Wasser rauscht – Bilder auch

Heutige digitale Fotosensoren bestehen aus Millionen kleiner lichtempfindlicher Halbleiter (Pixel), die Lichtsignale in elektrischen Strom umwandeln. Kameraseitig werden diese Signale zusätzlich verstärkt. Erfasst werden dabei die Kanäle der Helligkeit, sowie die Farben Rot, Grün und Blau (RGB).

Befinden wir uns jetzt beispielsweise in einem dunklen Raum, fällt es uns schwer, Konturen und einzelne Farben voneinander zu unterscheiden. Dem Kamerasensor geht es da nicht viel besser. Weniger Licht bedeutet weniger Informationen und auch weniger Strom. Haben wir kein Stativ zur Hand, dafür evtl. auch noch bewegte Motive, müssen wir mit einer geeigneten Verschlusszeit fotografieren, um Verwacklungsunschärfe zu vermeiden. Bei einer geringen ISO-Empfindlichkeit hat das aber ein dunkles Foto zur Folge. Entsprechend stellen wir eine höhere Sensibilität ein. Jedes noch so kleine Signal wird jetzt aufgenommen.

Warum führt das nun zum Rauschen? Der Grund liegt im Dunkelstrom. Auf dem Sensor liegt permanent eine leichte Spannung. Wird seine Empfindlichkeit gesteigert, beginnt er ab einem bestimmten Punkt, auch diese Grundspannung zu erfassen. Zusätzliche Wärme erhöht den Dunkelstrom und damit den Negativeffekt.

Eingangs beschrieben, werden die registrierten Signale elektronisch verstärkt und somit auch die Fehler. Diese äußern sich im Luminanz- und Chrominanzrauschen. Die einzelnen Pixel in einem bestimmten Bildbereich weisen untereinander starke Helligkeits- und/oder Farbunterschiede auf. Besonders auffällig werden diese auf einfarbigen Flächen, die mit vielen roten, grünen und blauen Pixeln „durchsiebt“ sind.

Je größer ein Sensor gebaut ist, desto geringer ist das Bildrauschen im direkten Vergleich. Das erklärt sich darin, dass die gleiche/ähnliche Anzahl an Halbleitern auf eine größere Fläche verteilt werden kann, die Packdichte also reduziert wird. Das bedeutet in der Konsequenz, dass der einzelne Pixel großflächiger ist und somit bei gleicher ISO mehr Licht aufnehmen und dadurch einen höheren Strom erzeugen kann, der wiederum die Grundspannung übersteigt.

Deshalb sind Vollformatsensoren (36×24 mm, ehemals Kleinbild) den APS-C-Sensoren (ca. 0,6-fach Vollformat) eine gute Nasenlänge voraus. Kleine Kompakt- und Handykameras hingegen sind besonders anfällig für Bildrauschen, da deren Chips selten größer als ein Hemdknopf sind. Ungeschlagen sind Mittelformatkameras (2-fach Vollformat), die jedoch bei 10.000 Euro beginnen. Das aber nur am Rande.

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