Dieters Fotoblog

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Bildrauschen entfernen mit einfachen Mitteln

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Auch bei wenig Licht können faszinierende Bilder entstehen, aber was auf dem Display der Kamera noch überzeugend aussieht kann zu Hause am Rechner betrachtet oft nicht mehr so recht gefallen. Der Grund sind störende Farbpünktchen, das sogenannte Bildrauschen. Dieses Rauschen ist vor allem in den dunklen Bereichen des Bildes deutlich zu erkennen und lässt bei entsprechender Stärke das Bild weniger ansehnlich erscheinen. Dieses Bildrauschen gilt es zu minimieren.


Besonders ältere Kameramodelle leiden wesentlich stärker unter digitalem Rauschen oder sogenanntem “Bildrauschen”, besonders eben bei schlechter Beleuchtung gepaart mit hohen ISO-Werten. Aus diesem Grund empfiehlt es sich, bei Langzeitbelichtungen ein Stativ zu benutzen und zusätzlich die ISO-Einstellung der Kamera auf den kleinstmöglichen Wert herunter zu schrauben.

Aber was tun, wenn das Bildrauschen dann immer noch sichtbar ist?
Auf eine ansonsten vielleicht gelungene Aufnahme verzichten? Ehrlich gesagt ist das für mich keine Option. Ein mehr oder weniger verrauschtes Bild ist mir immer noch lieber als gar keins. Denn es gibt mittlerweile gute Software-Lösungen, die Abhilfe in einem solchen Fall versprechen.

Zugegeben: in diesem Beispiel habe ich es schon auf die Spitze getrieben

Vorbeugende Maßnahmen zur Rauschreduzierung

Vorab kann man aber schon einiges tun, um sich und der Software das Leben leichter zu machen: im Aufnahmemenü meiner derzeitigen Spiegelfeflex kann man die Rauschunterdrückung entsprechend höher einstellen. Da gibt es unter dem Punkt „hohe Empfindlichkeit“ die Einstellungen „Normal“, „Schwächer“, „Stärker“ und „Aus“, aber das ist von Marke zu Marke sicher verschieden. Hier hilft ein Blick ins Handbuch oder die Suche im Menü.
Darüber hinaus lässt sich die Option „Langzeitbelichtung“ aktivieren. Ist diese eingeschaltet, erstellt die Kamera nach der eigentlichen Aufnahme noch eine sogenannte „Dunkelaufnahme“, bei der der Sensor ein zweites Mal mit Strom versorgt wird, allerdings wird der Verschluss nicht geöffnet. Anschließend wird das „schwarze Bild“ wieder ausgelesen und das Rauschen mit der ersten, richtigen Aufnahme verglichen.
An den Stellen, an denen das Rauschen bei dieser Dunkelaufnahme auftritt befindet es sich wahrscheinlich auch in der richtigen Aufnahme und kann so von der Kamerasoftware anschließend aus der richtigen Aufnahme herausgefiltert werden.

 

Rauschreduzierung in der Nachbearbeitung

Und wenn das immer noch nicht reicht? In diesem Fall bieten Lightroom, Photoshop bzw. Photoshop Elements recht gute Einstellmöglichkeiten, um das Rauschen auf ein vertretbares Niveau zu reduzieren.

Wer keines dieser Programme benutzt, der kann, neben anderen Programmen, auf das recht gute Noiseware von IMAGENOMIC zurückgreifen, welches in der Community-Edition sogar kostenlos als Stand-Alone-Anwendung erhältlich ist. Vor dem Download ist lediglich die Registrierung per email-Adresse nötig.
Allerdings leidet die Abbildung feiner Details und Strukturen, wie z. B. Haare, unter den Eingriffen solcher Software. Nicht umsonst kann man die Stärke mit Hilfe diverser Regler für jedes Bild individuell anpassen.

 

Was nicht vorhanden ist braucht auch nicht entfernt zu werden

Was ich jetzt aber wissen wollte war die Antwort auf die Frage: „Wenn eine Kamera nicht über die Möglichkeit der Dunkelaufnahme verfügt, kann man dieses „Dunkelbild“ per EBV zuhause am Rechner nachahmen?“

Zu diesem Zweck habe ich meine alte Fuji S7000 noch einmal hervorgekramt, mit frisch geladenen Akkus bestückt und in einer schon relativ dunklen Ecke des Wohnzimmers Fotos gemacht. Wohl gemerkt: Es ist jetzt Ende Dezember 2015, der Himmel ist trüb und verhangen, die Zimmerbeleuchtung habe ich nach dem Scharfstellen ausgeschaltet.
Bei der Kamera handelt es sich um eine Bridge-Cam aus dem Jahr 2003 mit einem effektiv 6 Megapixel (RAW und JPEG) Super CCD-Sensor im Format 1/1,7″. Das entspricht etwa 7,6 x 5,7 mm und ergibt einen Cropfaktor von 4,6).
Auf den Punkt gebracht: ein winziger Sensor mit vielen Pixeln in einem nur mäßig beleuchteten Raum und 12 Jahre alte Technologie: zusammengenommen ein Garant für verrauschte Bilder – zumindest nach heutigen Maßstäben ;)

Und um sicher zu gehen, dass das Ausgangsmaterial für meinen Test auch wirklich genügend Rauschen beinhaltet, habe ich zu einem Trick gegriffen, der zu analogen Zeiten üblich war.

 

Unter erschwerten Bedingungen

Damals waren Filme mit 800 ISO die höchst Empfindlichkeit, die man problemlos in fast jedem Kaufhaus bekommen konnte. Brauchte man unvorhergesehener weise doch mal einen schnelleren Film aber konnte nicht zeitnah einen ergattern, so blieb die Möglichkeit, einen der vorhandenen Filme zu „pushen“:
bei der Aufnahme wird gezielt unterbelichtet und anschließend die Entwicklungszeit laut einer Tabelle entsprechend verlängert.
Also habe ich ebenfalls kräftig unterbelichtet, so ca. zwei bis drei Blendenstufen, um dann in PSE die Belichtung entsprechend nach oben zu ziehen.
Als Arbeitsdateien habe ich die JPEGs gewählt und auf RAW verzichtet. Sicher wäre hier noch eine stärkere Verbesserung möglich gewesen, aber das war ja nicht Gegenstand meines Versuchs.
Folgendermaßen kam das Bild aus der Kamera:

001_vorher unterbelichtet unbearbeitet

So kommt das Bild aus der Kamera: unterbelichtet und unbearbeitet

Die Belichtung entsprechend korrigiert sieht das dann so aus: das Rauschen ist hier sehr gut zu erkennen tritt störend hervor.

002_vorher unterbelichtet aufgehellt

Der Einfachheit halber wurde hier nur die Auto-Tonwertkorrektur eingesetzt um das Bild entsprechend aufzuhellen.

Bis hierher ist es also ähnlich wie in der analogen Fotografie, dort sprach man von grobem Korn.

Nebenbei bemerkt: die hier gezeigten Bilder sind lediglich 1:1 Ausschnitte aus einer ansonsten 4048 x 3040 Pixel großen Datei. Im Screenshot Reduzierter Ebenenstapel könnt Ihr erkennen, wie groß das Bild wirklich ist

Bildrauschen entfernen mal anders

Um die Technik, die mir vorschwebte, umsetzen zu können, sind allerdings mehrere Aufnahmen nötig, die alle deckungsgleich sein müssen. Arbeiten vom Stativ ist also gewissermaßen Pflicht. In diesem Fall sind konkret sieben Fotos gemacht worden. Diese unterscheiden sich zuerst einmal überhaupt nicht voneinander, was ja Sinn der Übung war.
Was jetzt kommt, funktioniert im Prinzip mit jedem Bildverarbeitungsprogramm, das die Anwendung von Ebenen ermöglicht. Neben Photoshop und PSElements fällt mir auf die schnelle noch das ebenfalls sehr leistungsfähige und obendrein kostenlos erhältliche GIMP ein, von dem es sowohl eine Version für Windows als auch für Linux gibt.
Man lädt also alle gleichen Bilder in das Programm, wo sie erst einmal als eigenständige Dateien geöffnet werden. Hier im Beispiel gut zu erkennen an den Dateinamen
DSCF0088.JPG
DSCF0096.JPG
DSCF0097.JPG usw.
Auf das Bild klicken vergrößert

 

003_Screenshot Ebenen

Screenshot aus PSE. Unter “geöffnete Dateien anzeigen” und rechts im Stapel sind jeweils acht Dateien zu erkennen. Eine davon gehörte allerdings nicht zu diesem Bild und wurde wieder entfernt.

Diese verschiedenen Dateien gilt es nun zu einer einzigen Datei zusammen zu führen und als Ebenenstapel abzulegen. Dazu genügt es, mit dem Verschieben-Werkzeug die Bilder nacheinander im Bearbeitungsbereich anzufassen und immer in die gleiche Datei im Fotobereich zu ziehen (unterer Bildschirmrand). Wenn man hierbei die Shift-Taste (das ist die Taste für Großschreibung) gedrückt hält erfolgt das Einfügen genau in der Mitte des Bildes. Vorausgesetzt dass man bei den Aufnahmen nichts verwackelt hat wäre damit die Bedingung, dass die Bilder perfekt ausgerichtet sein müssen, also erfüllt.
Normalerweise weist Photoshop in einem neu geladenen Bild im Ebenstapel den Namen Hintergrund zu. Wenn man diesen vor dem Stapeln in Ebene1 ändert, führt PS/PSE die Zählung automatisch fort. Hier im screenshot kann man rechts den Stapel von Ebene1 bis Ebene7 sehr gut erkennen.

 

Jetzt kommt der eigentliche Trick:

Beginnend bei Ebene 1 wird die Deckkraft der einzelnen Ebenen auf einen bestimmten Prozentwert gesetzt. Dieser Prozentwert errechnet sich ganz einfach als 100 dividiert durch die Nummer der Ebene (dabei auf- oder abrunden)
Beispiel:
Ebene 1:   100 / 1 = 100%
Ebene 2:   100 / 2 = 50%
Ebene 3:   100 / 3 = 33%
.
.
.
Ebene 7:   100 / 7 = 14%

004_Screenshot_2 Ebenstapel

Der Ebenenstapel mit reduzierter Deckkraft. Noch ist keine Änderung im Histogramm zu sehen.

Zum besseren Verständnis sind im Screenshot die Prozentwerte im Namen der Ebene angegeben. Die Änderung der Deckkraft wird in dem gelb eingekreisten Feld vorgenommen, entweder per Schieberegler oder man klickt mit der Maus auf die entsprechende Ebene und tippt den Wert ein. So geht man von einer Ebene zur nächsten.
Übrigens: wenn man sich das Histogramm anschaut kann man ahnen, wie stark die Unterbelichtung ausgefallen ist, mittlere und helle Tonwerte fehlen vollständig. ;)

Die restliche Arbeit ist schnell erledigt. Wer Mut hat, kann mit dem entsprechenden Befehl im Ebenen-Menü alle Ebenen auf eine Hintergrundebene reduzieren, wer noch etwas herumprobieren möchte, kann mit der Tastenkombination Alt-Strg-Shift und E die einzelnen Ebenen zu einer neuen verrechnen und oben auf dem Stapel ablegen lassen (non-destruktive Arbeitsweise). Wenn man sich beim weiteren Bearbeiten mal „verzockt“ braucht man nur diese Zusammenfassung zu löschen, erstellt eine neue und probiert’s halt nochmal.
Ich habe hier alle Ebenen reduziert und eine Kopie der Zusammenfassung gemacht, so geht es auch. Es folgt (der Einfachheit halber) noch im Überarbeiten-Menü die Auto-Tonwertkorrektur.

005_screenshot_3 Ebenstapel reduziert

Nach den Reduzieren des Ebenenstapels tritt beim betrachten des Histogramms der Aha-Effekt ein ;)

Vergleicht man jetzt das Histogramm aus diesem screenshot mit dem eines Ausgangfotos, sieht man dass jetzt alle Tonwerte vorhanden sind ohne dass das Rauschen übermäßig zu Tage tritt.

 

Fazit:

Trotz einer denkbar schlechten Ausgangssituation (schwache Beleuchtung und kräftige Unterbelichtung, alte Kamera, Sensorgröße) lässt sich unter bestimmten Umständen noch einiges aus den vermeintlich schlechten Bildern oder Lichtsituationen herausholen. Voraussetzung ist, dass sich das Motiv nicht allzu sehr bewegt und vom Stativ aus gearbeitet wird. Was bei Landschaftsaufnahmen (evtl. Bewegung in Büschen und Bäumen) und in urbaner Umgebung vielleicht noch ganz passabel funktioniert, geht bei Fotos von Mensch und Tier –wenn überhaupt- dann nur noch bedingt. Natur, Produktfotografie, Still-Life, Dokumentar-Aufnahmen … Ausprobieren ist angesagt. Nur wer wagt kann auch gewinnen ;)

Besitzer neuerer Kameras können die ISO-Einstellung bis zur Rauschgrenze hochschrauben und so die Grenzen des machbaren erweitern, z. B. in der Street-Photography.
Es käme auf einen Versuch an, ob diese Technik auch ohne Stativ quasi „aus der Hand“ eingesetzt werden kann: ISO auf 3200 oder 6400, um verwacklungssichere Zeiten zu ermöglichen, einen festen Stand einnehmen, die Kamera nach Möglichkeit an einem Pfeiler oder an einer Wand abstützen und dann im schnellen Serienbildmodus sechs bis sieben Fotos schießen. Wie gesagt: Nur wer wagt …

Wie kam ich überhaupt auf diese Idee?

Zur Zeit stecken mehrere Ideen und Projekte in meiner Pipeline, die alle irgendwie mit Mehrfachbelichtung zu tun haben, Photostacking bei Makroaufnahmen ist nur ein Aspekt. Und beim Grübeln ergab sich so ein Gedankenmuster …. dem wollte ich nachgehen.

Unwissenschaftlich erklärt

passiert hier etwa folgendes: Durch diese Methode werden die Rauschpixel, die ja in einer zufälligen Verteilung in den einzelnen Bildern der einzelnen Ebenen vorliegen, regelrecht „unsichtbar“ gemacht. Die Chance, dass an genau der gleichen Stelle, an der sich in der einen Ebene ein solches Rauschpixel befindet, auch in allen anderen Ebenen ein solches Pixel ist, dürfte sehr gering sein und gegen Null gehen. Im Idealfall würden in diesem konkreten Beispiel also sechs „saubere“ Pixel ein Störpixel überdecken. Statistisch gesehen ist das Ergebnis ist also 6:1. Das soll mir Arminia erst mal nachmachen ;)

Worauf muß man achten, damit diese Technik funktioniert:

Wenn Ihr Euch mit dieser Technik ebenfalls beschäftigen möchtet, solltet Ihr folgendes im Auge behalten:

  • Auf alle Fälle sollte ein Stativ zum Einsatz kommen oder die Kamera auf andere Weise zuverlässig am Wackeln gehindert werden.
  • Ein Fernauslöser ist ebenfalls Pflicht. Auch wenn bei einzelnen Fotos der Trick mit dem Selbstauslöser funktioniert, wenn wir immer wieder den Auslöser der Kamera betätigen müssen ist die Gefahr des Verwackelns doch sehr groß (Stichwort „Deckungsgleich“)
  • Keine bewegten Motivteile oder zumindest nicht im störenden Bereich
  • Deckungsgleichheit der einzelnen Aufnahmen – in Photoshop und am besten auch schon bei der Aufnahme; also „nich am Stativ rumkloppen“ ;)
  • Den Autofokus lieber abstellen und manuell scharf stellen. So bleibt die Schärfeebene immer genau gleich
  • Blende und Zeit ebenfalls manuell – auch dann gibt es keine Überraschungen und alle Aufnahmen haben die gleichen Parameter
  • Weißabgleich manuell ? Keine Ahnung, hier habe ich auf die Automatik vertraut. Bei Aufnahmen einer Stadt bei Nacht würde ich aber auch hier auf manuell setzen und so eine Irritierung der Automatik durch z. B. Scheinwerfer von vorbeifahrenden Autos ausschließen.

So, das war’s für dem Moment. Ich hoffe, dass ich die Eine oder Andere Anregung geben konnte ;)


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Autor: Rt

Dieter Roth begann seinen Einstieg in die Welt der Fotografie mit 17 Jahren. Zwei Jahre später erwarb er seine erste Spiegelreflexkamera und einige Wechselobjektive. Durch die Mitarbeit in einer Foto-AG Ende der Siebziger Jahre ergab sich durch die dortigen Kontakte die Möglichkeit zur journalistischen Tätigkeit. Obwohl er nie hauptberuflich als Fotograf oder Journalist gearbeitet hat ist er der Fotografie bis heute treu geblieben, seit 2004 arbeitet er ausschließlich digital. Neben diesem Blog betreibt er auch die Website dekamired-10.de, mit der er Einsteiger in die Welt der Digitalfotografie mit Rat zur Seite stehen will.

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