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dkamera.de Grundlagenwissen: MFR-Rauschreduzierung

Geringeres Bildrauschen durch die Multiframe-Rauschreduzierung

Ein Bildrauschen ist bei den meisten Bildern ein Ärgernis, es sein denn, man setzt dieses zur Gestaltung des Bildes ein. In der heutigen Zeit hat sich das Bildrauschen durch immer bessere Sensoren und immer bessere Signalverarbeitungstechnologien zwar kontinuierlich verringert, bei höheren Sensorempfindlichkeiten kommt es – je nach Bildsensor – jedoch noch immer mehr oder weniger stark zum Vorschein.

Um das Bildrauschen zu vermeiden, kann man natürlich eine niedrigere Sensorempfindlichkeit wählen oder die Belichtungszeit verlängern. Ersteres ist in vielen Fällen wegen einer Unterbelichtung des Bildes nicht möglich. Letzteres kann zu einer Verwacklung der Aufnahmen führen, wenn man nicht gerade ein Stativ dabei hat.

Da sich die eben genannten Lösungen nicht immer anbieten, haben verschiedene Kamerahersteller noch eine weitere Rauschreduzierungsmöglichkeit in ihre Kameras integriert. Hier werden mehrere Bilder hintereinander aufgenommen und miteinander verrechnet. Diese Technik wird je nach Hersteller unterschiedlich bezeichnet. Sony nennt diese Technologie Multiframe-Rauschreduzierung, Canon Multi-Shot-Rauschreduzierung. Sony nutzt die Multiframe-Rauschreduzierung zudem, um den ISO-Bereich nach oben zu erweitern. Bei der Sony Cyber-shot DSC-RX100 III (Testbericht) kann man ISO 25.600 nur mit der Multiframe-Rauschreduzierung wählen, bei der Sony Alpha 6000 (Testbericht) ist es zusätzlich ISO 51.200. Bei Canon hat die Multi-Shot-Rauschreduzierung dagegen keinen Einfluss auf die angebotenen Sensorempfindlichkeiten.

Funktionsweise der Rauschreduzierung durch Einzelbildverrechnung:

Wie arbeitet die Rauschreduzierung durch Einzelbildverrechnung?
Bei der Rauschreduzierung durch Einzelbildverrechnung schaltet die Digitalkamera automatisiert in den Serienbildmodus, wobei sich die Serienbildgeschwindigkeit und die Anzahl der Aufnahmen in Folge nicht einstellen lassen. Je nach Kamera kann daher die Bildrate und die Bildanzahl variieren.

Bei der Sony Cyber-shot DSC-RX100 III (Testbericht), die zehn Bilder pro Sekunde im Serienbildmodus festhalten kann, werden vier Bilder hintereinander aufgenommen. Solange es die Belichtungszeit erlaubte, lag die Bildfrequenz in unserem Test bei zehn Bildern pro Sekunde. Für vier Bilder werden daher nur 0,4 Sekunden benötigt.

Bei der Multi-Shot-Rauschreduzierung der Canon EOS 70D (Testbericht) werden ebenfalls vier Bilder aufgenommen. Auch hier verwendet die Kamera – sofern möglich – die höchste Serienbildrate. Die vier Bilder werden daher innerhalb von 0,6 Sekunden aufgenommen.

Je höher die Bildrate ausfällt, desto geringer ist natürlich der Unterschied zwischen den einzelnen Aufnahmen. Diese werden von der Digitalkamera nach der Aufnahme übereinandergelegt und das Rauschen „verrechnet“. Möglich ist dies, da das Bildrauschen nicht gleichmäßig auftritt, sondern die „Rauschpixel“ in den verschiedenen Bildern an unterschiedlichen Stellen zu finden sind.

Die Bearbeitungsdauer dieses Verrechnungsprozesses ist abhängig von der Anzahl der aufgenommenen Bilder und natürlich auch von der Rechenleistung des Bildprozessors. Hier fällt die Sony Cyber-shot DSC-RX100 III mit ihrem Bionz-X-Bildprozessor sehr positiv auf. Zum einen muss man auch bei der Multiframe-Rauschreduzierung zwischen den einzelnen automatisierten Bildserien nicht warten, zum anderen kann man sich das Ergebnis der Berechnung bereits nach rund zwei Sekunden ansehen.

Bei der Canon EOS 70D ist die weitere Aufnahme nach der Multi-Shot-Rauschreduzierung erst einmal blockiert. Bis das fertige Bild betrachtet werden kann, vergehen hier gut 7,5 Sekunden.

Sehr gut gefällt uns bei der Sony Cyber-shot DSC-RX100 III und der Canon EOS 70D, dass die Rauschreduzierung fast in jedem Fotoprogramm möglich ist. Dadurch wird man nicht auf besondere Einstellungen festgelegt, sondern kann wie üblich die Parameter bestimmen (Blende, Belichtungszeit, ISO). Dies ist aber nicht bei allen Kameramodellen der Fall.

Die Aufnahme im RAW-Format ist beim Einsatz der Rauschreduzierung durch Einzelbildverrechnung generell nicht möglich, denn die zusammengerechneten Einzelbilder lassen sich natürlich nur als JPEGs ausgeben.

Bei der RX100 III kann man die Multiframe-Rauschreduzierung über das ISO-Menü erreichen:

Bei der Canon EOS 70D findet man die Rauschreduzierung im High-ISO-Rauschreduzierungsmenü:

Wo findet man die Multiframe-Rauschreduzierung im Menü?
Hier verfolgen die Hersteller unterschiedliche Ansätze. Bei der Sony Cyber-shot DSC-RX100 III kann man die Aufnahme mit der Multiframe-Rauschreduzierung beispielsweise über das ISO-Menü aktivieren. Bei der Canon EOS 70D findet sich diese unter dem Punkt „High ISO Rauschreduzierung“ und „NR“ im Hauptmenü. Wir meinen, dass Sonys Lösung komfortabler ausfällt, da das ISO-Menü in der Regel deutlich schneller erreicht werden kann. Umständlich: Wer im RAW-Format oder mit JPEG+RAW fotografiert, muss im Menü zuerst zur alleinigen JPEG-Speicherung wechseln, ansonsten ist die Rauschreduzierung ausgegraut und nicht anwählbar. Zusätzlich zur Rauschreduzierung durch Einzelbildverrechnung könnten unserer Meinung nach auch JPEG- oder RAW-Bilder als "Bonus" gespeichert werden.

Wie stark lässt sich das Rauschen durch die Multiframe-Rauschreduzierung reduzieren?
Für diesen Test haben wir Vergleichsbilder mit der Canon EOS 70D mit unterschiedlichen Sensorempfindlichkeiten aufgenommen.

Vergleich der Rauschreduzierung bei ISO 1.600:

Vergleich der Rauschreduzierung bei ISO 6.400:

Vergleich der Rauschreduzierung bei ISO 25.600:

Das Ergebnis unseres Vergleichstests zwischen der Rauschreduzierung mit Standardeinstellungen und der Multi-Shot-Rauschreduzierung:
Die Rauschreduzierung durch Einzelbildverrechnung zeigt eindrucksvoll, dass sich das Bildrauschen effektiv verringern lässt. Am größten ist der Unterschied bei ISO 25.600. Hier kann die Multi-Shot-Rauschreduzierung das Bildrauschen um mindestens eine Blendenstufe verringern. Effektiv zeigen die Bilder daher ein Rauschen, als wäre die Aufnahme mit etwa ISO 10.000 bis ISO 12.800 aufgenommen worden. Bei ISO 6.400 ist der Vorteil durch die Multi-Shot-Rauschreduzierung geringer, aber noch immer gut sichtbar. Auch bei ISO 1.600 lässt sich ein Unterschied erkennen, dieser Bedarf aber schon einer stärkeren Vergrößerung. Da die Aufnahmen mit der Multi-Shot-Rauschreduzierung bei jeder Sensorempfindlichkeit etwas weicher wirken, fällt der Vorteil bei ISO 1.600 kaum mehr ins Gewicht. Die Canon EOS 70D zeigt hier generell nur ein sehr feines Rauschen.

Unter ISO 3.200 würden wir bei einer Kamera mit einer vergleichbaren Bildqualität (dies gilt in etwa für alle Modelle mit APS-C-Sensor) daher auf die Rauschreduzierung durch Einzelbildverrechnung verzichten. Hier sorgt die Standard-Rauschreduzierung für ähnliche Ergebnisse, zudem sind Aufnahmen auch im RAW-Format möglich. Hier lässt sich per nachträglicher Bearbeitung das Rauschen zudem auch individualisiert bearbeiten.

Da wir die weiter oben gezeigten Vergleichsbilder zwecks einer besseren Vergleichbarkeit von einem Stativ aufgenommen haben, müssen wir natürlich auch noch einen Blick auf die Aufnahmen aus der Hand werfen. Hier ergibt sich der eigentliche Vorteil der Multi-Shot-Rauschreduzierung, da die Belichtungszeit zugunsten verwacklungsfreier Aufnahmen verkürzt werden muss, was gleichzeitig eine höhere Sensorempfindlichkeit nötig macht. Da ohne Stativ kleinere Verwacklungen kaum verhindert werden können, muss die Kamera die Aufnahmen vor dem Verrechnen deckungsgleich überlagern. Dies ist natürlich umso leichter, je geringer der Versatz zwischen den einzelnen Bildern ausfällt. Zum einen sollte die Kamera daher möglichst ruhig gehalten werden, zum anderen sollte sie auch eine hohe Bildrate unterstützen. Unsere Beispielkamera Canon EOS 70D ist mit sieben Bildern pro Sekunde hierbei gut ausgestattet.

Vergleich der Rauschreduzierung vom Stativ und aus der Hand bei ISO 6.400:

Auch hier verrichtet die Canon EOS 70D eine gute Arbeit. Die Freihand-Aufnahmen wirken zwar etwas weichgezeichneter, das Ergebnis kann uns jedoch überzeugen. Auch aus der Hand lässt sich diese Rauschreduzierungstechnik also einsetzen.

Nachträgliche Rauschreduzierung am Computer:
Ihre Kamera unterstützt die Rauschreduzierung durch das Zusammenrechnen von Einzelbildern nicht, Sie wollen diese Technik aber trotzdem verwenden? Dann können Sie diese mit einem Bildbearbeitungsprogramm nachstellen. Dazu nehmen Sie wie die Kamera mehrere Bilder hintereinander auf. Vier sollten es mindestens sein, besser sind sechs oder acht Bilder. Diese müssen in ein Bildbearbeitungsprogramm geladen werden, das mehrere Bilder zusammenrechnen kann.

Schritt 1: Funktion auswählen:

Schritt 2: Bilder laden:

Schritt 3: Bilder zusammenrechnen:

In Photoshop ist die Vorgehensweise sehr einfach. Laden Sie die Bilder über Datei -> Skripten -> „Dateien in Stapel laden“. Machen Sie ein Häkchen bei „Quellbilder nach Möglichkeit automatisch ausrichten“ und bei „Nach dem Laden von Ebenen Smartobjekt erstellen“. Ist dieses erstellt, können Sie über Ebenen –> Smartobjekte -> Stapelmodus die Art der Zusammenrechnung der Ebenen auswählen. Hier bietet sich "Arithmetisches Mittel" an.

Falls Sie mit einem anderen Programm arbeiten, können Sie die Aufnahmen als Ebenen übereinander legen und die Deckkraft der einzelnen Bilder vom letzten bis zum ersten Bild staffeln. Bei vier Aufnahmen belassen Sie die unterste Ebene bei 100 Prozent Deckkraft, die drittletzte setzen Sie auf 75 Prozent, die zweitletzte auf 50 Prozent und die oberste auf 25 Prozent. Sollten die Bilder mit einem leichten Versatz aufgenommen worden sein, was bei Aufnahmen aus der Hand so gut wie immer der Fall sein sollte, müssen Sie die Bilder vor diesem Schritt erst genau übereinander legen. Dies ist natürlich deutlich mühsamer, als die eben gezeigte mögliche Vorgehensweise in Photoshop.

Vergleich der internen Rauschreduzierung der Canon EOS 70D und per Photoshop bei ISO 25.600:

Unser Fazit zur Rauschreduzierung durch Einzelbildverrechnung:
Die Rauschreduzierung durch Einzelbildverrechnung mögen viele vielleicht nur als Gimmick ansehen, und auch die Hersteller werben nur relativ wenig damit. In unserem Test hat sich diese Technologie allerdings als sehr effektiv beim Verringern des Bildrauschens erwiesen. Ein um mehr als eine ISO-Stufe reduziertes Rauschen ist beachtlich. Damit lässt sich an der Canon EOS 70D sogar ISO 25.600 (mit einigen Abstrichen) nutzen. Ohne Rauschreduzierung ist dies fast undenkbar.

Verbesserungsbedarf sehen wir bei der Integration im Menü. Sony hat dies mit einem Erreichen über das ISO-Menü bereits gut gelöst, Canon eher weniger. Hier muss man im Menü danach suchen. Selbst wenn man die Rauschreduzierung im konfigurierbaren „MyMenü“ registriert, ist diese Lösung nicht optimal. Ebenfalls verbesserungswürdig: Die Rauschreduzierung durch Einzelbildverrechnung sollte auch bei eingestellter RAW-Aufnahme funktionieren. Natürlich lässt sich die rauschreduzierte Aufnahme nicht als RAW-Bild ausgeben, die dafür verwendeten Einzelbilder könnten jedoch zusätzlich gespeichert werden.

Zu guter Letzt eine gute Nachricht für alle, deren Kamera die Rauschreduzierung durch Einzelbildverrechnung nicht anbietet: Ein sehr ähnlicher Effekt lässt sich per Bildbearbeitung erreichen. Zumindest per Photoshop werden dafür nur ein paar Klicks benötigt.

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