Über rauschende und auflösende Durchschnittspixel

[Gast_194966]

Wäre es denn denkbar, dass das "mittlere" Rauschen dem Eindruck des Betrachters entspricht, oder gibt es Argumente oder gar Erfahrungen, die eher dagegen sprechen?

Ein Gedankenexperiment: Stell Dir vor, Dein Bild wäre zur Hälfte reinweiß und zur Hälfte reinschwarz (also alle Pixel jeweils exakt gleich). Rauscht das? Nein. Jetzt stell Dir vor, die weißen und schwarzen Pixel wären vollkommen zufällig im Bild verteilt. Du würdest ein mittleres Grau mit deutlichem Rauschen sehen, obwohl die Standardabweichung genau die gleiche wie vorher wäre.


Gruß, Matthias

 

[Gast_406922]

Ein Gedankenexperiment: Stell Dir vor, Dein Bild wäre zur Hälfte reinweiß und zur Hälfte reinschwarz (also alle Pixel jeweils exakt gleich). Rauscht das? Nein. Jetzt stell Dir vor, die weißen und schwarzen Pixel wären vollkommen zufällig im Bild verteilt. Du würdest ein mittleres Grau mit deutlichem Rauschen sehen, obwohl die Standardabweichung genau die gleiche wie vorher wäre.

Es ist so: Jedes Pixel hat aufgrund der Helligkeitsverteilung seinen eigenen Erwartungswert und aufgrund des Photonenrauschens (das jeweils auch vom Erwartungswert abhängt) seine eigene Standardabweichung. Das Rauschen gibt praktisch an, wie zuverlässig ein Pixel das misst, was es messen soll.

Deshalb kann ich in dem Gedankenexperiment das Rauschen nicht beurteilen, da ich weder die Helligkeitsverteilung (quasi das Motiv) noch die Erwartungswerte kenne. Ich weiss nicht, was die Pixel messen sollen.

 

[Gast_194966]

Es ist so: Jedes Pixel hat aufgrund der Helligkeitsverteilung seinen eigenen Erwartungswert und aufgrund des Photonenrauschens (das jeweils auch vom Erwartungswert abhängt) seine eigene Standardabweichung.

Nöö, eine größere Anzahl nominell gleich belichteter Pixel haben einen Mittelwert und eine Standardabweichung. Einzelne Pixel rauschen nicht, bzw. nur wenn Du mehrere Belichtungen miteinander vergleichst.

Das Rauschen gibt praktisch an, wie zuverlässig ein Pixel das misst, was es messen soll.

Das wäre dann das Ausleserauschen, das Du hier aber vernachlässigen wolltest.

Deshalb kann ich in dem Gedankenexperiment das Rauschen nicht beurteilen, da ich weder die Helligkeitsverteilung (quasi das Motiv) noch die Erwartungswerte kenne. Ich weiss nicht, was die Pixel messen sollen.

Natürlich kannst Du es beurteilen, Du siehst es ja. Wenn Du das Ergebnis als gleichförmig grau siehst, dann rauscht es. Wenn Du das Ergebnis als eine sinnvolle Struktur erkennst, rauscht es nicht. Die Standardabweichung kannst Du Dir aus rechnen, sie ist in beiden Fällen gleich. Ein Pepitamuster aus reinschwarz und reinweiß aus der Nähe betrachtet hat eine sinnvolle erkennbare Struktur und rauscht nicht. Von weiter weg erkennt man die Struktur nicht mehr, sondern ein stark rauschendes Grau. Von noch weiter weg bleibt es Grau, aber das Rauschen sinkt.



Gruß, Matthias

 

[Gast_406922]

Ein Gedankenexperiment: Ich mache bei ISO 6400 ein total verrauschtes Foto, Bild 1, drucke es DIN A3 aus und hänge es an die Wand. Dann fotografiere ich das Bild an der Wand mit ISO 100 und mache so eine "originalgetreue" Kopie, Bild 2.

Ist Bild 2 verrauscht?

 

[Gast_194966]

Ist Bild 2 verrauscht?

Siehst Du es rauschen? So wie in Bild 1? Dann rauscht es. Oder siehst Du eine "originalgetreue" und erkennbare Reproduktion von Bild 1? Dann rauscht es fast gar nicht.


Gruß, Matthias

 

[Maximus]

Ein Gedankenexperiment: Ich mache bei ISO 6400 ein total verrauschtes Foto, Bild 1, drucke es DIN A3 aus und hänge es an die Wand. Dann fotografiere ich das Bild an der Wand mit ISO 100 und mache so eine "originalgetreue" Kopie, Bild 2.

Es rauscht mehr als das, was an der Wand hängt, denn es kommt zu Rauschen im Druck nochmal das Photonenrauschen aus dem Foto dazu.

 

[burkhard2]

Wäre es denn denkbar, dass das "mittlere" Rauschen dem Eindruck des Betrachters entspricht, oder gibt es Argumente oder gar Erfahrungen, die eher dagegen sprechen?

Ich habe sowas im Kopf: wenn 10 % eines Bildes dunkel und deswegen ziemlich verrauscht sind und der Rest ok weil entsprechend hell, dann stört das (vermutlich) genauso wie wenn 50 % des Bildes dunkel und verrauscht sind. Das mittlere Rauschen wäre natürlich sehr verschieden. Und Rauschen auf einer Blumenwiese mit vielen kleinen Details wäre subjektiv vermutlich weniger störend als gleiches mittleres Rauschen auf einer einheitlichen grauen Fläche.

L.G.

Burkhard.

 

[burkhard2]

Ein Gedankenexperiment: Stell Dir vor, Dein Bild wäre zur Hälfte reinweiß und zur Hälfte reinschwarz (also alle Pixel jeweils exakt gleich). Rauscht das? Nein. Jetzt stell Dir vor, die weißen und schwarzen Pixel wären vollkommen zufällig im Bild verteilt. Du würdest ein mittleres Grau mit deutlichem Rauschen sehen, obwohl die Standardabweichung genau die gleiche wie vorher wäre.

Du meinst, wenn man in beiden Fällen eine gleichmäßig graue Fläche fotografiert hat? Dann wäre tatsächlich beides gleich starkes Rauschen – zum Glück ist der erste Fall bei ein paar Megapixeln ziemlich unwahrscheinlich. Bei der gewöhnlichen Definition des Rauschens spielt die Rauschfrequenz keine Rolle, wobei das visuell wieder ganz anders ist – hochfrequentes Rauschen nehmen wir eher als "typisches Rauschen" wahr.

L.G.

Burkhard.

 

[burkhard2]

Siehst Du es rauschen? So wie in Bild 1? Dann rauscht es. Oder siehst Du eine "originalgetreue" und erkennbare Reproduktion von Bild 1? Dann rauscht es fast gar nicht.

Das ist der Punkt. Siehst du Bild 2 als Bild des (unverrauschten Originals), dann sind die Erwartungswerte die des Originals, und im Vergleich zum Original rauscht es stark. Siehst du Bild 2 als Bild von Bild 1, dann sind die Erwartungswerte die von Bild 1 und somit die Abweichung (das Rauschen) gering.

Man kann Rauschen nicht nur auf ein Foto bezogen, sondern nur abhängig von den zugehörigen Erwartungswerten definieren.

L.G.

Burkhard.

 

[Gast_194966]

Du meinst, wenn man in beiden Fällen eine gleichmäßig graue Fläche fotografiert hat?

Nein, gar nicht fotografiert, sondern künstlich erzeugt. Das sollte nur zeigen, dass es unsinnig ist, über Flächenanteile, die "erkennbar absichtlich" unterschiedlich hell sind, hinwegzumitteln und aus der Standardabweichung auf das Bildrauschen zu schließen.


Gruß, Matthias

 

[Gast_406922]

Man kann Rauschen nicht nur auf ein Foto bezogen, sondern nur abhängig von den zugehörigen Erwartungswerten definieren.

Ja genau.

Wenn man die Erwartungswerte aus gleichmässig belichteten Flächen auf dem Bild abliest, muss man sagen: Bild 2 rauscht praktisch genauso stark wie Bild 1, wenn man sie beide in DIN A3 betrachtet.

Wenn man die Erwartungswerte aus der Helligkeitsverteilung des Motivs (hier Bild 1) ableitet, muss man sagen: Bild 2 rauscht praktisch nicht.

Ich persönlich tendiere stark zu: Bild 2 rauscht praktisch nicht.

Maximus hat noch eine komplexere Variante ins Spiel gebracht, der man sich auch anschliessen kann.

 

[Maximus]

Betrachten wir zwei homogen ausgeleuchtete Bilder als einfachen Spezialfall:

Das erste Bild hat eine einen Erwartungswert lambda und eine Standardabweichung sigma_1.

Ausdruckst und korrekt belichtet fotografierst, hat das Bild den gleichen Erwartungswert und eine Standardabweichung von sigma=Wurzel(sigma_1²+sigma_2²). Wobei sigma_2 die Standardabweichung des Bildes ist, wenn du eine homogen ausgeleuchtete Fläche fotografierst.

Wenn du beide Fotos unter den gleichen Lichtbedingungen machst ist sigma_1=sigma_2 und damit sigma= 1,41*sigma_1.

Für richtige Fotos hättest du dann gebietsweise Erwartungswerte und Standardabweichungen.

 

[Gast_194966]

Ich persönlich tendiere stark zu: Bild 2 rauscht praktisch nicht.

Ich habe gerade meine alten Musiccassetten wiedergefunden, die rauschen ziemlich doll. Muss ich die nur auf CD kopieren und sie rauschen nicht mehr? Toller Trick!


Gruß, Matthias

 

[Gast_194966]

Und noch ein Beispiel: Wir machen beruflich mit sehr hochwertigen und kalibrierten Mikrofonen, Verstärkern und Digital-Recordern Aufnahmen in leeren Flugzeugkabinen während des Reiseflugs. Da ist eigentlich kaum was anderes als breitbandiges Rauschen zu hören (übrigens nicht Klimaanlage und nicht Triebwerk, sondern "turbulente Grenzschicht" an der Flugzeughaut). Rauschen diese Aufnahmen? Für Euch vermutlich schon, denn es ist ja nichts anderes als Rauschen zu hören. Für uns nicht, denn dieses Rauschen ist unser Nutzsignal, das wir analysieren und auswerten. Und damit wir das können, muss die Aufnahmetechnik selber sehr rauscharm sein. So ist das eben mit dem Erwartungswert und dem Rauschen.


Gruß, Matthias

 

[Gast_406922]

Wenn das Mikrofon zuverlässig das misst, was es messen soll, dann rauscht es nicht. So sehe ich das auch.

Was mich da interessieren würde: Gibt es bei Audio-Aufnahmen eigentlich ein Rauschen, das mit dem Photonenrauschen in der Fotografie vergleichbar ist?

 

[Gast_194966]

Wenn das Mikrofon zuverlässig das misst, was es messen soll, dann rauscht es nicht. So sehe ich das auch.

Wenn ich die Aufnahmen jemandem vorspiele, der nicht weiß, was es sein soll, wird der sagen, dass sie ganz furchtbar rauschen und kein Nutzsignal erkennen lassen.

Was mich da interessieren würde: Gibt es bei Audio-Aufnahmen eigentlich ein Rauschen, das mit dem Photonenrauschen in der Fotografie vergleichbar ist?

Es gibt Elektronenrauschen, aber das spielt keine Rolle. Einen dominanten Rauschanteil, der proportional zu √Signal ist, gibt es nicht.


Gruß, Matthias