mrboogie
Läuft öfters hier vorbei
Hallo zusammen,
in dem Thread „Mehrfachbelichtung“ in der Rubrik „D200“
http://www.nikoninfo.de/discus/messages/6/88181.html
waren kürzlich ein paar Fragen aufgekommen, zu denen einige Forumsteilnehmer, inklusive mir, Vermutungen angestellt hatten. Die Fragen waren zusammengefasst in etwa diese:
1. Wirkt sich eine Übereinanderbelichtung mehrerer Bilder des gleichen Objektes/Motivs im Vergleich zu einer einzigen Aufnahme mit äquivalenter Belichtung positiv auf das Bildrauschen aus?
2. Kann mit mehreren Bildern des gleichen Objektes/Motivs unter identischen Aufnahmebedingungen das Bildrauschen verringert werden, indem man die Aufnahmen über ein Programm miteinander vergleicht?
Mich juckte es schon ein paar Tage in den Fingern es selber auszuprobieren, Prüfungsvorbereitungen hielten mich leider davon ab. Nachdem dies seit heute morgen (hoffentlich zufriedenstellend) erledigt ist, habe ich mich daran gemacht und dabei einiges herausgefunden. Die Ergebnisse könnten vielleicht den einen oder anderen interessieren dachte ich mir, also habe ich die Sache etwas aufbereitet und werde das Ganze hier jetzt ein wenig ausführen.
Zunächst zu Punkt 1:
Meine These war, dass es im Hinblick auf das Rauschen vollkommen egal ist ,ob man eine einzige Belichtung macht oder die Belichtungszeit in Teilbelichtungen aufteilt (Die Gesamtbelichtungszeit soll dabei die selbe bleiben wie bei der Einzelaufnahme). Zur Überprüfung dessen habe ich ersteinmal folgendes Motiv gewählt:
Die Aufnahmebedingungen waren dabei folgende:
Nikon D70 mit Nikkor 50mm/1.8
Halogenl&enbeleuchtung (gedimmt damits auch dunkel ist)
Stativ
Isoeinstellung: 1000 (im Nachhinein betrachtet hätte man es hier vielleicht noch weiter treiben können)
Blende 16
Gesamtbelichtungszeit: 6 Sekunden
Zunächst wurde die Szene einmal als Einzelbelichtung mit obigen Parametern aufgenommen. Die Mehrfachbelichtung wurde auf zwei verschiedene Weisen realisiert. Da die D70 keine „echte“ Mehrfachbelichtung kann, versuchte ich zunächst drei aufeinanderfolgende Einzelbilder mit je 2 Sekunden Belichtungszeit (restliche Einstellungen gleich) aufzunehmen und mit Photoshop zu addieren. Dabei wurden die verschiedenen Ebenen mit „umgekehrt multiplizieren“ übereinandergelegt. Als Alternative nahm ich mittels der „Bulb“-Einstellung der D70, eines dunklen Pappkartons zum Abdecken der Linse und meiner Armbanduhr ein weiteres Photo auf, wobei ich den Pappkarton dreimal für etwa 2 Sekunden von der Linse entfernte um auch hier eine Gesamtbelichtung von ca. 6 Sekunden zu erhalten. Nach einiger Übung ging dies erstaunlich gut und reproduzierbar. Unter dem folgenden Link wird zunächst die Einfachbelichtung der Photoshop-Mehrfachbelichtung sowie der manuell vorgenommnen „echten“ Mehrfachbelichtung gegenübergestellt.
http://home.arcor.de/mrboogie/Rauschen/ganzesBildMehrfachbeli.jpg
Es fällt schon bei dem Vergleich der hier verkleinerten (und leicht geschärften) Bilder auf, dass die Farbgebung des Photoshopbildes leicht von der Einfachbelichtung abweicht, ansonsten scheint die Belichtung fast äquivalent zu sein. Die echte Mehrfachbelichtung hingegen ist von der Einfachbelichtung auf den ersten Blick so gut wie nicht zu unterscheiden.
Wie sieht nun das Rauschen bei 1:1 aus? Unter dem folgenden Link werden die drei Bilder in dem selben Bildbereich verglichen:
http://home.arcor.de/mrboogie/Rauschen/CropsMehrfachbeli.jpg
Beim Vergleich der Einfachbelichtung mit der echten Mehrfachbelichtung fallen auch bei 1:1 so gut wie keine Unterschiede auf. Weder in der Farbwiedergabe noch im Bildrauschen sind Abweichungen zu erkennen (Selbstverständlich wird die Belichtung nicht exakt gleich sein, da mein Pappdeckel schwerlich so präzise gewesen sein wird wie der Kameraverschluss). Bei dem Photoshop-Bild liegt jedoch eindeutig etwas im Argen. Das Bildrauschen scheint erheblich verstärkt, die Farbgebung etwas nach Magenta verschoben. Offensichtlich ist die Photoshopmethode alles andere als geeignet eine Mehrfachbelichtung zu ersetzen. Technisch jedoch sollte dies mit Photoshop durchaus zu machen sein. Ich habe noch versucht die Addition der Bilder kanalweise vorzunehmen, was mir auf die Schnelle nicht gelungen ist. Schon die Bezeichnung „umgekehrt multiplizieren“ verheißt nichts Gutes, bei einer Mehrfachbelichtung sollte eigentlich erstmal nichts multipliziert werden…wie auch immer, auf diesem Wege scheint man mit Photoshop nicht zum Ziel zu kommen. Es sei noch kurz bemerkt, dass für die Photoshopvariante wirklich drei verschiedene aufeinander folgende Bilder benutzt wurden, nicht etwa das gleiche Bild dreimal (andernfalls bräuchte man sich über eine Verstärkung des Rauschens nicht zu wundern).
Abschließend lässt sich zu Punkt 1 bemerken, dass im Moment alles für die Richtigkeit meiner These spricht. Allerdings könnte ja eventuell mal jemand bei Zeit und Muße seine D200 bemühen und die Gegenüberstellung mit einer exakten Mehrfachbelichtung wiederholen um meine „Pappdeckelfehler“ zu beseitigen, jedoch glaube ich nicht, dass dies etwas an dem Ergebnis ändern wird.
Nun zu Punkt 2:
Ich hatte schon öfter gehört dass sich das Bildrauschen mittels bestimmter Verfahren durch den Vergleich mehrer Bilder verringern lässt. Vor allem in der Astronomie wird dies öfter verwendet. In einem Astronomieforum bin ich dann auch fündig geworden. Ich fand ein Programm namens „Regim“ von Andreas Rörig, was in der Lage ist dies durchzuführen. Das Programm ist in Java geschrieben, einfach zu bedienen (es existiert auch eine Dokumentation) und kostenlos auf seiner Seite herunterladbar:
http://www.andreasroerig.de/regim/regim.htm
Es sei dazu bemerkt, dass zur Ausführung des Programms eine Java-Runtime-Umgebung benötigt wird (ebenfalls kostenlos im Netz zu finden). Sicherlich gibt es auch noch komfortablere Möglichkeiten aber dies war mein erster Treffer und wie sich zeigen wird kann sich das Ergebnis sehen lassen.
Bereits bei der Einfachbelichtung für das erste Experiment hatte ich 7 Bilder in Folge gemacht. Alle unter den gleichen Bedingungen und fast identisch. „Fast“ aus folgendem Grund: Der Unterschied zwischen allen Bildern liegt zumindest in dem statistischen Rauschen jedes Bildes, dies ist nicht zu verhindern. „Regim“ bietet die Möglichkeit auf eine Reihe solcher Bilder das „Sigma-Ausschlussverfahren“ anzuwenden. Dabei wird für jeden Pixel einzeln die empirische Standardabweichung über alle 7 Bilder berechnet, anschließend werden zum Bilden eines Mittelwertes nur Werte herangezogen, die in einem bestimmten Intervall liegen, was im Wesentlichen durch die Standardabweichung bestimmt ist aber auch im Programm noch beeinflussbar durch den sogenannten „Sigma-Wert“. Für meine Versuche habe ich diesen in der Standardeinstellung belassen. Technisch solls das mal gewesen sein, interessanter sind die Ergebnisse.
Ich habe die Bilder auf drei Arten mittels des Sigma-Ausschlussverfahrens gemittelt in dem ich für die Mittelung die ersten 3, die ersten 5 und alle 7 Bilder verwendet habe. Unter dem folgenden Link sind davon 1:1 Ausschnitte zu finden.
http://home.arcor.de/mrboogie/Rauschen/CropsRauschen.jpg
Es fällt schon auf den ersten Blick auf, dass die verwendete Methode offenbar tatsächlich das Rauschen reduziert. Je mehr Bilder verwendet werden umso glatter und rauschfreier wird das Bild. Dieser Aspekt ist auch zu erwarten gewesen, da die angewandte Methode eine statistische Methode ist und eben von einer großen Stichprobe lebt. Festzustellen ist, dass schon 3 Bilder erhebliche Verbesserung bringen, auch der Sprung zu 5 Bildern ist bemerkenswert. Die Variante aus sieben Bildern zeigt zwar noch Verbesserungen aber von deutlich geringerem Ausmaß.
An dieser Stelle möchte ich auf etwas hinweisen, was an dem 100% Ausschnitt nicht gut zu erkennen ist, da der Zusammenhang fehlt. Sieht man sich die dunkle Fläche oben und in der Mitte im 4. Bild an so fällt auf, das einige schwache hellere Flecken wie Sprenkel auf dem dunklen Hintergrund sitzen. Diese sind im Ausgangsbild nicht zu erkennen. Man könnte denken es wäre noch Restrauschen, tatsächlich jedoch handelt es sich bei den Flecken um echte Bildinformation, denn die dunkle Fläche ist eine Apfeloberfläche, der in der Tat in der Realität solche Sprenkel aufweist. Die Methode stellt also echt Bildinformation wieder her! Warum ist das so aufregend? Wenn man einen „normalen“ Rauschfilter auf das Ausgangsbild anwendet, so wird das Bild zwar subjektiv glatter und reiner, tatsächlich aber wird Bildinformation gezielt zerstört um einen rauschfreieren Eindruck zu erzielen.
Ich halte diese Methode für ein sehr mächtiges Werkzeug gegen Bildrauschen. Allerdings ist klar: nicht jedes Motiv hält so lang still bis ich sieben gleiche Bilder gemacht habe…für statische Objekte sollte man diese Methode jedoch auf jeden Fall im Hinterkopf behalten wie ich finde.
Damit möchte ich jetzt dieses kleine Buch beenden;-) Es sei noch darauf hingewiesen, dass ich mir darüber im Klaren bin, dass die nur ausschnittsweise angebotenen Bilder nicht annährend die Aussagekraft der Originalbilder haben. Aus diesem Grunde habe ich mir überlegt, diese als selbstentpackendes WinAce-Archiv auf meiner Webseite bereitzustellen (Achtung ca. 32MB!). Für den Fall, dass jemand Interesse haben sollte, sie sich anzusehen oder damit zu experimentieren (vielleicht eine bessere Photoshopmethode herausfinden?) folge man einfach diesem Link:
http://home.arcor.de/mrboogie/Rauschen/Rauschen.exe
Ich hoffe dieser viel zu lange Text stößt auch auf nicht abgeschreckte Leser…
Gruß Daniel
in dem Thread „Mehrfachbelichtung“ in der Rubrik „D200“
http://www.nikoninfo.de/discus/messages/6/88181.html
waren kürzlich ein paar Fragen aufgekommen, zu denen einige Forumsteilnehmer, inklusive mir, Vermutungen angestellt hatten. Die Fragen waren zusammengefasst in etwa diese:
1. Wirkt sich eine Übereinanderbelichtung mehrerer Bilder des gleichen Objektes/Motivs im Vergleich zu einer einzigen Aufnahme mit äquivalenter Belichtung positiv auf das Bildrauschen aus?
2. Kann mit mehreren Bildern des gleichen Objektes/Motivs unter identischen Aufnahmebedingungen das Bildrauschen verringert werden, indem man die Aufnahmen über ein Programm miteinander vergleicht?
Mich juckte es schon ein paar Tage in den Fingern es selber auszuprobieren, Prüfungsvorbereitungen hielten mich leider davon ab. Nachdem dies seit heute morgen (hoffentlich zufriedenstellend) erledigt ist, habe ich mich daran gemacht und dabei einiges herausgefunden. Die Ergebnisse könnten vielleicht den einen oder anderen interessieren dachte ich mir, also habe ich die Sache etwas aufbereitet und werde das Ganze hier jetzt ein wenig ausführen.
Zunächst zu Punkt 1:
Meine These war, dass es im Hinblick auf das Rauschen vollkommen egal ist ,ob man eine einzige Belichtung macht oder die Belichtungszeit in Teilbelichtungen aufteilt (Die Gesamtbelichtungszeit soll dabei die selbe bleiben wie bei der Einzelaufnahme). Zur Überprüfung dessen habe ich ersteinmal folgendes Motiv gewählt:
Die Aufnahmebedingungen waren dabei folgende:
Nikon D70 mit Nikkor 50mm/1.8
Halogenl&enbeleuchtung (gedimmt damits auch dunkel ist)
Stativ
Isoeinstellung: 1000 (im Nachhinein betrachtet hätte man es hier vielleicht noch weiter treiben können)
Blende 16
Gesamtbelichtungszeit: 6 Sekunden
Zunächst wurde die Szene einmal als Einzelbelichtung mit obigen Parametern aufgenommen. Die Mehrfachbelichtung wurde auf zwei verschiedene Weisen realisiert. Da die D70 keine „echte“ Mehrfachbelichtung kann, versuchte ich zunächst drei aufeinanderfolgende Einzelbilder mit je 2 Sekunden Belichtungszeit (restliche Einstellungen gleich) aufzunehmen und mit Photoshop zu addieren. Dabei wurden die verschiedenen Ebenen mit „umgekehrt multiplizieren“ übereinandergelegt. Als Alternative nahm ich mittels der „Bulb“-Einstellung der D70, eines dunklen Pappkartons zum Abdecken der Linse und meiner Armbanduhr ein weiteres Photo auf, wobei ich den Pappkarton dreimal für etwa 2 Sekunden von der Linse entfernte um auch hier eine Gesamtbelichtung von ca. 6 Sekunden zu erhalten. Nach einiger Übung ging dies erstaunlich gut und reproduzierbar. Unter dem folgenden Link wird zunächst die Einfachbelichtung der Photoshop-Mehrfachbelichtung sowie der manuell vorgenommnen „echten“ Mehrfachbelichtung gegenübergestellt.
http://home.arcor.de/mrboogie/Rauschen/ganzesBildMehrfachbeli.jpg
Es fällt schon bei dem Vergleich der hier verkleinerten (und leicht geschärften) Bilder auf, dass die Farbgebung des Photoshopbildes leicht von der Einfachbelichtung abweicht, ansonsten scheint die Belichtung fast äquivalent zu sein. Die echte Mehrfachbelichtung hingegen ist von der Einfachbelichtung auf den ersten Blick so gut wie nicht zu unterscheiden.
Wie sieht nun das Rauschen bei 1:1 aus? Unter dem folgenden Link werden die drei Bilder in dem selben Bildbereich verglichen:
http://home.arcor.de/mrboogie/Rauschen/CropsMehrfachbeli.jpg
Beim Vergleich der Einfachbelichtung mit der echten Mehrfachbelichtung fallen auch bei 1:1 so gut wie keine Unterschiede auf. Weder in der Farbwiedergabe noch im Bildrauschen sind Abweichungen zu erkennen (Selbstverständlich wird die Belichtung nicht exakt gleich sein, da mein Pappdeckel schwerlich so präzise gewesen sein wird wie der Kameraverschluss). Bei dem Photoshop-Bild liegt jedoch eindeutig etwas im Argen. Das Bildrauschen scheint erheblich verstärkt, die Farbgebung etwas nach Magenta verschoben. Offensichtlich ist die Photoshopmethode alles andere als geeignet eine Mehrfachbelichtung zu ersetzen. Technisch jedoch sollte dies mit Photoshop durchaus zu machen sein. Ich habe noch versucht die Addition der Bilder kanalweise vorzunehmen, was mir auf die Schnelle nicht gelungen ist. Schon die Bezeichnung „umgekehrt multiplizieren“ verheißt nichts Gutes, bei einer Mehrfachbelichtung sollte eigentlich erstmal nichts multipliziert werden…wie auch immer, auf diesem Wege scheint man mit Photoshop nicht zum Ziel zu kommen. Es sei noch kurz bemerkt, dass für die Photoshopvariante wirklich drei verschiedene aufeinander folgende Bilder benutzt wurden, nicht etwa das gleiche Bild dreimal (andernfalls bräuchte man sich über eine Verstärkung des Rauschens nicht zu wundern).
Abschließend lässt sich zu Punkt 1 bemerken, dass im Moment alles für die Richtigkeit meiner These spricht. Allerdings könnte ja eventuell mal jemand bei Zeit und Muße seine D200 bemühen und die Gegenüberstellung mit einer exakten Mehrfachbelichtung wiederholen um meine „Pappdeckelfehler“ zu beseitigen, jedoch glaube ich nicht, dass dies etwas an dem Ergebnis ändern wird.
Nun zu Punkt 2:
Ich hatte schon öfter gehört dass sich das Bildrauschen mittels bestimmter Verfahren durch den Vergleich mehrer Bilder verringern lässt. Vor allem in der Astronomie wird dies öfter verwendet. In einem Astronomieforum bin ich dann auch fündig geworden. Ich fand ein Programm namens „Regim“ von Andreas Rörig, was in der Lage ist dies durchzuführen. Das Programm ist in Java geschrieben, einfach zu bedienen (es existiert auch eine Dokumentation) und kostenlos auf seiner Seite herunterladbar:
http://www.andreasroerig.de/regim/regim.htm
Es sei dazu bemerkt, dass zur Ausführung des Programms eine Java-Runtime-Umgebung benötigt wird (ebenfalls kostenlos im Netz zu finden). Sicherlich gibt es auch noch komfortablere Möglichkeiten aber dies war mein erster Treffer und wie sich zeigen wird kann sich das Ergebnis sehen lassen.
Bereits bei der Einfachbelichtung für das erste Experiment hatte ich 7 Bilder in Folge gemacht. Alle unter den gleichen Bedingungen und fast identisch. „Fast“ aus folgendem Grund: Der Unterschied zwischen allen Bildern liegt zumindest in dem statistischen Rauschen jedes Bildes, dies ist nicht zu verhindern. „Regim“ bietet die Möglichkeit auf eine Reihe solcher Bilder das „Sigma-Ausschlussverfahren“ anzuwenden. Dabei wird für jeden Pixel einzeln die empirische Standardabweichung über alle 7 Bilder berechnet, anschließend werden zum Bilden eines Mittelwertes nur Werte herangezogen, die in einem bestimmten Intervall liegen, was im Wesentlichen durch die Standardabweichung bestimmt ist aber auch im Programm noch beeinflussbar durch den sogenannten „Sigma-Wert“. Für meine Versuche habe ich diesen in der Standardeinstellung belassen. Technisch solls das mal gewesen sein, interessanter sind die Ergebnisse.
Ich habe die Bilder auf drei Arten mittels des Sigma-Ausschlussverfahrens gemittelt in dem ich für die Mittelung die ersten 3, die ersten 5 und alle 7 Bilder verwendet habe. Unter dem folgenden Link sind davon 1:1 Ausschnitte zu finden.
http://home.arcor.de/mrboogie/Rauschen/CropsRauschen.jpg
Es fällt schon auf den ersten Blick auf, dass die verwendete Methode offenbar tatsächlich das Rauschen reduziert. Je mehr Bilder verwendet werden umso glatter und rauschfreier wird das Bild. Dieser Aspekt ist auch zu erwarten gewesen, da die angewandte Methode eine statistische Methode ist und eben von einer großen Stichprobe lebt. Festzustellen ist, dass schon 3 Bilder erhebliche Verbesserung bringen, auch der Sprung zu 5 Bildern ist bemerkenswert. Die Variante aus sieben Bildern zeigt zwar noch Verbesserungen aber von deutlich geringerem Ausmaß.
An dieser Stelle möchte ich auf etwas hinweisen, was an dem 100% Ausschnitt nicht gut zu erkennen ist, da der Zusammenhang fehlt. Sieht man sich die dunkle Fläche oben und in der Mitte im 4. Bild an so fällt auf, das einige schwache hellere Flecken wie Sprenkel auf dem dunklen Hintergrund sitzen. Diese sind im Ausgangsbild nicht zu erkennen. Man könnte denken es wäre noch Restrauschen, tatsächlich jedoch handelt es sich bei den Flecken um echte Bildinformation, denn die dunkle Fläche ist eine Apfeloberfläche, der in der Tat in der Realität solche Sprenkel aufweist. Die Methode stellt also echt Bildinformation wieder her! Warum ist das so aufregend? Wenn man einen „normalen“ Rauschfilter auf das Ausgangsbild anwendet, so wird das Bild zwar subjektiv glatter und reiner, tatsächlich aber wird Bildinformation gezielt zerstört um einen rauschfreieren Eindruck zu erzielen.
Ich halte diese Methode für ein sehr mächtiges Werkzeug gegen Bildrauschen. Allerdings ist klar: nicht jedes Motiv hält so lang still bis ich sieben gleiche Bilder gemacht habe…für statische Objekte sollte man diese Methode jedoch auf jeden Fall im Hinterkopf behalten wie ich finde.
Damit möchte ich jetzt dieses kleine Buch beenden;-) Es sei noch darauf hingewiesen, dass ich mir darüber im Klaren bin, dass die nur ausschnittsweise angebotenen Bilder nicht annährend die Aussagekraft der Originalbilder haben. Aus diesem Grunde habe ich mir überlegt, diese als selbstentpackendes WinAce-Archiv auf meiner Webseite bereitzustellen (Achtung ca. 32MB!). Für den Fall, dass jemand Interesse haben sollte, sie sich anzusehen oder damit zu experimentieren (vielleicht eine bessere Photoshopmethode herausfinden?) folge man einfach diesem Link:
http://home.arcor.de/mrboogie/Rauschen/Rauschen.exe
Ich hoffe dieser viel zu lange Text stößt auch auf nicht abgeschreckte Leser…
Gruß Daniel
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