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Farbrauschen bei der Digitalfotografie

Oder: Warum mit zunehmender Dunkelheit immer mehr unerwünschte Farbpunkte in dunklen Bildbereichen auftauchen.

Moderne Kameras werden immer empfindlicher. Wir kennen die Situation, dass wir aus dem hellen Tageslicht eines Sommertages kommend in einem abgedunkelten Zimmer kaum was sehen. Die Augen müssen sich erst an die Dunkelheit gewöhnen. Umso besser sie das tun, desto mehr können wir sogar in der Dämmerung und Nacht noch etwas sehen.

Die Aufnahmechips moderner Digitalkameras können das auch. Dazu verändert der Bediener der Kamera die sogenannte Empfindlichkeit. Meist erledigt das sogar die Automatik, die von den meisten Kamerabesitzern verwendet wird.

Die Folge von dieser erhöhten Empfindlichkeit ist ein helleres Bild selbst bei wenig Umgebungslicht. Der Preis dafür ist allerdings ein erhöhtes Maß an Unschärfe und vor allem das lästige, wahllose Auftauchen von Farbpunkten besonders in Bereichen, in denen nur Schwarz sein sollte.

Doch was passiert eigentlich genau, wenn man so ein Dämmerungsbild aufnimmt?

Wir wollen uns diese Situation einmal aus der Sicht der Kamera anschauen:

An einem hellen Tag wandern die Lichtstrahlen durch die Frontlinse unseres Objektivs. Mehrmals gebeugt und wieder gerade gerichtet verlassen sie einige Zentimeter später das Objektiv wieder, um kurze Zeit danach auf den Aufnahmechip zu treffen.

Die Menge Licht ist dabei proportional der Objektivöffnung, den Verlusten in den Linsen und der sogenannten Blendenöffnung. Vereinfacht: Was vorne rein kommt, kommt zu einer etwas reduzierten Menge hinten auch wieder raus – niemals mehr, oft weniger.

Nun kommen wir zum Aufnahmechip, der am Ende des Lichtweges unserer Kamera liegt. Hier warten in modernen Kameras mehrere Millionen kleiner Pixel auf die Lichtphotonen, die von draußen rein kommen. Im Grunde genommen sind sie genügsam und bei Tageslicht mit der Portion zufrieden, die sie abbekommen. Links und rechts von ihnen sind auch die anderen Pixel gut versorgt.

Man muß sich die drangvolle Enge auf so einem Aufnahmechip vorstellen. Wenige Quadratmillimeter groß ist die Fläche, die sich da 16- oder gar 24-Millionen Pixel miteinander teilen müssen.

Nun wird es Abend und damit dunkler. Die Anzahl der Lichtphotonen (das sind die kleinsten Einheiten Licht, die durch die Luft schwirren) wird geringer. Zwischen den einzelnen Pixeln im Aufnahmechip entsteht Unruhe. Denn nicht jeder bekommt mehr die gleiche Menge ab. Einige werden arg benachteiligt, was Neid erzeugt.

Wird es nun noch dunkler, beginnen die ersten Streitigkeiten unter den Pixeln. Benachteiligte wollen nicht mehr im Dunkel sitzen und beanspruchen auch Lichtphotonen für sich. Hier ein Hieb, dort ein Schupsen, die ersten blauen Flecken entstehen und so mancher sieht rot.

Und nun kommt die Automatik (oder der Bediener hinter der Kamera) und macht was? Er erhöht die Empfindlichkeit des Kamerachips.

Na, da braucht es kaum noch einer Erklärung: Wenn man die Empfindlichkeit erhöht, erhöht man natürlich auch…..die Streitbereitschaft.

Nicht mehr einzelne Pixel streiten mit ihren Nachbarn, sondern ganze Bereich in dunklen Ecken erheben sich nun. War man eben noch auf Ausgleich bedacht, reagiert man jetzt empfindlich auf das Ungleichgewicht. Es kommt mehr und mehr zu Streitigkeiten. Die Pixel beginnen, sich untereinander zu prügeln, was zu roten, grünen und blauen Flecken führt. Ausserdem ist die ganze Millionenschaft in Wallung, weswegen das ganze Bild nun anfängt, unscharf zu werden.

All das geschieht von uns unbemerkt hinter den lichtundurchlässigen Wänden unserer Kamera. Ein gnadenloser Kampf um die letzten Lichtphotonen. Und wir können nur froh sein, dass dieses Millionenheer der Pixel nicht brüllen kann – wir würden augenblicklich die Kamera von uns werfen.

Aber so erklären sich die bunten Farbpunkte in den Bildern, die wir Nachts aufnehmen….