Alt vs. Neu oder: Was tun gegen Bildrauschen und Pixelfehler?

Sobald der Sommer naht, kommt auch die Zeit der Nachtaufnahmen, da im Sommer unser Nachthimmel besonders sternenreich ist. Und da man bei Nachtaufnahmen meist mit langen Belichtungszeiten und ISO-Werten höher als 1.600 arbeitet, kommen in der modernen Digitalfotografie oft zwei ungeliebte Komponenten mit ins Spiel: Bildrauschen und Pixelfehler. Beides ist physikalisch bedingt und lässt sich selbst bei Kameras der Oberklasse nicht vermeiden. Moderne Kameras und RAW-Konverter verfügen zwar über eine sehr effektive Rauschreduktion, doch gegen Pixelfehler ist selbst die beste Rauschreduktion wirkungslos, es müssen also andere Strategien her. In diesem Beitrag gehe ich auf eine Form der Pixelfehler, nämlich die Hotpixel ein und was das mit Alt gegen Neu zu tun hat, das erfahrt Ihr jetzt.

Warum Alt vs. Neu?

Seit über einem Jahr nutze ich eine Nikon D5300. Obwohl es mit der D5500 bereits ein Nachfolgemodell gibt, ist die D5300 mit ihrem 24 MP DX-Sensor nach wie vor State-of-the-Art. Doch zuweilen geht mir die hohe Auflösung von 24 MP ein wenig auf die Nerven und ich kann mir auch nicht vorstellen, dass eine derart hohe Pixeldichte auf einem Sensor mit der Fläche von 23,7 x 15,6 mm der Bildqualität zuträglich ist. Außerdem muss an der D5300 mangels Tasten am Gehäuse ein Großteil der Kamerasteuerung über das Menü erfolgen, was ich als sehr fummelig empfinde. Da ich also eine Kamera mit professionellem Gehäuse und vernünftiger Bildauflösung suchte, aber nicht besonders viel Geld ausgeben wollte, kaufte ich Ende letzten Jahres eine gebrauchte Nikon D7000, die ein robustes Gehäuse mit vielen Tasten hat und Bilder mit 16 MP Auflösung aufnimmt, was in meinen Augen völlig ausreicht.

Ich weiß aber auch, dass zwischen der D5300 und der D7000 ca. 4 Jahre Entwicklungszeit liegen, man könnte also meinen, dass die D5300 mit ihrem modernen 24 MP Sensor der D7000 mit ihrem leicht betagten 16 MP Sensor in Sachen Bildrauschen deutlich voraus ist. Die Frage ist nur: Stimmt das und falls ja: Wie weit voraus ist sie denn? Das hat mich interessiert, weil ich mittlerweile viel lieber mit der D7000 fotografiere.

Erste Testreihe

Ein Testaufbau und mehrere Testaufnahmen mit beiden Kameras mussten also her, zunächst einmal unter „normalen“ Lichtbedingungen und mit ISO-Werten bis maximal 6.400. Als Objektiv habe ich das Sigma 18-35 mm F1,8 DC HSM verwendet, die beste und schärfste Linse, die ich besitze. In den Bildern seht Ihr jeweils einen 100 % Bildausschnitt. Links seht Ihr die unbearbeiteten RAW-Dateien, rechts habe ich eine Schärfung und Rauschreduktion mit RawTherapee vorgenommen. Wundert Euch bitte nicht über die abweichenden Größen des Bildausschnittes. Das hat mit den unterschiedlichen Bildauflösungen zu tun:

Mein Eindruck: Bis ISO 400 sind beide Kameras, das Rauschen betreffend, gleichauf. Ab ISO 800 liegt die D7000 in meinen Augen sogar eine Idee weiter vorne und ab ISO 1.600 sieht man, dass dieses fleckig-bunte Bildrauschen, „Chrominanzrauschen“ genannt, bei der D5300 etwas ausgeprägter ist als bei der D7000. Mittels der Rauschreduktion bekommt man das zwar sehr gut in Griff, aber trotzdem überzeugen mich die Fotos der D7000 etwas mehr. Was mir auch auffiel, ist, dass das Plus an Bildschärfe, das der fehlende Tiefpassfilter auf dem Sensor der D5300 angeblich bringen soll, nur ein reichlich überschätzter Marketing-Gag ist. Ich habe nicht den Eindruck, dass die Fotos der D7000, die diesen Tiefpassfilter besitzt, unschärfer sind.

Ich bin echt überrascht, wie locker die gute, alte D7000 mit der neuwertigen D5300 mithält. Ihr Bildrauschen kann man in der Tat als nach wie vor zeitgemäß bezeichnen. Der Fall scheint also klar: Es besteht für mich absolut kein Grund, die D7000 gegen eine neue Kamera zu ersetzen. Oder vielleicht doch, denn: Hat die D7000 auch bei langen Belichtungszeiten die Nase vorne?

Zweite Testreihe

Bei langen Belichtungszeiten intensiviert sich das Bildrauschen, weil der Bildsensor heiß zu werden beginnt. Folgende Testaufnahmen habe ich mit 30 Sekunden Belichtungszeit bei absoluter Dunkelheit aufgenommen, das bedeutet: Mit abgedecktem Objektiv und Sucher, und in einem Raum ohne Licht und Fenster. Auch hier wieder beginnend bei ISO 100 und mit ISO 6.400 als höchstem Wert:

Und plötzlich wendet sich das Blatt, denn schon ab ISO 100 produziert die D7000 die ersten Hotpixel und spätestens ab ISO 800 sind sie leider nicht mehr zu übersehen. Gut zu sehen ist auch, dass das Rauschverhalten der D5300 bei Langzeitbelichtungen deutlich besser ist. Dieses Resultat zeigt das völlige Gegenteil von dem, was die erste Testreihe noch zeigte. Somit werde ich wohl zukünftig für Langzeitbelichtungen auf die D5300 zurückgreifen.

Doch nicht jeder besitzt so wie ich zwei oder mehr Kameragehäuse oder kann einfach eine neue Kamera kaufen – neue Kameras kosten ja schließlich auch viel Geld. Was kann man also tun? Muss man in diesem Fall mit den hässlichen Hotpixeln leben oder gibt es eine Möglichkeit, diese zu entfernen? Ja, die gibt es.

Was sind Hotpixel?

Hotpixel sind eine Verschleißerscheinung des Bildsensors, meist bedeutet das: Je älter die Kamera, desto mehr davon. Hotpixel sind Bereiche auf dem Sensor, die das einfallende Licht auf Grund eines Defektes nicht mehr „richtig“ wiedergeben. Sie entstehen, sobald der Bildsensor heiß zu werden beginnt. Neben den Hotpixeln existieren weitere Varianten von defekten Pixeln, nämlich die sogenannten Dead Pixel und Stuck Pixel. Erstere geben gar keine Information wieder, Letztere leuchten permanent in einer beliebigen Farbe des RGB-Spektrums, können aber auch wieder verschwinden. Alle Varianten von defekten Pixeln sind in der Aufnahme als störende Punkte und Sprenkel zu sehen.

Hier sehr Ihr zwei besonders drastische Beispiele für Pixelfehler. Beide Fotos wurden mit meiner Nikon D5200 aufgenommen, die schon nach anderthalb Jahren im Einsatz reichlich Pixelfehler produzierte:

Pixelfehler in einer mit der Nikon D5200 gemachten AufnahmeDefekte Pixel in einer mit der der Nikon D5200 gemachten Aufnahme

Wie entferne ich Hotpixel?

Methode 1: Bildfilter

Mittels Adobe Photoshop und dem Filter „Staub und Kratzer entfernen“ kann man angeblich der Hotpixel gut Herr werden. Doch woher will der Filter wissen, was ein Pixelfehler ist und was zum Foto gehört? Ich habe mit diesem Filter entsprechenend negative Erfahrungen gemacht und rate daher von seinem Einsatz ab.

Methode 2: Stempeln

Diese Vorgehensweise wäre an sich die präziseste. Doch wenn es sich um tausende über das gesamte Foto verstreute Pixelfehler handelt wie in den beiden Beispielfotos oben, dauert das endlos lange. Nein danke, ohne mich!

Methode 3: Rauschmuster und Dunkelbild

Schon oft habe ich davon gehört, dass man mittels Subtraktion eine Korrekturprofiles fehlerhafte Bildbreiche eliminieren kann. Das bedeutet: Eine bei absoluter Dunkelheit gemachte Aufnahme, die lediglich die Pixelfehler zeigt, rechnet aus dem eigentlichen Foto diese fehlerhaften Bildbereiche heraus. In dem kostenlosen RAW-Konverter RawTherapee habe ich diese Funktion im Editor-Menü rechts unter der Rubrik „RAW“ entdeckt. Ich habe mir diese Funktion näher angesehen – und ich bin wirklich begeistert! Doch wie geht man vor?

Hotpixel mittels Dunkelbild entfernen – so geht’s

Als erstes nehme ich Dunkelbilder mit allen ISO-Werten auf, die ich nutze: 100, 200, 400, 800, 1.600, 3.200, 6.400 und alle jeweils mit 30 Sekunden Belichtungszeit. Natürlich könnt Ihr aber auch je nach Bedarf jeden anderen beliebigen ISO-Wert verwenden. Die Blende ist egal. Als Bildformat kommt nur das RAW-Format in Frage. Wichtig! Diese Dunkelbilder müssen bei absoluter Dunkelheit aufgenommen werden, das bedeutet: Sucher abdecken, Objektivdeckel drauf und möglichst einen dunklen Raum für die Aufnahmen aufsuchen. Auf die Dunkelbilder bitte keinerlei Entwicklungsalgorithmen anwenden, die Aufnahmen müssen so wie sie sind aus der Kamera kommen!

Sobald ich meine Fotos geschossen habe, lade ich das zu entwickelnde Foto in RawTherapee, dann meine RAW-Datei mit dem Rauschmuster und die Hotpixel werden aus dem Foto herausgerechnet. Hierbei achte ich darauf, dass die ISO-Werte immer gleich sind, das heißt, auf ein mit ISO 3.200 aufgenommenes Foto wende ich möglichst das Dunkelbild mit identem ISO-Wert an. Hier ein Screenshot aus RawTherapee, rechts in der Mitte seht Ihr die Funktion „Dunkelbild“:

Die Funktion "Dunkelbild" in RawTherapee

Und hier seht Ihr die 1:1 Bildausschnitte meiner Testaufnahmen, für die mal wieder mein Balkon herhalten musste. 🙂 Wie man gut erkennen kann, sind die Hotpixel praktisch nicht mehr vorhanden, die Sterne sowie alle weiteren Bilddetails aber bleiben bei dieser Methode vollständig erhalten. Lediglich die Farbtemperatur hat sich ein wenig geändert, doch das ist unproblematisch und ließe sich problemlos im Weißabgleich korrigieren.

Was die Subtraktion eines Dunkelbildes zu leisten vermag, sieht man im folgenden Vergleichsbild besonders deutlich. Hier seht Ihr noch einmal die Langzeitbelichtung, die ich mit der D7000 bei absoluter Dunkelheit und mit ISO 6.400 gemacht habe:

Hier zeigt sich die Leistungsfähigkeit der Dunkelbildfunktion besonders deutlich

Anmerkung: In Adobe Lightroom existiert leider keine Dunkelbild-Funktion. Will ich also ein entpixeltes Foto mittels Lightroom weiter entwickeln, müsste ich es aus RawTherapee als TIFF-Datei mit 16 Bit Farbtiefe pro Kanal exportieren und wieder in Lightroom laden.

Mein Fazit

Nie hätte ich gedacht, dass die Dunkelbild-Subtraktion derart gute Bildergebnisse liefert! Solange die Hotpixel nicht zu dominant in Erscheinung treten, kann man sie mittels Dunkelbild unkompliziert entfernen und eine Verschlechterung der Bildqualität ist bei dieser Methode nicht wahrnehmbar. Hotpixel sind somit noch lange kein Grund, eine ältere Kamera, die dieses Problem hat, auszumustern.

Mein Tipp

Defekte Pixel müssen bis zu einer gewissen Anzahl toleriert werden. Hierfür gibt es angeblich rechtlich verbindliche Richtwerte, die aber vermutlich je nach Land und Hersteller variieren dürften. Sobald eine ältere Kamera selbst bei kurzen Belichtungszeiten und niedrigen ISO-Werten eine hohe Anzahl an defekten Pixeln produziert, sollte man über den Kauf einer neuen Kamera nachdenken. Selbst ein Bildsensor ist nicht ewig haltbar! Doch solltet Ihr eine Kamera besitzen, die eine extreme Anzahl an defekten Pixeln aufweist, aber noch Garantie hat, würde ich auf jeden Fall den Anspruch auf eine Reparatur oder gar auf ein Neugerät geltend machen.

Gut Licht und einen schönen Sommer! 🙂