Software zur Rauschunterdrückung

Software zur Rauschunterdrückung Clevere Filter Nahezu alle Kameras nutzen Filter, um das Rauschen zu unterdrücken. Im Unterschied zu simplen Weichzeichnern führen komplexere Lösungen zu erstaunlich guten Ergebnissen. Verrauschte ISO-400-Bilder sind die Kehrseite der immer höher auflösenden CCDs in den digitalen Kompaktkameras. Mit einem simplen Weichzeichner lässt sich das Problem zwar reduzieren, doch wirkt ein entsprechend bearbeitetes Bild schnell flau und detailarm. Besser arbeiten komplexere Verfahren, die über das einfache Weichzeichnen von Rauschen hinausgehen. Mit Softwaretools wie Neat Image, Picture Cooler und Noise Ninja lassen sich Bilder entrauschen, ohne automatisch einen Großteil der Details zu verlieren. Dominic Groß erläutert die Verfahren and hat die drei Programme für ColorFoto getestet. Einfache Filter Einfache Filter basieren meist auf der Idee, dass eine Mittelwertbildung zwischen benachbarten Pixeln das Rauschen vermindert. Dabei versteht der Filterentwickler das Bild als eine Ansammlung von Pixeln und seine Software bearbeitet die Pixel direkt. Allerdings entfernt eine solch simple Bildglättung auch scharfe Kanten und feine Details, was den Bildeindruck insgesamt häufig verschlechtert. Um diese ungewollte Weichzeichnung der gesamten Bildinformation zu umgehen, wird daher das Foto oft zur besseren Bearbeitung in einen Lab-Farbraum konvertiert und dann nur die für den Schärfeeindruck des Bildes nicht so wichtige Farbinformation geglättet. Die wichtigeren Helligkeitsinformationen bleiben dagegen völlig unbearbeitet oder werden zumeist nur schwächer geglättet. Einen derartigen Ansatz verfolgt z. B. Adobe Camera RAW. Komplexere Filter Dem stehen Filter gegenüber, die sich einfacher verstehen lassen, wenn man das Bildsignal als Frequenzdarstellung betrachtet. Hierbei handelt es sich nicht um die Frequenz des einfallenden Lichtes, sondern um die des Signals: Einem scharfen Übergang, etwa einer harten Kante zwischen zwei Pixeln, entspricht eine deutliche Veränderung des Signals über ein oder wenige Pixel - es handelt sich also um eine hohe Frequenz. Niedrige Frequenzen sind folglich die Bildanteile mit sehr weichen Übergängen. Rauschfilter, die auf Basis einer solchen Unterscheidung arbeiten, können nun das Rauschen gezielter herausfiltern, als dies bei einer simplen Mittelwertbildung der Fall wäre. Üblicherweise wird das Signal in mehrere Frequenzbänder zerlegt. Als Beispiel soll hierfür eine verrauschte Nachtaufnahme dienen. Die Helligkeitsinformationen dieses Bildes wurden in drei Bänder, in hohe, mittlere und niedrige Frequenzen, zerlegt. Man sieht, dass das Rauschen zum größten Teil in der Bildkomponente mit den hohen Frequenzen steckt. Zugleich ist das Rauschen weniger stark sichtbar als das Zifferblatt. Einfachere frequenzabhängige Filter, wie sie zum Teil direkt in Kameras zum Einsatz kommen, machen sich dies zunutze und entfernen aus dem Bildanteil mit den hohen Frequenzen die schwächeren Signale. So bleiben wichtige Details, wie in diesem Fall das Zifferblatt, erhalten, aber ein Großteil des sichtbaren Rauschens wird entfernt. Getan ist es damit meist noch nicht, denn auch in anderen Frequenzbereichen steckt Rauschen, das bei sehr niedriger Frequenz etwa als Farbklecks im Bild erscheinen kann. Zudem lassen sich über das Bildrauschen einer Kamera oft noch mehr Annahmen machen: So verändert sich die Intensität des Rauschens auch mit der Helligkeit, dunkle Stellen sind mehr betroffen. Weiteren Einfluss hat die Farbe, und der blaue Bildkanal ist häufig am stärksten verrauscht. Spezialsoftware Auf dem Markt findet der Fotograf unerschiedlichste Software zum Entrauschen seiner Bilder; allerdings ist oft nicht klar, wie sie arbeiten. Im Folgenden geht es um drei Programme, Neat Image, Noise Ninja und Picture Cooler, die auf den beschriebenen Methoden aufbauen. Im Wesentlichen liegt den beiden Platzhirschen Noise Ninja und Neat Image das gleiche Konzept zugrunde: Sie erstellen für jedes Gerät, oder auch speziell aus einem Bild heraus, ein Profil, das das Rauschen in Zusammenhang mit allen oben genannten Faktoren bringt. Für solch ein kamera- oder auch bildspezifisches Profil müssen die Programme das Rauschen der Geräte an sich untersuchen. Hierzu benötigen die Programme ein Bild mit möglichst einfarbigen Flächen. Diese Testbilder können entweder automatisch ausgewertet werden, oder man legt die Bildbereiche, die untersucht werden sollen, selber fest. Dabei können natürlich auch Bildbereiche verwendet werden, die ungewünschte Details (z. B. Hautstrukturen bei Porträts) enthalten - die werden dann meist auch mit entfernt. Alternativ kann man eine Testtafel fotografieren, die viele einfarbige Flächen enthält, und diese vom Programm auswerten lassen. Im Gegensatz dazu versucht sich Picture Cooler automatisch an das jeweilige Rauschen im Bild anzupassen. Neat Image Nach Erstellen des Rauschprofils kann der Fotograf bei Neat Image wenn nötig manuell eingreifen und die Profile über eine Art Equalizer feinsteuern. Im nächsten Schritt öffnet sich dann ein Vorschaufenster mit den Filtereinstellungen. Beim Feintuning kann man unter anderem festliegen, wie stark das Rauschen in den verschiedenen Frequenzbereichen ist und wie stark es reduziert werden soll. Hierzu bietet Neat Image eine getrennte Vorschau für einzelne Frequenzbereiche oder Komponenten des Bildes. Ebenfalls manuell einstellen lässt sich die Stärke der Rauschunterdrückung und der ursprüngliche Rauschpegel. Dabei korrigiert der Anwender die von der Software bei der Bildprofilierung vorgenommene Rauschabschätzung getrennt für RGB-, oder besser LAB-Farbkanäle. Ferner lassen sich verschiedene Einstellungen über ein Menü zur Auswahl von Varianten vergleichen. Die so gewonnenen Informationen kann Neat Image auch direkt zum Schärfen der Bilder verwenden, indem hochfrequente Bildkomponenten (also feine Details wie z. B. Kanten) stärker gewichtet werden. Alle drei hier vorgestellten Programme verfügen über eine ähnliche Funktion zum Nachschärfen. Da sie den Unterschied zwischen Bild und Rauschen bei der Bildprofilierung (möglichst korrekt) festgestellt haben, besteht kaum Gefahr, das Rauschen zu schärfen und so sichtbarer zu machen. Neat Image bietet maximale Kontrolle über das Ergebnis und richtet sich damit eher an erfahrene Anwender. Insbesondere bei kritischen Bildern kann dies ein großer Vorteil sein. Allerdings ist man manchmal auch gezwungen, diesen Spielraum zu nutzen, um ein gutes Ergebnis zu erhalten. Für Einsteiger dürfte die Bedienung sehr kompliziert sein. Es gibt eine vereinfachte Oberfläche. Die Ergebnisse sind damit aber sicher nicht optimal. Noise Ninja Noise Ninja ist ähnlich wie Neat Image aufgebaut; eine Profilierung mit normalen Bildern sollte man, wenn möglich, vermeiden. Die besten Ergebnisse erzielt Noise Ninja bei Kameraprofilen, die über ein Testbild erstellt wurden. Die manuellen Eingriffsmöglichkeiten beschränken sich auf das Wesentliche, wie die Stärke der Rauschunterdrückung und den Rauschpegel. Wie schon bei Neat Image skaliert diese Einstellung im Wesentlichen das Profil für eine größere oder kleinere Rauschmenge. Die Einstellungen lassen sich getrennt für Helligkeits- und Farbinformationen steuern, mehr braucht man mit Noise Ninja auch nicht, um überzeugende Ergebnisse zu erhalten. Darüber hinaus gibt es die Möglichkeit, direkt in Noise Ninja eine Maskierung zu bestimmen, mit deren Hilfe man die Rauschunterdrückung auf Teile des Bildes begrenzen kann. In der Standalone-Version lassen sich zudem verschieden starke Rauschunterdrückungen für ausgewählte Farben definieren, dies kann z. B. für blauen Himmel sehr nützlich sein. Im Photoshop-Plugin fehlt diese Funktion allerdings. Noise Ninja ist das schnellste der drei Programme und bietet den besten Kompromiss zwischen Einstellmöglichkeiten und nicht zu komplizierter Bedienung. Insbesondere ist die Oberfläche übersichtlicher als bei Neat Image. Zusätzlich verfügt Noise Ninja über gute Automationsmöglichkeiten mittels Photoshop-Aktionen. Picture Cooler Wie bereits erwähnt, versucht Picture Cooler sich direkt dem jeweiligen Rauschen anzupassen und automatisch im Hintergrund ein Profil zu erstellen. Dies gelingt recht gut; zur weiteren Kontrolle kann man dann wieder die Stärke der Rauschunterdrückung, auch für Helligkeits- und Farbinformationen getrennt, regeln. Veränderungen sind schnell in einem großen Vorschaufenster sichtbar. Die Funktionen zum Nachschärfen sind deutlich ausgefeilter als bei der Konkurrenz. In der kostenlosen Version läuft Picture Cooler deutlich gebremst und speichert nur JPEG-Dateien in einer niedrigen Qualitätsstufe. Die Vollversion für 15 US-Dollar bietet EXIF-Support, Stapelverarbeitung usw. Leider hinterlässt die Benutzeroberfläche auch in der zweiten Version den Eindruck einer Bastellösung. Für gelegentlichen Gebrauch ist Picture Cooler allerdings aufgrund der einfach zu erzielenden brauchbaren Ergebnisse und nicht zuletzt wegen des Preises interessant. Im Unterschied zu Neat Image und Noise Ninja gibt es Picture Cooler nur für PC. Vergleich Der direkte Vergleich mit dem Rauschfilter von Photoshop zeigt Schwächen der simplen, eingangs beschriebenen LAB-Methode, die unter anderem hinter dem Photoshop-Rauschfilter steckt. Farben verlieren durch die Weichzeichnung der AB-Kanäle an Brillanz, während sie etwa mit Noise Ninja erhalten bleibt. Bei Rauschen in den Helligkeitsinformationen zeigt sich bei Photoshop kaum eine Verbesserung. Kleine farbige Details dagegen wirken verwischt. Im Unterschied dazu konnten die anderen Programme das Rauschen wesentlich gezielter und ohne starke Nebenwirkungen beseitigen, Details bleiben, soweit möglich, erhalten. Dominic Groß in Color Foto 4/2006 {ewl Thnhlp32.dll,THIN,SKIN.LZH;STEIMERM.BMP}