Rubrik: Bildbearbeitung
Heiße und tote Pixel
2004-08-23 Es geht hier weder um Aktbilder noch um Friedhofsfotos, sondern um sogenannte Hotpixel und Deadpixel. Diese können bei jeder digitalen Kamera (und sogar bei TFT-Bildschirmen) auftreten. Hier werden die Fehlerpixeltypen unterschieden und erklärt, wie man diese vermeiden und beseitigen kann. (Benjamin Kirchheim)
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In dieser Langzeitbelichtung
mit einer Minolta A2
sind ein paar Hotpixel trotz Darkframe-Subtraktion
sichtbar. Durch Klicken auf das Foto gelangen Sie
zur rot markierten Ausschnittsvergrößerung, die wir
zusätzlich aufgehellt haben, um die Hotpixel
besser sichtbar zu machen.
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Hotpixel sind Pixel, die nicht proportional auf die empfangene
Lichtmenge reagieren, sondern heller leuchten als sie sollten. Die
Hotpixel entstehen bei langen Belichtungszeiten und treten bei jeder
neuen Aufnahme an unterschiedlichen Stellen auf. Außerdem wird die
Entstehung von Hotpixeln durch hohe Temperaturen gefördert. Deadpixel
hingegen bleiben schwarz, sie liefern also keinerlei Bildinformation.
Deadpixel sind bei allen Belichtungszeiten vorhanden und befinden sich
immer an derselben Stelle. Beide Pixelarten werden durch
Unzulänglichkeiten bei der Herstellung verursacht und können mit Hilfe
von
Software korrigiert werden.
Deadpixel lassen sich, da sie sich immer an derselben Stelle befinden,
sehr einfach korrigieren. Die Orte, an denen sich die Deadpixel befinden,
können in der Kamera gespeichert werden. Zur Korrektur dieser Pixel wird
einfach die Bildinformation aus den umliegenden, noch funktionsfähigen Pixeln benutzt, um den Bildinhalt des Deadpixels zu berechnen. Das
Verfahren nennt man Pixelmapping; defekte Pixel fallen so bis zu einer
bestimmten Anzahl nicht auf. Auch per Software lassen sich solche defekten
Pixel leicht am PC herausrechnen. Dazu müssen Referenzbilder gemacht
werden, damit sich die Software feststellen kann, wo sich die Deadpixel
befinden. Anschließend können beliebig viele Bilder automatisch von den
Fehlern befreit werden. Schwer wird es, wenn mehrere Deadpixel neben
einander liegen. Hier ist die Korrektur durch Interpolation der
Bildinformation aus umliegenden Pixeln weder durch die Kamera selbst noch
durch externe Software möglich.
Hotpixeln dagegen ist schwieriger beizukommen, da es nicht möglich ist
vorherzusagen, an welchen Stellen diese Fehlerpixel auftreten. Zur
Korrektur können Hersteller nur versuchen, die Hotpixel – meistens ein sehr
helles Pixel umgeben von sehr dunklen Pixeln – durch intelligente
Mustererkennung im Bild zu finden und zu korrigieren. Da sich dieses
Problem bei langen Belichtungszeiten verstärkt, lassen einige
Kamerahersteller sehr lange Belichtungszeiten erst gar nicht zu.
Ein weiteres Phänomen, das zur Verschlechterung der Bildqualität führt,
ist das Rauschen. Beim Rauschen handelt es sich allerdings nicht um
Pixelfehler, die durch Unzulänglichkeiten bei der Herstellung entstehen,
sondern um Fehlströme im Silizium (auch Dunkelstrom genannt). Wie stark der
Bildinhalt rauscht, hängt von der Belichtungszeit, der Temperatur und der
ISO-Einstellung ab. Zur Korrektur können Bilder verwendet werden, die nur
das Bildrauschen enthalten. Deshalb muss nach jeder Aufnahme ein Bild mit
aufgesetztem Objektivdeckel gemacht werden,
um auf dem völlig schwarzen Bild das Rauschen genau lokalisieren zu können.
Dieses Bild nennt man Darkframe. Immer mehr Hersteller gehen dazu über,
dieses automatisch bei Langzeitbelichtungen (meist ab 1 Sekunde) zu machen
und das zuvor aufgenommene Foto gleich mittels sogenannter
Darkframe-Subtraktion von dem unliebsamen Rauschen zu befreien. Bietet die
Kamera diese Funktion nicht, muss der Anwender dies per Hand machen und die
beiden Bilder später am PC mit einem entsprechenden Programm miteinander
verrechnen.
Um Hotpixel, Deadpixel und Rauschen zu entfernen, gibt es verschiedene
Programme. Manche Bildverarbeitungsprogramme, so z. B. Fixfoto, haben
entsprechende Funktionen gleich eingebaut. Außerdem gibt es spezielle
Hotpixel-Programme, etwa den "HotPixels Eliminator" oder "PixelZap". "Jon
Read's HotPixel" dagegen ist ein Plugin für Photoshop. Auch mit dem
Entstörungsfilter von Photoshop lassen sich Hotpixel entfernen. Die besten
Ergebnisse sind aber zu erzielen, wenn die Pixel per Hand entfernt werden,
was bei zahlreichen Fehlerpixeln aber viel Geduld erfordert. Manchmal
reicht es aber auch, das Bild zu verkleinern, dabei verschwinden die
Hotpixel von ganz alleine. Eine einfache Methode zur Vermeidung von
Hotpixeln und Rauschen besteht darin, die Kamera nicht zu warm werden zu
lassen, sondern sie zwischen Langzeitbelichtungen einige Minuten
auszuschalten und somit abkühlen zu lassen.