Technikwissen Digitalkameras: Empfindlichkeit und Rauschunterdrückung
Bis vor Kurzem konnten hohe Empfindlichkeiten nur bei digitalen Spiegelreflexkameras erreicht werden: Da ihr Bildsensor wesentlich größer ist als der einer Kompaktkamera, sind sie in dieser Hinsicht immer noch leistungsfähiger. Sieht man von anderen Einflussfaktoren einmal ab, so hängt die Empfindlichkeit eines Bildsensors hauptsächlich von der Größe seiner Sensorpixel ab. Die Vergrößerung der Auflösung bei gleich bleibender Sensorgröße (sie konnte sehr schnell von zwei oder drei Megapixeln auf fünf bis zehn Megapixel erhöht werden) führte zugleich zu einer Verkleinerung der Sensorpixel; dies hat die Umsetzung des Fortschritts in der Sensorfertigungstechnik beschränkt. Die Nennempfindlichkeit der Bildsensoren liegt im Allgemeinen zwischen 50 und 100 ISO (International Standards Organization; früher: ASA (American Standard Association)), einer internationalen Norm zur Definition der Empfindlichkeit photographischer Filme, die analog auf Digitalkameras angewandt wird. Das ist, für sich betrachtet, kein sonderlich hoher Wert. Zur Erhöhung der Empfindlichkeit wird das Signal elektronisch verstärkt; proportional dazu erhöht sich natürlich auch das Bildrauschen.
Aus diesem Grund war die Empfindlichkeit der kleineren Bildsensoren in digitalen Kompaktkameras lange Zeit auf 400 ISO begrenzt. Die Resultate waren, bei diesem recht klassischen Wert, nicht gerade überwältigend. Für viele Hobbyphotographen ist dieses Problem durch den Einsatz von Software zur Rauschunterdrückung (wie Neat Image oder NoiseWare), die einen großen Teil des Bildrauschens beseitigt, bereits gelöst - freilich um den Preis eines gewissen Verlustes an Bildqualität. Solche Rauschunterdrückungsfunktionen wurden auch in gängige Bildverarbeitungsprogramme integriert. Oft ist der Anwender auf eine Nachbearbeitung seiner Bilder angewiesen, doch sie erfordert Zeit und ein gewisses Know-How. Mit dem Anstieg der Leistungsfähigkeit der Prozessoren haben viele Hersteller die Rauschunterdrückung direkt in ihre Geräte integriert, die damit sofort verwendbare Photos liefern. Während diese Bildverarbeitungsverfahren am Anfang noch sehr unausgereift waren und nur wenig erfreuliche Resultaten erbrachten, wurden sie nach und nach verbessert, so dass sich heute Bilder von erstaunlicher Qualität erzeugen lassen.
Das Prinzip bleibt nach wie vor gleich: Zunächst werden ungemusterte Bildbereiche analysiert, um damit das Bildrauschen von den Bilddetails zu unterscheiden; anschließend erfolgt eine Bildsubtraktion. Natürlich kann dieser Prozess extrem kompliziert werden, denn eine einzelne Analysezone reicht für eine effiziente Bildverarbeitung natürlich nicht aus. Nur das Prinzip ist einfach...
Grundprinzip der Rauschunterdrückung mit Analyse der Zonen, die keine bedeutenden Details enthalten.
Das Rauschunterdrückungssystem erstellt aus dieser Analyse Filter zur Subtraktion des Bildrauschens.
Das komplexe Bildprozessor Venus III, der in die Panasonic-Kompaktkameras der nächsten Generation integriert wird, verspricht eine sehr wirksame Rauschunterdrückung...
Vor der Einführung dieser Hochleistungs-Rauschfilter haben die Hersteller mitunter auf grobe Rauschminderungsverfahren gesetzt, die zwar die Störsignale, aber auch alle Bilddetails unterdrückt haben. Die Idee dabei war, ein zufriedenstellendes Resultat für Abzüge im Standardformat 10 x 15 cm zu erreichen. Das ist nicht unbedingt verkehrt, aber ein solches Modell ist doch nur mit viel Sachverstand auszuwählen. In diesem Zusammenhang kam auch das "pixel mapping" auf. Dabei wird eine hohe Empfindlichkeit mit einer reduzierten Bildauflösung erkauft, indem ein Bildpunkt aus mehreren Sensorpixeln gebildet wird. Auch diese Methode ist durchaus wirkungsvoll; wer jedoch von hochauflösenden Bildern träumt, wird damit kaum zufrieden sein. Als Grundbaustein spielt auch der Bildsensor eine Rolle, selbst wenn die Bildsensoren zahlreicher auf dem Markt befindlicher Modelle einander sehr ähnlich, wenn nicht identisch sind. Unter den bekannten Marken nimmt, was die Empfindlichkeit der Bildsensoren angeht, Fujifilm den Spitzenplatz ein. Die von diesem Hersteller entwickelten Modelle besitzen eine besondere Struktur mit achteckigen anstatt rechteckigen Sensorpixeln. Diese Sensoren mit der Bezeichnung Super CCD haben bemerkenswerte Aufnahmeleistungen bei geringer Helligkeit gezeigt.
