Gerade im Dunkeln neigen Fotos dazu ein Rauschen zu entwickeln, ähnlich als hätte der Fernseher keinen Empfang. - Doch woher kommt dieses Rauschen in Fotos?

Das Bildrauschen oder noise im englischen, sieht ähnlich aus wie das *Grain*, dass in der Filmfotografie auftritt. Entstehen tut dieses Phänomen dadurch, dass gerade in der Dunkelheit der Bildsensor nicht genug Licht aufnimmt.

technischer Hintergrund

Der Sensor / Chip in einer Digitalkamera besteht aus Millionen kleiner Photodioden (Wikipedia), die Licht (Photonen) in elektrischen Strom umwandeln.
Je heller das Licht (je mehr Photonen), je höher der Strom.

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Nun würde man annehmen, dass bei keinem Licht auch kein Strom fließ, doch dem ist, wider Erwarten, nicht so.

Aufgrund der Grundspannung, die zum Betrieb des Sensors notwendig ist, und auch durch Wärme kann es passieren, dass einzelne Elektronen zufällig angeregt und in Bewegung versetzt werden. Dies führt widerum zum Auslösen einzelner Dioden.

Dies macht sich dann in Form von zufällig verteilten, bunten Pixeln auf dem Foto bemerkbar, dem sog. Bildrauschen (noise).

Dieses Verhalten des Sensors lässt sich nicht verhindern und ist immer vorhanden (mal mehr, mal weniger)..

Bei Aufnahmen in einer dunklen Umgebung ist dieser Effekt jedoch stärker ausgeprägt. Grund dafür ist, dass bei guter Belichtung die zufällig ausgelösten Dioden (Rausch) in Unterzahl sind und deren Einfluss auf das Bild somit geringer ausfällt.

Das Verhältnis zwischen zufällig ausgelösten (Rauschsignal) und durch Licht ausgelösten (Nutzsignal) Dioden nennt man "Signal-Rausch-Verhältnis" (SNR, Signal-Noise-Ratio).

Zudem ist Bildrauschen bei kleinen Bildsensoren meist stärker ausgeprägt, da kleinere Pixel weniger Licht aufnehmen können, siehe dazu auch Megapixel vs. Pixelgröße.

Bildrauschen (noise) & der ISO-Wert

Häufig tritt Rauschen im Zusammenhang mit hohen ISO-Werten auf.

Einen hohen ISO-Wert wählt man überlicherweise dann, wenn in der Umgebung nur wenig Licht vorhanden ist und eine Anpassung von Blende und Belichtungszeit nicht möglich oder nicht gewollt sind.

Wie wir bereits wissen, ist der ISO-Wert ein Standard, der die Empfindlichkeit des Sensors auf Licht beschreibt (hier nachzulesen: ISO-Wert).

Der ISO-Wert wirkt als Signalverstärker der Kamera. Da die Kamera dabei jedoch nicht zwischen Rausch- und Nutzsignal unterscheidet, führt dies zwangsläufig auch zu einer Verstärkung des soeben beschriebenen Grundrauschens.

Erscheinungsformen von Bildrauschen (noise)

zufälliges Rauschen (random noise)

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zufälliges Rauschen ist das nicht zu vermeidende Rauschen, das in jedem Bild unabhängig von Belichtungszeit, Blende und ISO auftritt. Je höher der ISO- Wert gewählt ist, desto mehr zufälliges Rauschen tritt auf. Allerdings ist auch bei geringen ISO- Werten immer ein gewisses Rauschen vorhanden. Zufälliges Rauschen wird durch hohe Temperaturen und lange Belichtungszeiten verstärkt.

statisches Rauschen (static noise)

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Ausserdem gibt es statisches Rauschen, das zum Beispiel durch sogenannte „Hot pixels“ auf dem Sensor ausgelöst wird. Diese defekten Pixel entstehen entweder durch Fehler beim Auslesen der Bilddaten vom Sensor oder durch Staub, der auf dem Sensor sichtbar ist.Im Gegensatz zum zufälligen Rauschen ist das statische Rauschen immer an den gleichen Stellen im Bild.

Banding

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Des weiteren gibt es das sog. "Banding", horizontale oder vertikale Streifen, die sich über das gesmate Bild erstrecken. Diese sind kameraspezifisch und werden durch einen Hardwarefehler beim Auslesen verursacht.

Das Banding wird verstärkt, wenn man das Bild in der Postproduktion stark aufhellt.

Im Gegensatz zum zufälligen Rauschen ist statisches Rauschen und Banding relativ einfach in der Nachbearbeitung zu entfernen, da es in jedem Bild identisch ist und man in der Bearbeitung folglich die defekten Pixel kompensieren kann.

Bildrauschen (noise) vermeiden

Kameras unterscheiden sich stark darin, wie viel Rauschen sie bei niedrigem Licht entwickeln.

Viele highend Vollformat-DSLRs können bis zu einem ISO-Wert von bis zu 64.000 brauchbare Bilder aufnehmen. Bei anderen Kameras liegt dieser Wert teilweise deutlich niedriger. - Hier empfiehlt es sich, Testbilder mit der eigenen Kamera aufzunehmen um herauszufinden, ab welchem ISO-Wert die Fotos unbrauchbar werden.

Bei den meisten Kameras lässt sich zudem einstellen, wie hoch die Kamera im Auto-ISO-Modus gehen soll, wenn sie den ISO-Wert automatisch der Situation entsprechend anpasst.

Genrell sollte man, um Rauschen zu vermeiden, den ISO-Wert möglichst niedrig wählen. Je nach Situation kann es durchaus Sinn machen, die Blende weiter zu öffnen oder das Bild länger zu belichten.
Wenn das nicht möglich ist, da bereits das Maximum gewählt ist, kann man entweder mit Dauerlicht oder Blitzen arbeiten um das Bild aufzuhellen.

Zu Not kann man den durch einen hohen ISO verursachten Noise auch in der Nachbearbeitung reduzieren, allerdings läuft man dann Gefahr, Schärfe und Farbtiefe einzubüßen.
Im Zweifelsfall gilt aber; ein Bild mit Rauschen besser als gar kein Bild.