U6 Bildfehler / Digitalfotografie


U6: DIGITALFOTOGRAFIE BILDFEHLER

 

 

1. Bildrauschen

 

 

 

 

(Benennen und Beschreiben, Visualisieren / Beispielbilder, mögliche Ursachen, mögliche Abhilfen)

 

  1. Bildrauschen (Luminanzrauschen, Farbrauschen)
  2. Chromatische Aberration (Farbsäume)
  3. Sphärische Aberration (Unschärfe)
  4. Verzeichnungen (Distorsion / tonnen-und kissenförmig)
  5. geometrische Verzerrungen (stürzende Linien)
  6. Vignettierung, Bildfeldwölbung
  7. Smearing/Smear-Effekt
  8. Banding/Streifen
  9. Blooming
  10. Rolling-Shutter-Effekt
  11. Moiré
  12. JPEG-Artefakte
  13. Staub…

 

 

= Fehler der Informationsübertragung und Verarbeitung. Kann in allen elektronischen Geräten vorkommen.
Es erscheint krisselig mit hellen Bildpunkten.

 

 

Elektronische Verstärker rauschen umso stärker, je geringer
das zu verstärkende Signal ist.
Verstärkerrauschen ist deshalb in dunklen Bildbereichen am größten.
Einstellung einer höheren Lichtempfindlichkeit in der Kamera führt zu stärkeren Rauschen (Mitteltöne)

 

Bei Langzeitbelichtung => thermisches Rauschen setzt ein
Durch die Erwärmung des Chips füllen sich die Potenziale der einzelnen Sensorelemente nicht gleichförmig.

 

Die versch. Wellenlängen des Lichts haben untersch. Energiegehalt => Daher Rauschen im Blaukanal am stärksten

 

Rauschen vor allem bei kleinen, dicht gepackten Chips.
Je größer der Chip & umso weiter der Mittelpunktabstand der einzelnen Sensorelemente ist, des geringer das Rauschen.

 

 

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2. Farbsäume

 

 

3. Unschärfe

 

 

4. Verzeichnung

 

 

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= Chromatische Abberation

 

 

= entstehen durch Interpolation & Zuordnung der drei Farbsignale zu einem Pixel (Linsenfehler)

 

 

Ursache = z.B. nicht optimales Kameraobjektiv. Abbildungsfehler des Objektivs vor allem im Randbereich. Daher Farbsäume im Randbereich stärker.

 

 

Farbsäume nicht filterbar. Nur durch manuelle Retusche im Bildbearbeitungsprogramm zu entfernen (aufwendig!).

 

 

sphärische Aberration
(auch Öffnungsfehler oder Kugelgestaltsfehler genannt)

 

 

= ein Schärfefehler und bewirkt, dass achsparallel einfallende oder vom gleichen Objektpunkt auf der optischen Achse ausgehende Lichtstrahlen nach dem Durchgang durch das System nicht die gleiche Schnittweite haben (ebenfalls Linsenfehler)

 

 

Distorsion
= Motiv würd nicht über das gesamte Bild geometrisch gleichförmig abgebildet.

 

 

Zoomobjektiv im Weitwinkelbereich mit kurzer Brennweite => tonnenförmige Verzeichnung Teleobjektiv mit langer Brennweite => kissenförmige Verzeichnung

 

 

Fehler lässt sich auch nicht durch abblenden vermeiden. Stärke des Fehlers = Objektivabhängig

 

 

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5. geometrische Verzerrungen (stürzende Linien)

 

 

6. Vignettierung

 

 

Man kann diesen ‚Fehler‘ unterdrücken oder ganz beheben, doch dazu braucht man spezielle Objektive (Shiftobjektive) oder die Verstellmöglichkeiten einer Fachkamera.

 

 

Wenn Sie beides nicht zur Verfügung
haben, bleibt Ihnen nur übrig entweder
weiter weg zu gehen (und ein Teleobjek-
tiv einzusetzen), damit die Kamera nicht so stark nach oben gerichtet werden muß, oder höher hinauf zu gehen (z.B.: in einem Gebäude gegenüber) so daß Sie die Kamera gerade halten kön- nen. In der digitalen Bildbearbeitung lässt sich der Fehler auch ganz gut beheben.

 

 

= entsteht dadurch, dass die Lichtstrahlen mehrere aufeinanderfolgende Öffnungen (Linsenrän- der, Blenden) durchqueren müssen, bevor sie die Bildebene erreichen. Ein zur optischen Achse symmetrisches Strahlenbündel (von einem Objektpunkt auf der Achse ausgehend) wird von einer dieser Öffnungen (Aperturblende; meist eine Irisblende) begrenzt und füllt sie vollständig aus. Wenn die Strahlen jedoch in einem Winkel zur Achse einfallen (Abbildung eines Objekt- punktes neben der Achse), dann kann das Bündel außerdem von weiteren Öffnungen beschnit- ten werden und füllt die Aperturblende nicht mehr ganz aus, wodurch entsprechend weniger Licht die Bildebene erreicht.

 

 

Kann auch gewollt in der Bildbearbeitung eingesetzt werden, um Bildmitte zu betonen.

 

 

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7. Smear-Effekt

 

 

8. Blooming

 

 

9. Rolling-Shutter-Effekt

 

 

(engl. smear „Schmieren“)
= bei digitalen Kameras weiße Streifen im Bild, die bei besonders hellen Lichtquellen im Bildbe- reich auftreten. Wenn die Lichtquelle eine ausreichende Geschwindigkeit besitzt, verlaufen diese Streifen in einem entsprechenden Winkel zur Senkrechten. Hat die Lichtquelle keine Eigenge- schwindigkeit, sind sie selbst senkrecht. Anhand dieses „Smear-Winkels“ sind Rückschlüsse auf die Geschwindigkeit möglich. Die Ursache dafür ist die Art der Bildauswertung bei CCD-Senso- ren.

 

 

Nicht mit dem Blooming-Effekt zu verwechseln, der auch zu einem hellen, meist jedoch in der Länge begrenzten Streifen führt. Blooming beruht auf einem Ausfließen überschüssiger La- dungsträger während der Belichtung, hingegen liegt die Ursache für Smear im Auslesen des Bilds nach der eigentlichen Belichtung (manchmal auch im „Ausleeren“ der Speicherzellen vor der Belichtung).

 

 

Elektronen laufen von einem Sensorelement auf ein benachbartes über.
Geschieht meist bei vollem Potenzial
=> daher: eher in hellen Bildbereichen

 

 

= Lagefehler, der bei Fotos oder Videoaufnahmen von bewegten Objekten auftreten kann.

 

 

Werden jedoch Aufnahmen eines bewegten Motivs, oder mit be- wegter Kamera, mit nacheinander belichteten Zeilen aufgenom- men, werden Objekte an ihrem momentanen Ort abgebildet – und da die Abbildung zeilenweise erfolgt, hat sich das Objekt von einer zur nächsten Zeile schon so weit bewegt, dass bei Zusammen- setzung aller Zeilen ein Objekt zur Darstellung kommt, das nicht als Ganzes auf einmal abgebildet wurde, sondern zeilenweise zu unterschiedlichen Zeitpunkten.

 

 

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10. Moiré

 

 

10. JPEG-Artefakte

 

 

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Moiré bildet sich also immer dann, wenn sich regelmäßige Strukturen in einem bestimmten Winkel überlagern.

 

 

In Fotografie entsteht es durch die Interferenz zwischen Motiv- und Anordnungsstruktur der Elemente des Bildsensors.

 

 

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Zusammenfassung: 

U6: Digitalfotografie

Kameratypen

Grundprinzip von fotografischen Aufnahmen:
Das vom Motiv kommende Licht fällt durch das Objek-tiv auf ein lichtempfindliches Medium, um dort aufge-zeichnet zu werden.
Aufnahmemedium Analog: fotografischer Film Aufnahmemedium Digital: elektrofotografische Sensoren

– Kompaktkamera (Single-Shot-Kamera)
– Bridgekamera (Single-Shot-Kamera)
– Spiegelreflexkamera (Single-Shot-Kamera) – Systemkamera

Sensorentypen
CMOS-Chip
Complementary Metal Oxide Semiconductor Sensoren werden vorallem in hochwertigen Digitalkameras eingebaut. Sie haben eine schnellere Verarbeitung.

Foveon-X3

Farbsensoren nicht neben- sondern übereinander. Nur in einigen Kameras der Firmen Sigma, Toshiba, Polaroid + Hanvision eingebaut.

Bildstabilisator

Ziel: Bei längeren Belichtungszeiten auch ohne Stativ verwacklungsfreie Aufnahmen erzielen.

Optische Stabilisation

Kreiselsensoren registrieren Bewegung der Kamera. Wird durch Gegenbewegung kompensiert.
Vorteil: keine speziellen Objektive nötig.
Nachteil: eingeschränkte Korrektur Möglichkeiten.

Elektronische Stabilisation

U6: Bildfehler

Rauschen

Fehler in der Infromationsübertragung und Verarbei-tung. Kommt in allen elektrischen Geräten vor. Rauschen in Digitalkamera = Bildfehler.
Bild erscheint krisselig mit hellen, farbigen Punkten.

Blooming

Elektronen von einem Sensorelement überlaufen auf ein benachbartes Sensorelement. Wirkt sich in hellen Bildbereichen aus. Typischer Bloomingeffekt: Über-strahlen von Reflexen und Lichtkanten in benachbarte Bildbereiche.

Farbsäume

Entstehen durch Interpolation und Zuordnung der drei Farbsignale zu einem Pixel. Mögliche Ursache: nicht Optimales Kameraobjektiv. Farbsäume sieht man des Öfteren im Randbereich von Bildern.

Moiré

Druck: Falsche Rasterwinkelung
Bildet sich immer, wenn regelmäßige Strukturen in einen bestimmten Winkel überlagern.
Digitalfotografie: Interferenz zwischen einer Motiv-struktur und der Anordnungsstruktur der Elemente des Bildsensors.

Artefakte

Verlustbehaftete Komprimierung die im JPG-Format entstehen. Je höher die Komprimierung, desto stärker sind die Artefakte sichtbar.

Farbstich – Fehlerhafter Weißabgleich

Farbstich = Farbverfälschung im Bild
Ursache: Sonnenlicht und/oder künstliche Beleuchtung Korrektur: Tonwertkorrektur/Gradationskurve

zwei kurz hintereinander automatisch aufgenommene Bilder werden zusammen gerechnet. Zusätzlich erfolgt eine elektronische
Schärfung.

Empfindlichkeit

ISO-Werte Skala von 50 – 1.600. Standardeinstellung: ISO 100
Ein geringer ISO-Wert = geringe Empfindlichkeit. Verdoppelung des Weres = Verdoppelung der Empfindlichkeit.

Autofokus

= automatische Scharfstellung = Standardfunktion in praktisch allen Digitalkameras.

Passive Autofokussysteme:
nutzen das vom Motiv kommende Licht zur Schärfeana-lyse und Einstellung.

Aktive Autofokussysteme:
strahlen zur Entfernungsmesung infrarotlicht oder Ultraschall aus.