Rauschen entfernen

Rauschen entfernen

In Zusammenarbeit mit SIGMA
Wie wir bereits im Artikel „Wird Rauschen wirklich überbewertet?“ gezeigt haben, ist das oft bemängelte Rauschen von Digitalkameras ein wenig emotional überladen und oft ein viel kleineres Problem, als man nach Lesen mancher Diskussion glaubt.

Schon bei der Aufnahme kann durch die richtige Wahl der Belichtung und einige besondere Techniken der Kameras viel Einfluss auf das resultierende Rauschen genommen werden. Aber es gibt eben Motive, die sind eher dunkel (also auch rauschanfällig) oder bewegen sich schnell (Multishots fallen dann weg).
Und natürlich kann ein verrauschtes Bild bei einer Ausschnittsvergrößerung erheblich durch Signalrauschen leiden und auch wenn es um sehr feine Details geht, sind kamerainterne Maßnahmen zur Rauschunterdrückung eher suboptimal.

Es kommt aber auch auf die Ausgabegröße und den Betrachtungsabstand an, und natürlich auf die eigene visuelle Großzügigkeit. Mir persönlich ist aber ein verrauschtes Foto lieber als keins. Daher habe ich auch eine große Erfahrung mit den vielen Softwaremöglichkeiten, mit denen man das Rauschen reduzieren kann.

Rauschen entfernen

Was vor 10 Jahren noch als Sensation galt ist, heute fast in jedem Bildbearbeitungsprogramm enthalten. Die Grundlagen der Rauschentfernung sind in ihrer Mathematik für jeden Programmierer im Internet zugänglich und so haben die meisten Programme rund um die Fotografie auch eine solche Funktion implementiert.
Häufig findet man diese Funktion unter den Filtern. Wir zeigen Euch in diesem Artikel aber nicht wie Ihr die unterschiedliche Software oder die Plug-Ins bedient oder welche Lösung die bessere ist.

Wir stellen Euch in diesem Artikel das grundlegende Konzept vor, das hinter der Rauschreduzierung steckt. Denn wie bereits oben erwähnt, sind hier viele Ansichten (im wahrsten Sinne) möglich.

RAW Vorteile

Wir sind ja schon häufiger auf die Vorteile der RAW-Fotografie eingegangen. Bei der Rauschentfernung ist dieser Vorteil noch viel größer. Die RAW-Daten durchlaufen, bevor sie dargestellt werden, den sogenannte Demosaizing-Algorithmus. Einfallsreiche Programmierer setzen hier bereits beim Entrauschen an. Zudem liegen RAW-Daten meist in einer sehr hohen Bittiefe vor, 12bit pro Kanal sind bereits Standard, sehr oft stehen sogar 14bit zur Verfügung.

Liegt das Foto in hoher BIT-Tiefe vor, ist der numerische Signal-Rauschabstand größer, dadurch lässt sich das Sensorrauschen genauer identifizieren. Genau darin liegt die Kunst der Programmierer: Sie müssen erkennen, wann ein Pixel dorthin gehört und wann er irgendwie nicht ins Umfeld der benachbarten Pixel passt.


Anmerkung:
Um Euch einen Eindruck über das Rauschen und die Rauschunterdrückung zu machen, ist es notwendig die Fotos in voller Größe zu sichten. Im Umkehrschluss erkennt ihr aber aus dieser Anmerkung, dass es eben auch mit der Ausgabegröße zu tun hat wie sehr Rauschen stört oder nicht.


20111013-175800 Grundrauschen
Das Ausgangsbild ist eine sehr bekannte Ansicht von Köln.


Um dieses Foto überhaupt als Beispiel ins Rauschen zu bekommen, musste ich schon erheblich zaubern. Das Foto ist mit gepushten 25600 ISO, Blende 22 + mit UV und Polarisationsfilter und 1/3200 Belichtungszeit mit einer D700 gemacht worden. Gepusht heißt hier, dass es sich nicht um „echte“ 25600 ISO handelt, sondern um einen elektronisch/rechnerischen Trick.

Die RAW-Sicht auf Rauschen

Getrennt wird beim Entrauschen nach der Luminanz und der Farbe. Die meisten Fotografen kennen RGB-Bilder. Für den RAW-Konverter gibt es diese Aufteilung nicht. Erst beim Speichern entstehen RGB-Daten. Die Empfindlichkeit der nativen Daten („RAW-Kanäle“) ist sehr unterschiedlich. Ihr könnt dies gut in einem im LAB-Modus exportierten Bild im A und B-Kanal sehen. In den folgenden Bildern (LAB mit künstlich verstärkter Kontrast) habe ich das mal verdeutlicht.

Blau
Der Blaukanal nach der Konvertierung im RAW-Konverter
Grün
Der Grünkanal nach der Konvertierung im RAW-Konverter
Rot
Der Rotkanal nach der Konvertierung im RAW-Konverter
LAB A
Der A-Kanal nach der Konvertierung im RAW-Konverter in den LAB-Modus
LAB B
Der B-Kanal nach der Konvertierung im RAW-Konverter in den LAB-Modus
LAB Lumi
Der Luminanz-Kanal nach der Konvertierung im RAW-Konverter in den LAB-Modus

RAW Entrauschung mit ACR (Adobe Camera Raw)

Bildschirmfoto 2015-03-25 um 20.11.37
Drei RAW-Engines in einem Programm. Richtig gute Ergebnisse beim Entrauschen bekommt ihr indes nur mit der aktuellen Version hin.

In der am weitest verbreiteten Fotosoftware von Adobe (Photoshop) ist der RAW-Konverer ACR enthalten (so wie auch in Adobe Lightroom). Diesen solltet Ihr stets auf dem neusten Stand halten. Updates machen oft einen großen Unterschied in der Qualität der RAW-Konvertierung aus, da der RAW-Konverter ACR von Adobe ständig mit hoher Priorität verbessert und optimiert wird. Aber keine Angst, Adobe lässt alte Konvertierungen unbeschädigt, neue Algorithmen werden immer zusätzlich angeboten.

Adobe macht es dem Nutzer recht einfach, die in ACR eingebaute Entrauschung zu bedienen. Für den Anfang genügen vier Schieberegler um das „Denoising“ (Entrauschung) einzustellen. Luminanzkontrast und Farbglättung können für den Anfang an ihren Positionen verbleiben.

 

Bildschirmfoto 2015-03-25 um 16.37.45
Luminazkontrast und Farbglättung sind für den Anfang nicht wichtig. Ihr könnt mit den beiden Reglern aber auch nichts kaputt machen. Tipp: Drückt während des Experimentierens die ALT-Taste, ACR zeigt Euch dann eine Schwarzweißversion des Bildes und was die Regler im Detail verändern.

Die Regler für Luminanz und Farbe sagen im Grunde folgendes: „Ich habe hier statistisch etwas Ungewöhnliches entdeckt (für Kenner das Stichwort Gaußsche Normalverteilungskurve) und verrechne diesen statistischen Ausrutscher mit den umliegenden Pixeln. Wie viele der umliegenden Pixel soll ich mit einbeziehen?“

Die zwei Regler Luminanzdetails und Farbdetails sagen dann als Kontra: „Ich nehme aber nicht den banalen Durchschnitt der umliegenden Pixel, sondern nur deren Absonderlichkeiten.“


 

Dies bedeutet, dass der ein Schieberegler die Stärke einstellt und als Gegenpart der zweite Regler die Details wieder hervorholt. Hier ein paar Beispiele:

Bildschirmfoto 2015-03-25 um 16.37.45
Dies ist eine gute Grundeinstellung

20111013-175800 50 50

Bildschirmfoto 2015-03-25 um 16.38.38
Ihr seht selbst an diesem Beispiel, dass Luminanzkontrast und Farbglättung nur geringe Auswirkungen in diesem Beispiel hat.

20111013-175800 alles 50

Bildschirmfoto 2015-03-25 um 16.36.56
Mit der maximalen Werten wird das Foto sehr „matschig“.

20111013-175800Volle Pulle

Rauschreduzierung in Photoshop

Ähnlich wie beim RAW-Konverter ACR ist die Rauschreduzierung in Photoshop zu bedienen. Es gibt aber ein paar mehr Optionen – und eine fehlt!

Zum Einem ist es die Scharfzeichnung, die dem „Verweichen“ entgegenstehen soll. Ich verwende diese Scharfzeichnung im Grunde nie. Entweder zeichne ich bereits im RAW-Konverter scharf oder nutze eine der vielen anderen Optionen im Filtermenü von Photoshop. Zum anderen ist es die Möglichkeit, unter „Erweitert“, die Rauschreduzierung für jeden Kanal gesondert einzustellen.

Eine Besonderheit ist das Photoshop im Gegensatz zu ACR JPG-Artefakte erkennen kann und diese gesondert aus dem Datenmaterial heraus rechnet. Der Effekt dieser Option ist bisher aber leider nur selten wirklich sehenswert erfolgreich. Dennoch könnt Ihr bei stark komprimierten Bildern etwas Qualität zurückgewinnen.

Es fehlt gegenüber dem ACR-Konverter die Funktion der Erhaltung von Farbdetails. Diese Option ist in Photoshop einfach deshalb nicht vorhanden, weil die Bilddaten in Photoshop immer bereits konvertiert vorliegen, also so vermischt und dann wieder getrennt worden sind, dass es keine statistischen Merkmale mehr gibt, um zwischen Störung und Detail zu unterscheiden. Daher geben wir auch die klare Empfehlung die Rauschentfernung im RAW-Konverter selbst vorzunehmen (falls denn eine RAW-Datei vorliegt).

Bildschirmfoto 2015-03-25 um 17.26.49
Logischerweise findet man die Rauschreduzierung im Photoshop Filtermenü im Untermenü „Rauschfilter“. Der Filter Rauschen entfernen ist ein Überbleibsel aus alten Tagen.

Bildschirmfoto 2015-03-25 um 16.52.53

Bildschirmfoto 2015-03-25 um 16.53.10
Nach dem Aktivieren der erweiterten Optionen könnt Ihr die Rauschunterdrückung kanalweise einstellen

Andere Software

Der Markt an Softwarelösungen zum Entrauschen von Fotos ist heutzutage groß, viele dieser Lösungen lassen sich übrigens auch als Plug-In in Photoshop verwenden. Früher war die Lösung der Firma „Neat Image“ federführend. Man „neatete“ damals die Fotos, gerne bei Aktaufnahmen auch zu heftig, denn Entrauschen macht die Haut schön glatt.

Sogar meine Haut verwandelt sich mittels Neat-Image in Baby-Popo-Haut. Andere Softwarelösungen haben oft sehr detaillierte Einstellmöglichkeiten, bis hin zur Autoerkennung der Rauschstärke und Art in einem von Euch festgelegten Bereich. Über solche Besonderheiten werden wir später noch detaillierter schreiben.

20130611-181417 weich
Übertriebene Rauschreduzierung mit Neat-Image – inklusive schlechter Maskierung.
20130611-181417 rau_1
Dieses Bild kommt meinem wirklichen Hautbild deutlich näher.
Bildschirmfoto 2015-03-25 um 17.22.25
Interface vom aktuellen Neat-Image Plugin
Bildschirmfoto 2015-03-25 um 16.54.59
Interface vom Noiseware Plugin
Bildschirmfoto 2015-03-25 um 17.09.27
Interface der Standalone Software Noise-Ninja (auch als Plug-In nutzbar)
Bildschirmfoto 2015-03-25 um 17.11.10
Besonderheit der Photo-Ninja Lösung. Ihr könnt die statistischen Ausrutscher visualisieren, grafisch darstellen lassen und je nach Kamera und ISO-Zahl auch speichern. Je mehr Fotos analysiert werden – je besser wird die Lösung, jedenfalls in der Theorie.

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8 Kommentare

  1. Hans-Werner Thomaser
      Dezember 18, 2018 at 12:24 AM
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    Ich brauche dringend HILFE….
    Leider sind bei meinem Fotografieren irgendwie die Einstellungen ?? Ja..jetzt habe ich wichtige Bilder voller Rauschen.
    Wie und mit welchem Programm kann ich eine gute Korrektur durchfühern

  2. Pingback: So gelingen Dir Fotos bei wenig Licht – Teil 1: Belichtungszeit – Fotoschule

  3. Pingback: Motive mit hohem Kontrastumfang bewältigen: Die Grundlagen – Fotoschule

  4.   Dezember 18, 2017 at 7:15 AM
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    Ein ausserordentlich guter Beitrag, der kurz und prägnant das Entrauschen mit all seinen Nebeneffekten behandelt. Es spornt einem an, dies mehr als bisher einzusetzen, ohne das Bild zu verunstalten.
    Danke für den Beitrag.

  5. Ehrhardt Mehlmann
      Dezember 15, 2017 at 5:04 PM
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    Gut verständlich und hilfreich, Danke

  6. Thomas
      Mai 24, 2017 at 6:21 PM
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    Ich habe mit dem Entrauschen bislang keine sehenswerten Erfolge gehabt.
    Dieser Artikel motiviert mich, es mal wieder zu versuchen.
    Endlich weiß ich auch, warum es in Photoshop „rauschen reduzieren“ und „rauschen entfernen“ gibt und welchen der beiden ich nehmen sollte.

    1. Norbert Eßer
        Mai 25, 2017 at 12:17 AM
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      Danke für deinen Kommentar. Ich freu mich über dein Engagement und darüber, dass ich es bei Dir wieder wecken konnte. Ich verspreche Dir: es wird sich sicher lohnen.
      Für Dich hier noch eine kleine Randbemerkung aus meinem professionellen Alltag in der Werbebranche. Es geistern immer noch Aussagen über ISO und Rauschen durch die Branche, die mit der jetzigen Realität nix, aber auch rein garnix zu tun haben.

      Ob nun ein alter Hase oder ein frischer Neuling von der Uni, die Aussagen decken sich: ISO über 100 rauschen und sind daher unprofessionell. Ich hab schon fast aufgegeben bei diesem Thema aufzuklären. Es gab sogar den Fall, dass ein Neukunde mich nicht buchte, weil ich keine Hasselblad nutze – es ging um Produktfotos (einfache Metallteile – unpoliert mit branchenüblichen Flugrost) für einen Internetshop – in 300px+300px!

      Ich werde noch einige Artikel zu diesem Thema schreiben, den ich vertrete ja das Motto: Lieber ein Foto mit „vermeintlichen“ Handicaps als Keins. Und ich zähle „modernes“ ISO-Rauschen noch nicht mal zu den Handicaps.

      Ich hoffe Du bleibst am Ball und wirst die kommenden Artikel ebenfalls als motivierend empfinden.

  7. Fernando
      März 27, 2017 at 9:36 PM
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    Gut verständlich und hilfreich, Danke

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