung im Forum, das eingefügte Bild kleiner gerechnet. Dadurch sind die weißen Pixel ggf. nicht mehr sichtbar (hier im Forum).
Darum hier noch ein Ausschnitt mit 400%:

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Durch die oben gezeigten Bilder hoffe ich, dass klar(er) erkennbar ist, was ich meine.

Ja, richtig, im ersten Beispiel ist der Stresstest wohl zu stark, um nicht mit solchen (farbigen) Ausreißer-Pixeln rechnen zu können.

Aber im zweiten Beispiel haben wir schon eher eine normale Low-Light-Situation ... aber natürlich auch schon eine etwas grenzwertige Situation mit ISO 1000 sowie einer erheblichen Aufhellung der Tiefen (über "Belichtung" und "Tiefen" in Summe). Wohlgemerkt interessierte mich nur eine Situation, die man ohne Stativ (aus der Hand) und ohne Verrechnung mehrerer Bilder (per Belichtungsreihe aufgenommen) noch hinbekommen kann.

Und dazu noch einmal die Aussage: "Früher", bei Pentax, hatte ich dieses Phänomen nicht, sowohl beim APS-C-Sensor mit 24 MP als auch beim Vollformat-Sensor mit 36 MP.

Edited by jannn
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vor 4 Stunden schrieb mjh:

Du arbeitest effektiv mit ISO 51.400 (ISO 6400 -3 EV), hebst die Tiefen dann noch extra an und beobachtest Hot-Pixel … Ja, das klingt plausibel.

@jannn: das war von mjh nicht als witzige Bemerkung gedacht.

Einfach mal "Hot-Pixel" searchen und Abhilfe wäre dann das "Pixelmapping".

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vor 10 Minuten schrieb Lucretius:

[...] Einfach mal "Hot-Pixel" searchen und Abhilfe wäre dann das "Pixelmapping".

Pixelmapping: hierzu habe ich (noch) nur Halbwissen, trage aber mal kurz zusammen, was ich dazu bisher gefunden habe:

1. Duch Pixelmapping des Sensors werden defekte Pixel des Sensors deaktiviert.

2. Beim Pixelmapping, welches sich auf ein konkretes Foto bezieht, werden Pixel, die als fehlerhaft herausgefiltert werden (bzw. als fehlerhaft gedeutet werden) ersetzt durch Werte aus der Interpolation derjenigen Pixel, die rundherum liegen.

Achtung: nur Halbwissen, nur zusammengetragen ... bitte um Korrektur / Richtigstellung ... (genau für so etwas ist das Forum hilfreich) ...

Zu meinen Fotos kann ich eines sicher sagen: Es handelt sich nicht um dauerhaft defekte Pixel des Sensors, dazu sind es viel zu viele. Stattdessen tritt ein "Streumuster" auf. Insofern kann eine Behebung bzw. Korrektur nur darin liegen, das jeweilige Foto zu analysieren und "Ausreißer"-Pixel zu beheben.

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@mjhDa ich auch immer wieder in der Nacht fotografiere: Was wäre bei der Belichtung besser gewesen? Blende auf + Belichtungszeit auf 1/15, was durch die IBIS ja völlig problemlos gewesen wäre?

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vor 25 Minuten schrieb Ergebnis:

Was wäre bei der Belichtung besser gewesen?

Ich bin zwar nicht direkt angesprochen, aber: Zuallererst sollte man sich bei dieser Szene überlegen, ob es wirklich dunkel sein muss. Für einen "Stresstest" kann man natürlich mal Bereiche ohne Licht so weit hochziehen, bis es kracht, aber dafür hätte es auch ein Foto vom Objektivdeckel getan. In diesem Sinne hätte man vor allem am Zeitpunkt der Aufnahme arbeiten müssen. Und dann halt weiter nach alter Väter Sitte: Blende so weit auf wie man die Tiefe schärf braucht und die Belichtung so lang, wie man die entstehende Unschärfe im Motiv noch ertragen kann. 

So ein Foto wie die gezeigten, würde ich halt bei Restlicht machen. Praktischen Wert sähe ich, so wie gezeigt, für mich nicht. Ich habe mir abgewöhnt, Tests zu machen, die mit der (meiner) Praxis nichts zu tun haben.

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vor 53 Minuten schrieb Ergebnis:

Da ich auch immer wieder in der Nacht fotografiere: Was wäre bei der Belichtung besser gewesen? Blende auf + Belichtungszeit auf 1/15, was durch die IBIS ja völlig problemlos gewesen wäre?

Ich gebe dir ganz und gar recht. Darum hatte ich über dem ersten Foto geschrieben:

“Klar, ich hätte mit Offenblende und mit kürzerer Belichtungszeit aufnehmen können, habe aber absichtlich den Stresstest provoziert.“

An dem Abend hatte ich die X-T5 und das Objektiv nämlich gerade neu und nur dieses eine Objektiv bei mir, ansonsten hätte ich hier eher ein 1.4er (33mm) oder 1.2er (56mm) verwendet.

Edited by jannn
Minikorrektur
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vor 20 Minuten schrieb MadCyborg:

[…] Und dann halt weiter nach alter Väter Sitte: Blende so weit auf wie man die Tiefe schärf braucht und die Belichtung so lang, wie man die entstehende Unschärfe im Motiv noch ertragen kann.

Beim zuerst gezeigten Foto hatte ich im Sinne des Stresstest absichtlich die Blende kleiner und die Belichtungszeit kürzer eingestellt (wie über dem ersten Foto beschrieben).

Aber auch beim zweiten Foto ist die Belichtungszeit noch viel kürzer als sie hätte sein müssen. Normalerweise geht 1/15 oder sogar etwas länger, aber ich fotografierte von einem unruhig fahrenden Boot aus … 1/50 wäre aber wohl noch möglich gewesen.

Edited by jannn
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Meine Vermutung ist, dass die "Ausreißer" (rot, grün, blau oder weiß) durch die Doppel-Stress-Situation entstanden sind. Soll heißen: Ich vermute eher nicht, dass die Ausreißer durch technisch "schlechtere" Pixel des Sensors entstanden sind (oder gar durch dauerhaft defekte Pixel des Sensors).

Auf der anderen Seite wird es sicherlich so sein, dass manche Sensoren mehr, andere weniger zu derartigen Symptomen neigen. Die Diskussion gab es auch schon viele Jahre vorher bei einem anderen Kamera-Hersteller, wo die Symptome bei einem neuen Kameramodell auftraten, die Verfasser dieses bei den Vorgängermodellen jedoch nie beobachtet hatten.

Hier ein Erklärungsmodell, sozusagen ein Gleichnis, welches bewusst so formuliert ist, dass auch Beginner sich hier hineindenken könn(t)en.
 

Thema: weiße oder auch blaue, rote und grüne "Ausreißer" in einem Foto, welches mit hohem ISO-Wert aufgenommen wurde und in dem zusätzlich per Bildbearbeitung die dunklen Bereiche aufgehellt wurden

Wichtiger Hinweis: Nachfolgendes ist nur ein Vergleich. Der Vergleich soll bestimmte Gegebenheiten verständlich machen.

Ausgangslage, Vorstellung: Man hat ein Kästchen mit quadratischer Grundfläche, in das 100 Kugeln passen. Wenn sich keine Kugel im Kästchen befindet, steht dieses für den Wert Schwarz. Sind 100 Kugeln im Kästchen, steht dieses für den Wert Weiß. Die Füllmengen dazwischen, von 1 Kugel bis 99 Kugeln, sind Graustufen: je mehr Kugeln in einem Kästchen, desto heller gilt es. Die Kugeln nennen wir hier einfach Lichtkugeln.

Nun stellen wir 2400 Kästchen auf dem Boden auf, und zwar in folgender Weise: Das sich ergebende Kästchenfeld ist 60 Kästchen breit und 40 Kästchen hoch: 60 x 40 = 2400. Jedes Kästchen soll ein Pixel darstellen. Und wir sprechen hier von einer Schwarz-Weiß-Aufnahme, ohne Farben. Das Kästchenfeld, das Bild, hat 2400 Pixel, d.h. 2,4 Kilopixel (0,0024 Megapixel).

Für die Foto-Aufnahme stelle man sich vor, dass eine gleichmäßige Fläche fotografiert wird, die zu 80% hell ist ("80% hell" ist eine hierfür erfundene Bezeichnung). In einer bestimmten Zeit, der Belichtungszeit, fallen 80 Kugeln in jedes Kästchen. Dieses wäre aber nur der Idealfall. In Wirklichkeit gibt es auch Kästchen, in die bis zu 2 Kugeln mehr oder weniger fallen: In die Kästchen fallen mal 78 Kugeln, mal 82 Kugeln, mal 80 Kugeln, auch finden sich Kästchen mit 79 und 81 Kugeln. Der Unterschied, dass mal mehr, mal weniger Kugeln in ein Kästchen fallen, ergibt das so genannte Bildrauschen: Die Helligkeit der Bildfläche ist nicht völlig gleich, nicht völlig homogen, sondern unterscheidet sich leicht. Der Wert von einem zum nächsten Kästchen kann "springen", in diesem Fall mit einer Abweichung von bis zu 2 Kugeln.

Als nächste Aufnahme-Situation stelle man sich vor, dass es dunkler ist, dass man jedoch die Belichtungszeit nicht länger wählen möchte, weil das Bild sonst verwackeln könnte. Zur Erläuterung hinzugefügt: In der menschlichen Wahrnehmung kann man sowohl einen bewölkten Tag als auch einen sonnigen Tag "taghell" nennen, während sich die technische Helligkeit sehr stark unterscheidet, was normalerweise zu unterschiedlichen Belichtungszeiten in den Aufnahmen führt. Wird es jedoch noch dunkler, z.B. in der Dämmerung, würde man es vielleicht immer noch hell nennen, z.B. würde man ein Objekt nicht so dunkel fotografieren, dass man es auf dem Foto kaum noch erkennen könnte. Nun kommt die Grenzsituation, in der sich (als eine mögliche Maßnahme) ein höherer ISO-Wert ergibt oder man diesen Wert bewusst einstellt, damit sich keine zu lange Belichtungszeit ergibt. (Hier spielen noch andere Faktoren eine Rolle, z.B. die Blende, dieses ist für unseren Vergleich jedoch nicht wichtig.)

In dieser Grenzsituation mit wenig Licht fallen weniger Lichtkugeln in die Kästchen. Nehmen wir an, es fallen im Durchschnitt 20 Kugeln in jedes Kästchen. Nehmen wir an, auch in diesem Falle würden mal 2 Kugeln mehr, mal 2 Kugeln weniger in die Kästchen fallen, oder Werte dazwischen. Dann befinden sich in manchen Kästchen 18 Kugeln, in manchen 22 Kugeln, in machen 20 Kugeln. Auch Kästchen mit 19 Kugeln und 21 Kugeln kommen vor.

Durch den hohen ISO-Wert findet nun eine rechnerische Verstärkung statt: Der Wert der Kugeln wird in unserem Beispiel mit dem Faktor 4 multipliziert: Dann befinden sich in manchen Kästchen 72 Kugeln, in manchen 88 Kugeln, in machen 80 Kugeln, auch Kästchen mit den Werten dazwischen kommen vor. Der Durchschnittswert beträgt wie im vorangehenden Beispiel 80 Kugeln, jedoch ist die Abweichung mit bis zu 8 Kugeln vier mal so hoch!

Was ist passiert? Der höhere ISO-Wert hat geholfen, ein ausreichend helles Bild zu erschaffen, jedoch ist das Bildrauschen deutlich größer geworden.
Achtung: Dieses ist nur ein Vergleich! Dass das Rauschen bei vierfacher ISO-Verstärkung vier mal so stark wird, muss nicht zwingend so sein, dieses hängt noch von anderen Faktoren ab. Klar ist nur, dass das Rauschen gravierend zunimmt, wenn man den ISO-Wert gravierend erhöht. (Dass es in Zwischenstufen aus technischen Gründen noch Sprünge geben kann, ist ein anderes Thema, jedoch kein Thema an dieser Stelle.) Vom Grundsatz her gilt jedenfalls: Höherer ISO-Wert = höheres Rauschen.

Warum rauscht es im zweiten Beispiel mehr? Weil die Zuverlässigkeit der Aufnahme der Lichtkugeln geringer wird. Die Sprünge, die Ungleichheiten, nehmen zu. Selbst wenn die Ungleichheiten zunächst das gleiche absolute Maß haben sollten, wie in unserem Beispiel (nämlich 2 Kugeln), so führt das Ergebnis doch zu höheren Ungleichheiten, weil mit dem höheren ISO-Wert eine Multiplikation verbunden ist. So oder so, ob nun multipliziert oder nicht: Die relative Ungleichheit ist im zweiten Beispiel größer als im ersten.

Nun kann man die Aufnahme zwar mit einem geringeren ISO-Wert machen. Dazu könnte man später, in der digitalen Bildbearbeitung, die Helligkeit erhöhen. Der Effekt ist jedoch vom Grundsatz her ähnlich oder gleich. (Auch hierzu gibt es ggf. technisch bedingte Unterschiede, die an dieser Stelle nicht das Thema sein sollen.)

Was passiert nun, wenn man das Spiel auf die Spitze treibt? Dann wird das Ergebnis dermaßen unzuverlässig, dass bei einer (eigentlich) dunklen Fläche im Extremfall weiße Punkte vorkommen können. Man kann sagen: Es waren so wenige Lichtkugeln im Spiel, dass in ein Kästchen, zu dem eigentlich keine Kugeln gehören sollte, eine Kugel hereingefallen ist. Oder dass in ein Kästchen, in das eine Kugel hineinfallen sollte, keine Kugel gefallen ist.

Beispiel: Man nimmt aus der Hand, ohne Stativ, ein Stadtmotiv auf, in dem Häuser enthalten sind, die mehr oder weniger hell beschienen sind, bis hin zu sehr dunklen Bildbereichen. Dann würde man die Aufnahme idealerweise so wählen, dass die hellsten Bereiche, z.B. erleuchtete Fenster, nicht überstrahlt werden, nicht "ausbrennen". Daraus ergibt sich logisch, dass die dunklen Wandbereiche sehr, sehr viel dunkler aufgenommen werden. Mit dem Auge erkennt man möglicherweise noch eine klare Fassade, die jedoch in der Aufnahme zunächst schwarz erscheint. Und genau diese Bereiche möchte man nun durch digitale Bildbearbeitung so hell erscheinen lassen, wie man sie als Mensch wahrgenommen hat. Dieses kann eine Extremsituation, ein Stresstest für die dunklen Bereiche sein, die man (als Beispiel) bereits mit einem hohen ISO-Wert aufgenommen hat und nun zusätzlich in der Bildbearbeitung drastisch aufhellen möchte. 

Als Folge können sich weiße "Ausreißer" im Bild zeigen. Das Bild könnte in diesen dunkleren Bereichen wie ein Streuselkuchen aussehen, übersät mit hellen Flecken, die man aber meist nur dann erkennt, wenn man das Bild heranzoomt (z.B. in 100%-Darstellung) oder in hoher Auflösung auf entsprechend großem Format druckt.

In unserem Beispiel gingen wir bisher von einer Schwarz-Weiß-Aufnahme aus. Stellen wir uns nun eine Farbaufnahme vor. In dieser gibt es nun blaue, grüne und rote Lichtkugeln. (Ist das Kästchen mit je einem Drittel roter, grüner und roter Kugeln voll, ergibt sich Weiß.) Durch den oben beschriebenen extremen Stress-Test, der durch die Aufnahmesituation und die Bildbearbeitung entsteht, können außer weißen Ausreißern auch blaue, grüne und rote "Ausreißer" auftreten.


Ein weiterer Aspekt: Wenn man auf eine bestimmte Fläche (Sensorfläche) mehr Kästchen (Pixel) legt, wobei die Kästchen kleiner sind (Pixeldichte größer), wird der "Stress" je Kästchen ebenfalls höher, d.h. die Neigung der Pixel zu Ausreißern könnte höher werden.
 

Der Vergleich / das Beispiel
kann meiner Meinung nach (Beginnern) helfen, zu verstehen,

– wie Rauschen entsteht,

– warum es sinnvoll ist, bei einer Aufnahme so viel Licht auf den Sensor zu bringen wie möglich (allerdings nicht so viel, dass die Lichter "ausfressen"),

– warum größere Sensoren (tendenziell) eine bessere Bildqualität erzeugen können als kleinere,

– warum das Rauschen (tendenziell) größer wird, je höher die Pixeldichte ist (wobei dieses nicht generell für das Gesamtbild gilt, da sich dieses dann ja aus mehr Pixeln zusammensetzt)

Edited by jannn
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vor einer Stunde schrieb jannn:

Meine Vermutung ist, dass die "Ausreißer" (rot, grün, blau oder weiß) durch die Doppel-Stress-Situation entstanden sind. Soll heißen: Ich vermute eher nicht, dass die Ausreißer durch technisch "schlechtere" Pixel des Sensors entstanden sind (oder gar durch dauerhaft defekte Pixel des Sensors).

Auf der anderen Seite wird es sicherlich so sein, dass manche Sensoren mehr, andere weniger zu derartigen Symptomen neigen. Die Diskussion gab es auch schon viele Jahre vorher bei einem anderen Kamera-Hersteller, wo die Symptome bei einem neuen Kameramodell auftraten, die Verfasser dieses bei den Vorgängermodellen jedoch nie beobachtet hatten.

Hier ein Erklärungsmodell, sozusagen ein Gleichnis, welches bewusst so formuliert ist, dass auch Beginner sich hier hineindenken könn(t)en.
 

Thema: weiße oder auch blaue, rote und grüne "Ausreißer" in einem Foto, welches mit hohem ISO-Wert aufgenommen wurde und in dem zusätzlich per Bildbearbeitung die dunklen Bereiche aufgehellt wurden

Wichtiger Hinweis: Nachfolgendes ist nur ein Vergleich. Der Vergleich soll bestimmte Gegebenheiten verständlich machen.

Ausgangslage, Vorstellung: Man hat ein Kästchen mit quadratischer Grundfläche, in das 100 Kugeln passen. Wenn sich keine Kugel im Kästchen befindet, steht dieses für den Wert Schwarz. Sind 100 Kugeln im Kästchen, steht dieses für den Wert Weiß. Die Füllmengen dazwischen, von 1 Kugel bis 99 Kugeln, sind Graustufen: je mehr Kugeln in einem Kästchen, desto heller gilt es. Die Kugeln nennen wir hier einfach Lichtkugeln.

Nun stellen wir 2400 Kästchen auf dem Boden auf, und zwar in folgender Weise: Das sich ergebende Kästchenfeld ist 60 Kästchen breit und 40 Kästchen hoch: 60 x 40 = 2400. Jedes Kästchen soll ein Pixel darstellen. Und wir sprechen hier von einer Schwarz-Weiß-Aufnahme, ohne Farben. Das Kästchenfeld, das Bild, hat 2400 Pixel, d.h. 2,4 Kilopixel (0,0024 Megapixel).

Für die Foto-Aufnahme stelle man sich vor, dass eine gleichmäßige Fläche fotografiert wird, die zu 80% hell ist ("80% hell" ist eine hierfür erfundene Bezeichnung). In einer bestimmten Zeit, der Belichtungszeit, fallen 80 Kugeln in jedes Kästchen. Dieses wäre aber nur der Idealfall. In Wirklichkeit gibt es auch Kästchen, in die bis zu 2 Kugeln mehr oder weniger fallen: In die Kästchen fallen mal 78 Kugeln, mal 82 Kugeln, mal 80 Kugeln, auch finden sich Kästchen mit 79 und 81 Kugeln. Der Unterschied, dass mal mehr, mal weniger Kugeln in ein Kästchen fallen, ergibt das so genannte Bildrauschen: Die Helligkeit der Bildfläche ist nicht völlig gleich, nicht völlig homogen, sondern unterscheidet sich leicht. Der Wert von einem zum nächsten Kästchen kann "springen", in diesem Fall mit einer Abweichung von bis zu 2 Kugeln.

Als nächste Aufnahme-Situation stelle man sich vor, dass es dunkler ist, dass man jedoch die Belichtungszeit nicht länger wählen möchte, weil das Bild sonst verwackeln könnte. Zur Erläuterung hinzugefügt: In der menschlichen Wahrnehmung kann man sowohl einen bewölkten Tag als auch einen sonnigen Tag "taghell" nennen, während sich die technische Helligkeit sehr stark unterscheidet, was normalerweise zu unterschiedlichen Belichtungszeiten in den Aufnahmen führt. Wird es jedoch noch dunkler, z.B. in der Dämmerung, würde man es vielleicht immer noch hell nennen, z.B. würde man ein Objekt nicht so dunkel fotografieren, dass man es auf dem Foto kaum noch erkennen könnte. Nun kommt die Grenzsituation, in der sich (als eine mögliche Maßnahme) ein höherer ISO-Wert ergibt oder man diesen Wert bewusst einstellt, damit sich keine zu lange Belichtungszeit ergibt. (Hier spielen noch andere Faktoren eine Rolle, z.B. die Blende, dieses ist für unseren Vergleich jedoch nicht wichtig.)

In dieser Grenzsituation mit wenig Licht fallen weniger Lichtkugeln in die Kästchen. Nehmen wir an, es fallen im Durchschnitt 20 Kugeln in jedes Kästchen. Nehmen wir an, auch in diesem Falle würden mal 2 Kugeln mehr, mal 2 Kugeln weniger in die Kästchen fallen, oder Werte dazwischen. Dann befinden sich in manchen Kästchen 18 Kugeln, in manchen 22 Kugeln, in machen 20 Kugeln. Auch Kästchen mit 19 Kugeln und 21 Kugeln kommen vor.

Durch den hohen ISO-Wert findet nun eine rechnerische Verstärkung statt: Der Wert der Kugeln wird in unserem Beispiel mit dem Faktor 4 multipliziert: Dann befinden sich in manchen Kästchen 72 Kugeln, in manchen 88 Kugeln, in machen 80 Kugeln, auch Kästchen mit den Werten dazwischen kommen vor. Der Durchschnittswert beträgt wie im vorangehenden Beispiel 80 Kugeln, jedoch ist die Abweichung mit bis zu 8 Kugeln vier mal so hoch!

Was ist passiert? Der höhere ISO-Wert hat geholfen, ein ausreichend helles Bild zu erschaffen, jedoch ist das Bildrauschen deutlich größer geworden.
Achtung: Dieses ist nur ein Vergleich! Dass das Rauschen bei vierfacher ISO-Verstärkung vier mal so stark wird, muss nicht zwingend so sein, dieses hängt noch von anderen Faktoren ab. Klar ist nur, dass das Rauschen gravierend zunimmt, wenn man den ISO-Wert gravierend erhöht. (Dass es in Zwischenstufen aus technischen Gründen noch Sprünge geben kann, ist ein anderes Thema, jedoch kein Thema an dieser Stelle.) Vom Grundsatz her gilt jedenfalls: Höherer ISO-Wert = höheres Rauschen.

Warum rauscht es im zweiten Beispiel mehr? Weil die Zuverlässigkeit der Aufnahme der Lichtkugeln geringer wird. Die Sprünge, die Ungleichheiten, nehmen zu. Selbst wenn die Ungleichheiten zunächst das gleiche absolute Maß haben sollten, wie in unserem Beispiel (nämlich 2 Kugeln), so führt das Ergebnis doch zu höheren Ungleichheiten, weil mit dem höheren ISO-Wert eine Multiplikation verbunden ist. So oder so, ob nun multipliziert oder nicht: Die relative Ungleichheit ist im zweiten Beispiel größer als im ersten.

Nun kann man die Aufnahme zwar mit einem geringeren ISO-Wert machen. Dazu könnte man später, in der digitalen Bildbearbeitung, die Helligkeit erhöhen. Der Effekt ist jedoch vom Grundsatz her ähnlich oder gleich. (Auch hierzu gibt es ggf. technisch bedingte Unterschiede, die an dieser Stelle nicht das Thema sein sollen.)

Was passiert nun, wenn man das Spiel auf die Spitze treibt? Dann wird das Ergebnis dermaßen unzuverlässig, dass bei einer (eigentlich) dunklen Fläche im Extremfall weiße Punkte vorkommen können. Man kann sagen: Es waren so wenige Lichtkugeln im Spiel, dass in ein Kästchen, zu dem eigentlich keine Kugeln gehören sollte, eine Kugel hereingefallen ist. Oder dass in ein Kästchen, in das eine Kugel hineinfallen sollte, keine Kugel gefallen ist.

Beispiel: Man nimmt aus der Hand, ohne Stativ, ein Stadtmotiv auf, in dem Häuser enthalten sind, die mehr oder weniger hell beschienen sind, bis hin zu sehr dunklen Bildbereichen. Dann würde man die Aufnahme idealerweise so wählen, dass die hellsten Bereiche, z.B. erleuchtete Fenster, nicht überstrahlt werden, nicht "ausbrennen". Daraus ergibt sich logisch, dass die dunklen Wandbereiche sehr, sehr viel dunkler aufgenommen werden. Mit dem Auge erkennt man möglicherweise noch eine klare Fassade, die jedoch in der Aufnahme zunächst schwarz erscheint. Und genau diese Bereiche möchte man nun durch digitale Bildbearbeitung so hell erscheinen lassen, wie man sie als Mensch wahrgenommen hat. Dieses kann eine Extremsituation, ein Stresstest für die dunklen Bereiche sein, die man (als Beispiel) bereits mit einem hohen ISO-Wert aufgenommen hat und nun zusätzlich in der Bildbearbeitung drastisch aufhellen möchte. 

Als Folge können sich weiße "Ausreißer" im Bild zeigen. Das Bild könnte in diesen dunkleren Bereichen wie ein Streuselkuchen aussehen, übersät mit hellen Flecken, die man aber meist nur dann erkennt, wenn man das Bild heranzoomt (z.B. in 100%-Darstellung) oder in hoher Auflösung auf entsprechend großem Format druckt.

In unserem Beispiel gingen wir bisher von einer Schwarz-Weiß-Aufnahme aus. Stellen wir uns nun eine Farbaufnahme vor. In dieser gibt es nun blaue, grüne und rote Lichtkugeln. (Ist das Kästchen mit je einem Drittel roter, grüner und roter Kugeln voll, ergibt sich Weiß.) Durch den oben beschriebenen extremen Stress-Test, der durch die Aufnahmesituation und die Bildbearbeitung entsteht, können außer weißen Ausreißern auch blaue, grüne und rote "Ausreißer" auftreten.


Ein weiterer Aspekt: Wenn man auf eine bestimmte Fläche (Sensorfläche) mehr Kästchen (Pixel) legt, wobei die Kästchen kleiner sind (Pixeldichte größer), wird der "Stress" je Kästchen ebenfalls höher, d.h. die Neigung der Pixel zu Ausreißern könnte höher werden.

Ich persönlich gehe in meiner wenigen Zeit lieber fotografieren 

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Der Vergleich / das Beispiel oben
kann meiner Meinung nach (Beginnern) helfen, zu verstehen,

– wie Rauschen entsteht,

– warum es sinnvoll ist, bei einer Aufnahme so viel Licht auf den Sensor zu bringen wie möglich (allerdings nicht so viel, dass die Lichter "ausfressen"),

– warum größere Sensoren (tendenziell) eine bessere Bildqualität erzeugen können als kleinere,

– warum das Rauschen (tendenziell) größer wird, je höher die Pixeldichte ist (wobei dieses nicht generell für das Gesamtbild gilt, da sich dieses dann ja aus mehr Pixeln zusammensetzt).

Jedenfalls waren das zusätzliche Intentionen, aus denen heraus ich den Text verfasst habe ...

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vor 9 Stunden schrieb jannn:

,– wie Rauschen entsteht,

– warum es sinnvoll ist, bei einer Aufnahme so viel Licht auf den Sensor zu bringen wie möglich (allerdings nicht so viel, dass die Lichter "ausfressen"),

– warum größere Sensoren (tendenziell) eine bessere Bildqualität erzeugen können als kleinere,

– warum das Rauschen (tendenziell) größer wird, je höher die Pixeldichte ist (wobei dieses nicht generell für das Gesamtbild gilt, da sich dieses dann ja aus mehr Pixeln zusammensetzt).

 

Deine intention in allen ehren, aber 

zu 1: hilft mir nix, wenn ich in einer dunklen Umgebung fotografiere und eben zb die iso hochschrauben muss 

zu 2: war schon immer so, sonst hieße es ja umbragraphie oder so ähnlich, nicht photographie

punkt 3 und 4 werden immer wieder aufs neue durchgekaut…..hilft aber niemandem, denn letztlich stehst du mit sensorgröße x und pixelgröße y vor Szene z und versuchst, das beste daraus zu machen 

 

die meisten Anfänger sind genug beschäftigt mit dem Dreieck blende-Belichtungszeit-iso, vom bildaufbau mal  völlig abgesehen 😉

trotzdem danke für deine ausführlichen Erläuterungen 

 

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vor 10 Stunden schrieb jannn:

Der Vergleich / das Beispiel oben
kann meiner Meinung nach (Beginnern) helfen, zu verstehen,

Als Anfänger at man doch rein praktisch gesehen schon genug damit zu tun, so eine Kamera überhaupt erstmal zu beherrschen und die Grundzüge der Fotografie zu verstehen. Das Rauschen ist ein Übel, dass alle Systeme haben und da würde ich jetzt keins hervorheben, dass es sonderlich besser macht, Ist einfach so. Ein etwas weniger schlechtes Bild ist auch  noch kein Gutes.

In vielen Fällen kann man es einfach umgehen und wenn es hart auf hart kommt, gibt es mittlerweile solche Programme wie Topaz, die damit sehr gut umgehen können.

Man muss für ein verrauschtes Bild auch die ISO nicht auf 10000 haben, manchmal reichen auch 400, je nachdem wieviel Licht auf dem Motiv ist, wie anfällig es dafür ist und was man abbildet. Man muss auch immer die besten Grundvoraussetzungen schaffen, schon beim Fotografieren.

Ich fotografiere nun schon sehr lange und mich hat das noch nie wirklich beschäftigt, wie es theoretisch entsteht, sondern eher wie ich es praktisch vermeide.  Das würde auch einen Anfänger in der Fotografie völlig ausreichen.

Das Problem und auch das schöne in der Fotografie ist, dass sich die Bedingungen quasi in jeder Sekunde ändern können und das  sie nie wirklich  gleich sind. da spielt es auch schon eine Rolle, ob die Frau jetzt ein rotes Kleid trägt oder ein graues, ob man um das Rauschen zu minimieren ihr lieber etwas weißes anzieht, was wie ein Art Reflektor wirkt oder den schwarzen Rollkragenpullover.

Es gibt viele Dinge, die man verstehen muss und es gibt Dinge, mit denen man sich aus Interesse beschäftigen kann , aber die man nicht zwingend verstehen muss, um ein gutes Bild zu machen. Ich muss auch nicht wissen, wie sich die einzelnen Gläser in meinem Objektiv bewegen, sondern da reicht es mit dem Ergebnis etwas anfangen zu können. Warum nehme ich das lichtstarke, was hat das für einen Look, wofür setze ich es ein? Was kommt am Ende für ein Bild da raus und wie kann das beeinflussen, wenn ich am welchem Rad drehe?

Ich finde so einem Anfänger helfen eher kurze und praktische Tipps, rein aus der Erfahrung von anderen heraus. Es gibt nämlich viele Dinge, die nun mal sind wie sie sind und wenn ich mal einem sage, dass er seine Belichtungskorrektur ruhig bei so einer Situation schon ungesehen auf plus 1 stellen kann, dann merkt er sich das eher, als wenn ich ihm ne halbe Stunde erklärt habe warum. er macht es ganz einfach dann so und beim nächsten Mal auch. Das Ergebnis ist das Gleiche und er muss sich nur einen Satz merken.

Ich bin der Ansicht, das oft ein kurzer Tipp, wie man es macht viel wertiger ist, als die Erklärung warum. Das merkt man sich einfach nicht alles und man möchte schließlich Bilder machen, oder wie man so schön sagt "keine Bilder, sondern Fotos"

Und wenn man ein Problem hat, sucht man nach einer Lösung und beim nächsten Mal hat man sie. Meine Lösung bei unvermeidlichen Rauschen heißt Topaz oder noch mal wiederkommen, wenn es besser ist, hier und da mal einen Blitz oder Licht einsetzen, da mal den Standpunkt ändern, das Modell woanders platzieren etc.

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GFX50R | ISO 800 | 1/20s 

 

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Sony A7 III | ISO 640 | 1/10

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vor 3 Stunden schrieb Manzoni:

[...] die meisten Anfänger sind genug beschäftigt mit [...]

trotzdem danke für deine ausführlichen Erläuterungen

Stimmt, mein Beitrag kann nur flankierend helfen und ist auch nicht für jeden Anfänger interessant, eher für ein kleines Segment.

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