Fotografie | Freitag, 29. Oktober 2004

Rauschen aus Digitalfotos entfernen

Ich hatte vor einiger Zeit kurz beschrieben, wie man Farbsäume und Farbrauschen aus Digitalfotos entfernen kann – dem allgemeinen Bildrauschen kann man so leider nicht zuleibe rücken. Aber woher kommt eigentlich dieses Rauschen bei Digitalfotos oder bei Scans? Stephan Stoske schreibt darüber folgendes:

Rauschen im Bild hat viele Ursachen. Die Lichtmenge die auf die Sensoren trifft ist niemals genau dieselbe, die Sensoren selbst haben eine Toleranz und liefern variierende Werte, die stufenlose Intensität des Lichtes (das wir logarithmisch sehen) wird in ein festes Raster unterteilt (das linear ist) usw.

Seine Idee, das Rauschen dadurch zu vermindern, indem man mehrere Aufnahmen des Motivs macht, um anschließend für jedes einzelne Pixel einen Mittelwert aus allen verfügbaren Aufnahmen zu errechnen, ist ebenso einfach wie genial.

Originalbild in verkleinerter Darstellung

Mit der für Mac und Windows kostenlosen Software noiseRemove habe ich gestern einen Test gemacht. Oben sehen Sie das Ausgangsbild. Es wurde mit einer Canon G2 bei einer ISO Empfindlichkeit von 400 ASA im RAW-Format aufgenommen und nicht geschärft. Hier sehen Sie den markierten Ausschnitt, vergrößert auf 300%:

Ausschnitt vergrößert auf 300%

Das Bildrauschen ist deutlich zu erkennen. Nimmt man vier Fotos dieses Motivs – die, das muss ich wohl nicht erwähnen, mittels Stativ aufgenommen wurden –, und lässt noiseRemove arbeiten, erhält man bereits dieses Ergebnis:

noiseRemove Test mit 4 Bildern, Ausschnitt vergrößert auf 300%

Deutliche Verminderung des Rauschens, die Struktur der Zucchini wird wieder sichtbar. Aber es geht noch besser. Hier das gleiche Motiv, jetzt mit 16 Aufnahmen per noiseRemove berechnet:

noiseRemove Test mit 4 Bildern, Ausschnitt vergrößert auf 300%

Wahnsinn! Würde ich Software-Innovationspreise oder so etwas vergeben, wäre noiseRemove einer meiner heißesten Kandidaten. Aber immerhin vergebe ich Kochmützen: Fünf Stück für die nützlichste Digitalfoto-Software, die mir seit langem untergekommen ist! Wertung: 5Kochmützen

Kommentare:

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Thiemo Freitag, 29. Oktober 2004, 18:22 Uhr

Lässt sich das selbe Ergebnis nicht erreichen, indem man die Ebenen in Photoshop transparent übereinander legt?

Ebene 5: Deckkraft 20%
Ebene 4: Deckkraft 25%
Ebene 3: Deckkraft 33%
Ebene 2: Deckkraft 50%
Ebene 1: Deckkraft 100%

Usw. Meinen Berechnungen zufolge sollte das mathematisch korrekt sein. Ein weiterer Vorteil dieser manuellen Methode ist, dass man Störquellen (z.B. wenn jemand durchs Bild läuft) aus einzelnen Ebenen einfach herausradieren kann, da die anderen Ebenen das ausgleichen.

Michael Preidel Freitag, 29. Oktober 2004, 19:42 Uhr

Interessant. Ich habe das ganze gleich mal mit 5 Aufnahmen getestet:

Und in der Tat: So funktioniert es auch. Da sieht man’s mal wieder – auch Bildbearbeitung ist letztlich nur angewandte Mathematik ;-) Allerdings ist die noiseRemove Methode ein wenig bequemer, da ich dort nur einen Ordner mit Bildern angeben muss, der Rest passiert vollautomatisch.

Im übrigen kann man noiseRemove bei einer genügend hohen Anzahl von Bildern auch dazu verwenden, bewegte Objekte aus einem statischen Motiv zu entfernen.

Stephan Stoske Montag, 1. November 2004, 16:27 Uhr

Hi,
um mit Photoshop zumindest ähnliches zu erreichen müssen je zwei Bilder mit 50% Deckkraft verbunden werden. Danach wieder je zwei usw. Das klappt also nur mit einer Anzahl in 2er Potenz (2, 4, 8, 16, usw.) und ist sehr umständlich.
Ausserdem ist das nicht dasselbe, denn im Grafikprogramm werden die Ebenen nacheinander bearbeitet und nach jeder(!) Verbindung wird das Resulat wieder auf 8-Bit quantisiert. Einfache Rechnung: Der Mittelwert aus 40 und 41 ist 40.5, was in einem Grafikprogramm sofort wieder zu 40 wird, da die Daten dort nur als 8-Bit-Integer abgelegt sind.
Bei der Vermittlung mit dem NoiseRemover aber werden die Daten in einem Fliesskommaspeicher berechnet (32-Bit-Single), was sehr genaue Tonwerte ergibt und dazu sehr viele neue Zwischenwerte produziert. Diese werden dann erst am Schluß auf 8-Bit quantisiert oder können sogar per 16-Bit-Roh- Format „gerettet“ werden. Dieses Resultat bearbeitet man dann sinnvoll in Photoshop (Tonwertkorrektur, Gamma, usw.).
Grüße, Stephan Stoske

Rene Jaschke Montag, 1. November 2004, 21:36 Uhr

Na dann muss ich doch auch mal wieder was losweden:
Das Bildrauschen stellt ja wie beim Video eine elektronische Verstärkung dar. Was bei den Profi-Modellen so gut wie gar nicht vorkommt (so erfahren letztens mit einer Canon EOS 1D MarkII, aus der Hand in einer Wohnungsecke zum Spass Kinderportraits geschossen mit 3200 ASA—-fast kein Rauschen, einfach irre) tritt bei den Consumer Cameras mit den viel kleineren Chips immer dann verstärkt auf, wenn die Grundempfindlichkeit erhöht wird. Leider liegt diese aber nicht bei 100 ASA (der meist eingestellten Standard Empfindlichkeit) sonder darunter!!! Fazit, wenn man sowieso mit Stativ knipst, lieber erst mal nen Test bei 50ASA ansehen. Das spart oft die Vielzahl an notwendigen Aufnahmen für die hier beschriebene Methode, die aber natürlich trotzdem toll ist.
Habe hier mal eins der o.g. JPGs der 1D Mark II reingelegt. Ist unbearbeitet, aber eben jpg (4 MB geknipst mit 1/30s, f2,5 50mm Makro 1:2,5).

Grüße

rene