Bildrauschen: Alles, was wir wissen müssen

Sie haben wahrscheinlich bereits digitales Rauschen als farbige Sprenkel oder Körner auf Bildern gesehen, insbesondere bei Nachtaufnahmen.

Rauschen ist jede Art von Abweichung von dem, was auf Pixelebene erwartet wird. Ihre Kamera kann beispielsweise etwas dunkler oder heller aufnehmen. Wenn dies in einem ausreichenden Ausmaß geschieht, um eine sichtbare Textur zu erhalten, die sich auf Rauschen bezieht.

In flachen, merkmalslosen Bereichen eines Bildes, z. B. in einem Himmel, ist es normalerweise einfacher, Rauschen zu erkennen als in Szenen mit komplizierteren Details. Der Grund dafür ist, dass die geschäftigeren Szenen einen Teil des Rauschens effektiv verbergen, während Bereiche mit wenig Details bei genauerem Hinsehen mit etwas Rauschen zu sehen sind.

Ursachen für Rauschen in einem Bild

Es gibt eine Reihe von Gründen, warum Bilder verzerrt und körnig aussehen. An manchen kann man nichts machen. Ein Teil des Rauschens entsteht zum Beispiel dadurch, wie Licht am Sensor ankommt, und einiges wird einfach durch die Umwandlung jedes Pixels in digitale Informationen erzeugt. Sehen wir uns mehr darüber an, was digitales Rauschen in Bildern verursacht.

1. ISO

ISO ist die Hauptursache für Rauschen. Ein höherer ISO-Wert, der bei schwachem Licht oder nachts verwendet werden sollte, verzerrt das Bild, wenn er bei Tageslicht angeklickt wird. Je höher die ISO, desto mehr Rauschen wird im Bild vorhanden sein.

1. Sensorgröße

Für das Rauschen zählt die Größe des Sensors. Handykameras und Kompaktkameras haben einen kleinen Sensor an ihrer Kamera. Wenn wir also auf diese Geräte klicken, können sie nicht einmal die Stufe von 400 ISO erreichen, die das Bild stärker verzerrt und die Farbtreue leicht erkennbar macht. Bei Aufnahmen mit größeren Kameras wie DSLRs ist das erzeugte Bild hingegen viel klarer und detaillierter, da das Bild mit geringerer Körnung von ihnen erzeugt wird.

1. Pixeldichte

Dies lässt sich anhand eines Beispiels erklären. Angenommen, eine Kamera mit einem Sensor von 14 MP klickt auf ein Bild. Nun, wie wir wissen, erzeugt sie mehr Rauschen als eine Kamera mit niedrigerem Megapixel. Wieso den?

Denn wenn wir auf ein Bild von einer 14-MP-Kamera klicken, werden die tatsächlichen Pixel im Vergleich zu einer Low-MP-Kamera gequetscht. Dadurch wird das Bild automatisch verzerrt.

1. Belichtungszeit

Auch eine längere Belichtungszeit kann das Rauschen verursachen.

Sehen wir uns nun an, welche Arten von Geräuschen verursacht werden können.

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Rauscharten in der Bildverarbeitung

1. Gaußsches Rauschmodell oder Verstärkerrauschen

Gaußsches Rauschen bezieht sich auf das statistische Rauschen mit PDF (Wahrscheinlichkeitsverteilungsfunktion) gleich der Normalverteilung. Sie wird auch als Gaußsche Verteilung bezeichnet.

In Bezug auf die Bildverarbeitung ist Gaußsches Rauschen von Natur aus additiv und hat einen Mittelwert von null.

Diese Art von Rauschen kann mit einem räumlichen Filter gefiltert werden, der das Bild glättet. Gaußsche Glättung, auch bekannt als Gaußsche Unschärfe, wird durch die Gaußsche Funktion in einem Bild erzeugt. Diese Glättung wird in Grafik- und Designsoftware verwendet, um Bildrauschen und Details zu reduzieren.

1. Salz- und Pfeffergeräusche

Salz- und Pfeffergeräusche werden auch als Schrotgeräusche oder Impulsgeräusche bezeichnet. Dieses Rauschen wird durch Störungen während der Aufnahme verursacht. Fehlfunktionen der Kamerasensoren oder Timing-Fehler können diese Art von Rauschen in einem Bild verursachen.

Wenn wir uns ein Bild ansehen, erscheint es im Grunde als schwarze und weiße Pixel auf einem Bild, deshalb wird es als Salz- und Pfefferrauschen bezeichnet.

Diese Art von Rauschen kann unter Verwendung einer Mittelwert- und Medianfiltertechnik oder auch durch ein Gaußsches Filter gefiltert werden.

1. Quantisierungsrauschen

Quantisierungsrauschen wird auch als gleichmäßiges Rauschen bezeichnet. Dieses Rauschen wird durch die Quantisierung von Pixeln eines Bildes bis zu einer Anzahl von Ebenen verursacht. Es wird als gleichförmiges Rauschen bezeichnet, weil seine Verteilung während des gesamten Prozesses ungefähr gleichförmig ist.

Es kann verwendet werden, um verschiedene Arten von Rauschverteilungen zu erzeugen, da es eine gleichmäßige Verteilung hat, sowie zur Verschlechterung der Bilder, so dass es in Bildwiederherstellungsalgorithmen verwendet werden kann.

Wie kann Bildrauschen vermieden werden?

Sensoren erzeugen auch bei wärmeren Bedingungen und bei Erwärmung durch den Gebrauch mehr Geräusche. Dies sollten Sie also bei Aufnahmen unter besonders heißen Bedingungen beachten.

Es gibt eine Reihe von Maßnahmen, um das Rauschen in Ihren Bildern zu minimieren. Die allgemeine Regel ist, dass die Verwendung der niedrigeren verfügbaren ISO-Einstellungen zu weniger Rauschen führt. Verwenden Sie also nur die hohe, wenn Sie müssen.

Wenn Ihre Kamera über eine ISO-Einstellung verfügt, können Sie möglicherweise die maximale Empfindlichkeit einstellen, damit Sie vermeiden können, Empfindlichkeiten über einen bestimmten Punkt hinaus zu verwenden.

Anstatt die hohe Empfindlichkeit zu verwenden, können Sie versuchen, eine große Blende zu verwenden, die das Licht durch den Sensor lässt und ein saubereres Bild als die hohe ISO-Einstellung erzeugt. Sie sollten jedoch darauf achten, dass die große Blende die gewünschte Schärfentiefe in Ihrem Bild beibehält. Du könntest auch eine Langzeitbelichtung anstelle von hohen ISO-Einstellungen versuchen.

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