Seitenanfang - Beschreibung - Ursachen - Grundlagen - Seitenanfang |
|
|
Grundrauschen (vergleichbar mit der Körnigkeit eines Analogfilms) beschreibt die Summe aller nichtoptischen Bildsignale, die mit der elektrischen Betriebsbereitschaft des Bildchips verbunden sind (Dunkelstrom) und unter definierten Betriebsbedingungen in aller Regel abbildungslos aus der Bildinformation herausgerechnet werden können. Bildrauschen ist der Anteil am Gesamtbildrauschen, der erkennbar über das Grundrauschen hinausgeht und durch besondere Licht- und Betriebsverhältnisse unverhältnismäßig verstärkt wird. Eine wichtige Kenngröße für die Qualität in der
Sensorchip-Signalverstärker-AD-Wandler-Bildspeicherkette ist der
Signalrauschabstand, also das Verhältnis von Nutzdaten zu
unerwünschten elektrischen Störungen, wobei die primäre Störquelle
im Sensorchip zu suchen ist, während die übrigen Kettenglieder über
die Betriebseinstellungen und -bedingungen Einfluss auf die Stärke
und Sichtbarkeit des Bildrauschens haben. Bildrauschen verursacht sandig-körnige monochrome oder farbige Fehler in dunklen Bildanteilen oder vergleichbar strukturierte Farb- oder Helligkeitsfehler in farbigen Bildanteilen - die Helligkeitsfehler werden unter dem Begriff Luminanzrauschen und die Farbfehler unter dem Begriff Chrominanzrauschen zusammengefasst. Hot Pixel sind helle/weiße Artefakte im Rahmen des Luminanzrauschens auf dunklem Hintergrund, die durch Ladestromverluste einzelner Sensorpunkte zur erhöhtem, punktuellem Dunkelstromfluss führen. Es handelt sich dabei ebenfalls um ein zufälliges, unsystematisches "Fehler"phänomen, das allen Bildchips anhaftet. Stuck Pixel sind echte Chipfehler, wobei der schadhafte Sensorpunkt entweder im maximalen Ladungs- oder Entladungszustand verharrt und dementsprechend schwarze oder weiße Pixel immer an der gleichen Stelle auf dem Bild produziert. Stuck Pixel können einen Gewährleistungsanspruch begründen. Blooming entsteht durch Überladung von
Sensorbereichen bei zu starkem Lichteinfall, die Bildsignale
benachbarter Areale werden im AD-Wandler nicht mehr sauber getrennt,
so dass zu kontrastarmen überbelichteten (grellweißen) Bildbereichen
kommt. |
Seitenanfang - Beschreibung - Ursachen - Grundlagen - Seitenanfang |
|
Photonenrauschen
Auf Bildsensoren sind die Pixelpunkte streng
geometrisch angeordnet, während die Lichtteilchen ungeordnet
(schwirrend) auf den Chip auftreffen; benachbarte Bildpixel werden
mit unterschiedlicher Häufigkeit in der Zeiteinheit getroffen ...
daraus resultiert statistisch gesehen eine unterschiedliche
Zufallshelligkeit, die - in Verbindung mit den interpolierenden
Farbberechungsalgorithmen - einige Aspekte des Luminanz- und
Chrominanzrauschens erklärt. Das Photonenrauschen gehört zu
unsystematischen, zufälligen Störungen. Fixed Pattern Rauschen Durch geringfügige, fertigungstechnische Unterschiede in der Beschichtung des Bildchips bzw. der Farbfiltermaske kommt es zu hersteller- und fertigungstechnisch typischen Rauschsignalen, die allerdings durch Korrekturalgorithmen beeinflussbar sind.
CCD-Sensoren erzeugen Wärme, was das Grundrauschen um
so mehr verstärkt, je länger der Sensor in Betrieb ist und je wärmer
es in der nächsten Umgebung ist. Das thermische Rauschen macht sich
vor allem in dunklen Bildbereichen sichtbar; es hängt direkt mit dem
Energiehaltevermögen für elektrische Ladungen in der
Siliziumstruktur zusammen. Thermisches Rauschen verstärkt sich durch
unmittelbare Wärmeeinwirkung (Sonneneinstrahlung auf das
Kameragehäuse, Akkuerwärmung usw.). Quantisierungsrauschen
Die Umwandlung des analogen Chipsignals in ein
digitales Bildsignal erzeugt an hellen Farbverläufen in den
Farbwechsel- und -übergangszonenan Farbübergängen griesartige oder
treppchenförmige Strukturen. Komprimierungsrauschen Dabei handelt es sich um ein Speicherformat abhängiges Rauschen, das bei der Umrechnung des RAW-Datenstromes in das JPEG-Format als Kompressionsartefakt auftritt und weniger als umschriebener eng begrenzter Fehler zu erkennen ist, sondern eher als strukturelle "Unruhe" im Gesamteindruck auffällt. Rauschpixelgruppen entstehen durch niederfrequentes Rauschen - typische Folge ist das Chrominanzrauschen. Isolierte Rauschpixel entstehen durch hochfrequentes Rauschen, das wir als Luminanzrauschen erkennen können. Dunkelheitsaufnahmen Bei geringer Lichtausbeute und langen Belichtungszeiten kommt es verstärkt zu Bildrauschen, weil sich der Bildchip durch das längere Anliegen der Steuerspannung stärker erwärmt ... hierbei stehen die Anteile des thermischen und des photonischen Bildrauschens im Vordergrund, das sich im Bild als niederfrequentes Rauschen in Form von Chrominanzrauschen bemerkbar macht. Die Erhöhung der "Film"empfindlichkeit durch eine größere ISO-Zahl bringt in aller Regel kaum einen Vorteil, weil damit die Grundspannung am Chip erhöht wird, was zur Erwärmung mit gesteigertem thermischen Rauschen und einer Verringerung des Signalrauschabstand führt, wodurch dann Chrominanz- und Luminanzrauschen gleichermaßen verstärkt werden. Die Möglichkeiten des Denoisings mit Filtern in der EBV ist begrenzt, denn diese Filter führen über die punktuelle oder vektorielle Interpolation allesamt zu Unschärfeeffekten Wendet man nach dem Denoising dann Schärfungsfilter an, dann kommt es wiederum zu einer Verstärkung aller vorhandenen bzw. verbliebenen Rauschartefakte, besonders im Konturenbereich.
Im Zweifelsfall sollte man deshalb bei
Dunkelaufnahmen mit einer moderaten Erhöhung der ISO-Zahl reagieren,
weil dadurch ein homogeneres Rauschen entsteht, das mit moderatem
Denoising im maskierten Dunkelbereich bzw. mit einem kompletten
Schwarzersatz am elegantesten kaschiert werden kann. |
|
Seitenanfang - Beschreibung - Ursachen - Grundlagen - Seitenanfang |
|
Das CCD (charge coupled device) ist ein
ladungsgekoppelter, lichtsensibler Baustein auf
Silizium-/Germaniumbasis. Die Anzahl der
einzeln auslesbaren Kreuzungspunkte (Ladungssenken) bestimmt die
physikalische Auflösung des Bildchips. CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)
steht für eine mit dem CCD konkurrierende Bildchip-Technologie,
bei der Transistoren, die paarweise komplementär zueinander
angeordnet sind; dabei werden p-Kanal- und
n-Kanal-Feldeffekttransistoren miteinander kombiniert und eine
bestimmte Steuerspannung führt immer einen der zwei komplementären
Transistoren in den sperrenden, den anderen in den leitenden
Zustand. Während beim CCD eine Kette von Komponenten bis
hin zum Bildspeicherchip mittels Softwarsteuerung zusammenarbeitet,
ist die im CMOS-Chip realisierte Technik der "very large scale
integration" (VLSI) bereits mit zentralen
Verarbeitungsfunktionalitäten direkt in den Bildchip integriert. |
|
Seitenanfang - Beschreibung - Ursachen - Grundlagen - Seitenanfang |
|
fotos.docoer-dig.de ist ein nichtkommerzielles Projekt der docoer-dmms - © docoer '04 - '06
Nicht verlinkte Stichworte befinden sich in Vorbereitung - bitte etwas Geduld haben und demnächst mal wieder nachschauen