Bildrauschen bei digitalen Kameras:
Erst ab einer Sensorengröße wie sie in großen digitalen Spiegelreflexkameras (DSLR´s) verbaut werden ist das Bild praktisch rauschfrei. Und auch höhere ISO-Werte sind noch sehr brauchbar, wohingegen gerade die neueste Generation der kleinen Digitalos schon bei ISO 100 unter leichtem Bildrauschen speziell in dunklen Bereichen des Fotos leidet. Erschwerend kommt ein bei höheren ISO-Werten geradezu erschreckender Detailverlust hinzu! Beim Vergleich der Bildqualität (unabhängig von der Anzahl der Bildpunkte) ist die Vorherrschaft der digitalen Spiegelreflexkameras (DSLR) zu erkennen. Die Tabelle gibt einen ungefähren Anhaltspunkt bei einigen typischen Vertretern der verschiedenen Kameraklassen:
Exzellent - Sehr gut - Gut - Befriedigend - Ausreichend - Mangelhaft - Grotte
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Kameramodell |
Pixelpitch |
50/80 |
100 |
200 |
400 |
800 |
1600 |
3200 |
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DSLR (Canon 5D) |
8,2 |
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DSLR (Canon 40D) |
6,4 |
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Super-CCD (Fuji 30) |
2,7 |
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CCD (Pana FZ 30) |
2,2 |
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| CCD (BenQ TC 800) |
1,3 |
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Handy (Sony K800i) |
2,6 |
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Beispiele:
Ein guter Din-A3-Posterdruck mit der Canon EOS 5D gelingt in jeder ISO-Einstellung, die Grenze für Hochglanzfotografie (z.B. Ganze Seite in Modemagazinen) liegt etwa bei ISO 400.
Gute A3-Poster sind auch mit einer Panasonic FZ 30 möglich, allerdings nur bis ISO 100, Modefotografie Fehlanzeige.
A3-Poster in guter Qualität mit dem Fotohandy Sony K800i sind leider unmöglich, da "nur" 3 MPixel geliefert werden, aber A4 geht noch ganz gut (Bildbeispiele)
Fotografie im Druck: Bei größeren Formaten (Din A3 oder A4) sollte der grüne oder gelbe Bereich nicht verlassen werden. 10x15-Prints gehen aber auch noch mit den orangen Feldern.
Fotografie auf dem Monitor und Heimkinoprojektor: Hier sinken die Ansprüche an die Kamera ein wenig, da die Auflösung der üblichen TFT-Monitore sich meist zwischen 1,3 Millionen (19 Zoll) und 2,3 Millionen (24 Zoll) Bildpunkte bewegt. Auch Heimkinoprojektoren bringen aktuell zwischen einer und zwei Mio. Bildpunkte was wesentlich unter den aktuellen Kamera-Chips zu liegen kommt. Empfehlung 19-Zoll-Monitor: Gelber Bereich, Empfehlung 24-Zöller: Grüner Bereich.
Fotografie im Internet: Hier sieht es bei allen Kameraklassen recht gut aus, auch bei höheren ISO-Werten. Die auf Webseiten meist einfügten Bilder erreichen selten eine Größe über der alten VGA-Norm, d.h. 640x480 Bildpunkte, da ist dann auch ein gutes 3-Megapixel-Fotohandy mit hohem ISO-Wert durchaus brauchbar (Beispiele Sony Ericsson K800i).
Eine Anmerkung zum oben überraschend weit gespreizten grünen Bereich sei hier noch gestattet. Im Bereich der reinen Urlaubs- oder Gelegenheitsfotografie ist in der Praxis die Differenz zwischen "Exzellent" und "Gut" meist nicht sonderlich relevant, wenn bei den Abzügen immer die Standardformate 9x13 oder 10x15 verwendet werden. Selbst bei einem hochwertigen 300-LPI-Print (Tabelle zur Druckqualität) wären hier maximal 3 Millionen Bildpunkte erforderlich. Die o.a. Kameras besitzen aber signifikant mehr und lassen das Bildrauschen in diesen kleinen Formaten daher nicht sichtbar werden. Ganz anders sieht das aber bei den größeren Formaten aus. Spätestens bei den Posterformaten ab Din-A4 wird das Bildrauschen besonders in dunklen Bildteilen störend. Digitale Spiegelreflexkameras der 10 Megapixel-Klasse erzeugen hier völlig rauschfreie Bilder und eignen sich selbst für Poster jenseits von Din-A3. Aber selbst innerhalb der Spiegelreflexklasse gibt es Unterschiede. Da die Vollformat-DSLR Canon EOS 5D zur imaginären Rauschfreiheitsgrenze von sechs Mikrometern einen viel größeren Abstand hält als das Teilformatmodell EOS 40D sind die Ergebnisse auch etwa eine ISO-Stufe besser.
Auswirkungen von hohen ISO-Werten bei verschiedenen Kameraklassen auf die Bildqualität: Hier gibt es eine klare Aussage. Je geringer der Pixelpitch (die Einzelsensorgröße) ist, desto eher ist ein dem Filmkorn beim chemischen Film vergleichbares Bildrauschen zu beobachten. In der niedrigsten ISO-Stufe einer Digitalkamera erzeugt der Chip die beste Bildqualität. Dieser Ausgangswert ist entweder "rauschfrei" bei den großen digitalen Spiegelreflexkameras oder schon leicht bis deutlich rauschartefakt-behaftet bei den kleinen bis kleinsten Modellen. Bei den DSLR´s sind aufgrund der enorm großen Reserven höhere ISO-Werte kein Problem, auch bei höheren und (bei den größten Chips) höchsten Werten bleibt die Detaildarstellung noch gut, auch wenn das Bildrauschen zunimmt. Bei den kleinen Kameras dagegen fangen die Details schon bei ISO 200 an matschig und unscharf zu werden, d.h. die effektive Anzahl an übertragenen Megapixeln sinkt. Zusätzlich liegt über dem gesamten Bild noch Bildrauschen in allen Farbkanälen. Aus diesen Gründen (insbes. aufgrund des Auflösungsverlusts) sind gerade größere Druck- oder gar Posterformate bei höheren ISO-Werten nur mit DSLR´s zu empfehlen. Einzige Ausnahme wären die wenigen Modelle mit dem großen Super-CCD-Chip von Fujifilm, siehe ISO-Reihe unten. Bei niedrigen ISO-Werten sind alle kleinen Kameras aber immerhin so gut das die Bildqualität für die meisten Anwendungen ohne Probleme mehr als ausreichend ist. Eine Ausnahme wäre z.B. die Hochglanz-Modefotografie. Hier geht ohne digitale Spiegelreflex oder analoges Mittelformat gar nichts...
Als Beispiele sollen hier zwei Kameratypen dienen, die aufgrund ihrer Sensorgrößen in der Praxis auch noch mit höheren ISO-Werten eine gute ( DSLR - Leica R8 mit digitalem Rückteil ) bzw. brauchbare Qualität ( Fuji Finepix S6500 ) abliefern. Die Bilder der Leica wurden freundlicherweise von Herrn Karl Schlessmann zur Verfügung gestellt (Turm der Kreuzkirche Offenburg mit Leica Apo-Telyt-R 4/280, fotografiert mit Einbeinstativ), die Bilder der Fuji 6500 sind von mir (Blick über Frankfurt, Zoom 28-300mm bei ca. 70mm aus der Hand). Bei den Bildreihen unten handelt es sich jeweils um pixelgenaue Ausschnitte der großen Bilder, die per Mausklick links im Originalformat zu sehen sind. Bei der Leica gibt es typische Bildveränderungen in den verschiedenen ISO-Stufen
Bei Verwendung eines Stativs und mit dem hier eingesetzten Leica-Digital-Modul (knapp 5000 €) sowie dem gleichfalls der 5000 €-Kategorie zuzurechnenden Leica-Teleobjektiv entstehen so Bilder der Traumklasse. Die üblicherweise von Hobbyfotografen benutzten DSLR´s ermöglichen vergleichbare Leistungen aber natürlich auch zu deutlich reduzierten Preisen.
Auf dem Weg durch die ISO-Stufen wird langsam Bildrauschen erkennbar, spätestens bei ISO-800 leidet die Bildqualität dadurch deutlich sichtbar, wie auf den Vollausschnitten der Turmuhr rechts deutlich zu erkennen. Die Detaildarstellung ist aber immer noch hervorragend.
Zu erwähnen ist noch das große Sucherbild bei den Leica´s mit angesetztem DMR ( Es gibt für den Teilformatsensor eine besondere Einstellscheibe mit den Begrenzungslinien hierfür ). Bei allen anderen Teilformat-DSLR´s ist das Einstellbild deutlich kleiner als bei einer analogen Kamera mit 35mm-Film oder auch einem digitalen Vollformat-Modell. Da eine Leica R8/R9 aber nach Wechsel des Rückteils auch noch mit Film im Kleinbildvollformat fotografieren kann ist das Blickfeld naturgemäß größer. Es sei noch angemerkt das es die Vollformat-DSLR Canon EOS 5D für etwa ein Drittel (!) des Preises der Kombination Leica R9 / Leica DMR zu kaufen gibt, und dies bei geringerem Bildrauschen bei den höheren ISO-Stufen aufgrund des deutlich größeren Sensors. Leica verfolgt hier aber auch einen völlig anderen philosophischen Ansatz...
Ein typisches Ergebnis für eine digitale Spiegelreflex ist die hervorragende Detaildarstellung auch noch bei ISO 800 und darüber hinaus, bei neuen Modellen (wie der Canon EOS 40D) geht das sogar hinauf bis ISO 3200. Bei ISO 100 ist das Bild absolut rauschfrei, spätestens ab ISO 400 wird dann ein leichtes Grieseln sichtbar ohne jedoch die Detaildarstellung zu mindern. Eine größere Übersicht des Vergleichs gibt es beim Anklicken der obigen Bildreihe.
Obwohl die Fuji 6500 mit ihrem großen Super-CCD-Chip bei höheren ISO-Stufen ein signifikant besseres Ergebnis liefert als alle anderen kleinen Kameras gibt es doch einen deutlich sichtbaren Detailverlust spätestens ab ISO 800, die Bildqualität beim ISO-400-Ausschnitt wird übrigens bei Verwendung der RAW-Funktion noch sichtbar verbessert. Typisch für alle kleinen Sensoren ist das Ausfransen von Kanten und sichtbarer Detailverlust bei der pixelgenauen Darstellung auf dem Monitor. Bei den sehr kleinen Chips in Handys sieht man dies schon bei ISO 50, bei anderen kleinen Kameras etwa ab ISO 200, bei der Fuji 6500 wird es spätestens bei ISO 800 auffällig.
Eine ausführliche Übersichtstabelle mit vielen gängigen Sensorgrößen und deren Pixelpitch ("Einzelsensorgröße") gibt es HIER, die stark gekürzte Version untenstehend.
Wichtig (!): Ab etwa 6 bis 8 Megapixel brechen alle kleinen Kameras bei der effektiv übertragenen Auflösung dramatisch ein, ganz im Gegensatz zu den Spiegelreflexmodellen. Das liegt zu einem guten Teil an den dafür nicht mehr geeigneten kleinen und kleinsten Optiken... Mit der neuesten "Sensation" der 12 MP-Modelle steigt im Wesentlichen nur die Dateigröße...
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Kleine digitale Kameras: |
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Modell - Beispiel |
Mega-Pixel | Chipgröße (diagonal) | Einzelsensorgröße | Abmessungen |
| Ixus i7, Sony TSC-T50, Olympus SP-550 | 7 | 1/2,5" ( 6,5 mm ) | 1,7 µm | 5,2 x 3,9 mm |
| Casio EX-Z1200, Panasonic Lumix FX-100 | 12 | 1/1,72" ( 9,4 mm ) | 1,9 µm | 7,5 x 5,5 mm |
| Leica D-LUX 3 (16:9-CCD) | 10 | 1/1,65" ( 9,8 mm ) | 2,0 µm | 8,6 x 4,8 mm |
| Sony DSC-N2 | 10 | 1/1,7" ( 9,5 mm ) | 2,1 µm | 7,6 x 5,6 mm |
| Fujifilm FinePix A 700 (Super-CCD) | 7 | 1/1,6" ( 10,1 mm ) | 2,6 µm | 8,1 x 6,1 mm |
| Fujifilm FinePix F10,F11,F20,F30 (Super-CCD) | 6 | 1/1,7" ( 9,5 mm ) | 2,7 µm | 7,6 x 5,6 mm |
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Digitale Spiegelreflexkameras: |
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| Olympus E 400 | 10 | 4/3" = 21,6 mm | 4,7 µm | 17,3 x 13 mm |
| Sony DSC-R1 (Non-DSLR) | 10 | 25,9 mm | 5,5 µm | 21,5 x 14,4 mm |
| Canon EOS 400D | 10 | 26,7 mm | 5,7 µm | 22,2 x 14,8 mm |
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| Nikon D200, D80, Sony Alpha 100 | 10 | 28,4 mm | 6,1 µm | 23,6 x 15,8 mm |
| Canon EOS 20D, 30D, 350D | 8 | 27,3 mm | 6,4 µm | 22,5 x 15,1 mm |
| Canon EOS 1D Mark III | 10 | 33,8 mm | 7,2 µm | 28,1 x 18,7 mm |
| Canon EOS 1Ds Mark III | 21 | 43,0 mm (Kleinbildvollformat) | 6,4 µm | 35,8 x 23,9 mm |
| Digitale Mittelformat-Spiegelreflexkameras: | ||||
| Phaseone P 45 | 39 | 61,4 mm | 6,8 µm | 49,1 x 36,8 mm |
| Digitale Großformat-Spiegelreflexkameras: | ||||
| Fairchild CCD 595 | 85 | 115 mm | 8,8 µm | 81 x 81 mm |
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CMOS-Chips mit Einzelsensorgrößen oberhalb einer imaginären Rauschfreiheitsgrenze
( Profifotografen schätzen diese auf um die sechs Mikrometer ) produzieren völlig saubere Bilder ohne jegliches Rauschen ( bei den niedrigsten Empfindlichkeiten der Kamera, meist ISO-50, 100 und 200 ) auch noch bei allerhöchsten Ansprüchen. Dies erreichen ausschließlich die großen, digitalen Spiegelreflexkameras (D-SLR´s). Da die verwendeten Sensoren in den üblichen kleinen Kameras des Massenmarktes flächenmässig 5-7 mal kleiner sind muss das Signal um den gleichen Betrag verstärkt werden. Und damit steigt auch das Bildrauschen an und die Detailgenauigkeit nimmt ab (Erklärung mit Bildbeispielen). Die Einzelsensorgröße ist damit das entscheidende Kriterium für das typische Bildrauschen kleiner Digitalkameras.Allen DSLR´s gemeinsam ist die exzellente Detailwiedergabe auch bei höheren ISO-Werten. Je nach Modell bis ISO 3200 !
Am oberen Ende des Auflösungsrennens rangieren Sensoren für die militärische Luftüberwachung
per Flugzeug oder Satellit. Die Sensoren überschreiten aber die Ausleuchtzone der Mittelformatobjektive und sind damit für den zivilen Bereich viel zu teuer, da sowohl Objektive als auch Kameras Sonderanfertigungen sind. Die neuesten Mittelformatrückteile erreichen Auflösungen um 40 Megapixel mit einer Reduzierung der Einzelsensorgröße. Bleiben aber noch deutlich im unkritischen Bereich über 6 Mikrometer und liefern exzellente Bilder, die in der Gesamtbildqualität bereits mit dem analogen 4x5 Zoll Großformat gleichziehen, aber den Vorteil der viel kleineren Mittelformatgehäuse bieten.Sonderfall Super-CCD-Chip bei der Fuji Finepix F10 bis F31 oder die S6500fd. Die erste Kamera auf dem Markt, die einen Fortschritt in die richtige (rauschfreie) Richtung gebracht hat war die Fujifilm F10. Bei allen (!) anderen kleinen Kameras (auch älteren mit der Super-CCD-Technologie) steigt das Bildrauschen typischerweise mit höheren ISO-Werten sehr stark an. Wie bei den digitalen Spiegelreflexkameras kann man bei dieser kleinen Kamera zum ersten Mal als Grundeinstellung ISO 400 einstellen ohne einen massiven Einbruch in der Bildqualität in Kauf nehmen zu müssen. ISO 800 ist durchaus brauchbar, erst bei ISO 1600 steigt das Rauschen stark an. Es kann gar nicht genug betont werden welch Riesenfortschritt dies bedeutet. Gerade in der Dämmerung, auf Partys oder in Innenräumen wird das Fotografieren jetzt richtig einfach oder (ohne Blitz) überhaupt erst möglich. Dies ist die erste Digitalkamera, die den ISO-Vorteil einer D-SLR mit kleiner Baugröße kombiniert. Noch dazu hat der Sensor auflösungsmässig das Potential von 7 bis 8-MPixelkameras und bietet noch dazu echte VGA-Videoqualität. ( Ausführlicher Test / 1:1 Testbilder / ISO 400 / ISO 800 & 1600 ).
Bildrauschen bei kleinen Digitalkameras - Beispiele
Das Rauschen im Himmelsblau: Typisch für kleine Digitalkameras, tritt aber nicht immer deutlich zu Tage. Es kommt hier auf den Farbton an. Bei schönem, sattem Blau, das in Richtung dunkelblau tendiert (und das man ja meist haben will...) rauscht es fast immer. Bei hellen Blautönen, mit viel Weißanteil ist die Wahrscheinlichkeit geringer. Man sollte dieses Rauschen aber auch nicht überbewerten, es liegt in etwa auf dem Niveau von 100 ASA Farbnegativ-Film (Vergleichsfotos). Im Beispielbild erkennt man neben dem Bildrauschen im Himmel zusätzlich die Probleme bei diagonal verlaufenden Kanten bei älteren Digitalkameras. Bildrauschen tritt zuweilen auch in an sich homogenen hellen Flächen auf, wie hier z.B. blauem Himmel. Im Allgemeinen steigt das Rauschen mit der Verkleinerung der Einzelsensoren auf dem bilderzeugendem Chip. Das erinnert dann ein wenig an den Scan eines Analogfilms (Filmkörnigkeit).
Exkurs zum Thema Bildrauschen:
Durch den prinzipiellen Nachteil der kleineren Sensorenfläche entspricht die niedrigste Empfindlichkeits-(ISO)-Einstellung bei den kleinen Digitalkameras in etwa einem Wert der zwischen der 400 und 800 ISO-Einstellung der digitalen Spiegelreflexe liegt. In der Praxis bei wenig Licht und mit großer Brennweite entspricht dies leider oft der fotografischen Erkenntnis: "Geht" oder "Geht nicht".
Gerade Sportfotografen haben sehr oft mit schlechten Beleuchtungsbedingungen ( Halle, Flutlicht, Dämmerung ) und großen Entfernungen zu kämpfen. Die dazu erforderlichen starken Teleobjektive machen kurze Verschlußzeiten erforderlich, was wiederum hohe ISO-Einstellungen nach sich zieht... Für Bilder in einer Qualität, die zur Veröffentlichung auch größerer Prints in der Tagespresse geeignet erscheinen, sind deshalb ausschließlich diese großen D-SLRs geeignet. Anhand einer Messreihe mit Beispielbildern wird das deutlich. Diese Beispielbilder sind kleine Ausschnitte aus Low-Light Aufnahmen, die auch noch um 200 % vergrößert sind um den Effekt zu verdeutlichen. Aus diesem Grund ist selbst eine (Sport)-Aufnahme mit der ISO 3200 Einstellung noch gerade eben veröffentlichbar.
Anzumerken ist noch das diese Messreihe aus einem Canon EOS-1D Test stammt. Diese D-SLR mit 4 MPixel schafft unglaubliche 8 Bilder pro Sekunde in voller Auflösung und ist deshalb u.a. bei Sportfotografen recht beliebt. Größere Sport-Prints von Bildern dieser Kamera in der Presse sind leicht zu erkennen: Kleine waagerechte Streifen in duklen Bildbereichen durchziehen meist das Bild, ein Artefakt der schnellen Datenextraktion von beiden Seiten gleichzeitig...
Empfindlichkeiten von Analogfilm und digitalen Sensoren: Schon ab 100 ASA liefern analoge Farb-Filme nur noch 6 MPixel. Dieser Wert sinkt auf etwa 2 MPixel bei 1600 ASA. Bei digitalen Systemen mit kleinen CCDs sinkt der Wert zwar auch stark aufgrund höheren Bildrauschens, bei digitalen Spiegelreflexkameras mit ihren großen Sensorflächen aber nur relativ wenig. Das zeigt sich besonders bei schlechten Beleuchtungsbedingungen in Kombination mit langen Brennweiten. Ohne hohe ISO-Einstellungen geht da nichts mehr. Es ist gleichwohl möglich bei einem Hallentennisturnier auch mit einer kleinen DigiCam Boris Becker abzulichten. Die Bilder sehen auf den ersten Blick noch recht brauchbar aus, da verkleinert. Aber als Druckvorlage für eine Zeitung wären sie viel zu schlecht: Mit viel Mühe ( da die Ausbeute an scharfen Bildern bei den langen Belichtungszeitenrecht klein ist ) ist dennoch auch Konzertfotografie möglich, wie am Beispiel des Mannheimer Depeche Mode Konzerts zu sehen, und hier sind sogar Vergrößerungen möglich.
Deutsche Seiten:
Digitalkamera - F A Q - Die Newsgroup de.alt.rec.digitalfotografie (HTML) - Newsgroup im Newsreder
Analogfotografie - FAQ - Die Newsgroup de.rec.fotografie (HTML) - Newsgroup im Newsreader
Digitalfotografie für Eilige - FixFoto-Forum - Bildrauschen
Neuigkeiten bei Digitalkamera.de - Schnellzugriff auf Datenblätter aller Digitalkameras - Diskussionsforum von Digitalkamera.de
Englische Seiten:
Traumobjektive - Das größte (KB-) Objektiv der Welt - Counting Megapixels - Vergleich 4x5 Kamera gegen D-SLR (Farbfilm)
Steve's Digicams - Digital Photography Review - Imaging-Resource - Digital Camera Resource
Diskussionsforen von DP-Review.com: Canon D-SLR - Fuji D-SLR - Forenliste
Fotobeispiele für das digitale Bildrauschen, auch im Vergleich zu 100 ASA Film - Auflösungsvermögen des 35mm Films von ISO 50 bis 1600
Tools für Digitalfotografen:
Monitorkalibrierung - Irfanview - Exifer - Hotpixel Eliminator - ABSoft Neat Image - FixFoto
Rechner für die Auflösungsberechnung beim digitalen Druck - Digitaler Edeldruck mit dem Irisdrucker - Fotografie-Kurs von AGFA