Die ISO-Empfindlichjkeit - Beschreibung

 Der ISO-Wert kommt ursprünglich aus der analogen Fotografie, wo er für die Lichtempfindlichkeit des eingelegten Filmes steht. Die gebräuchlichsten Filme hatten eine Empfindlichkeit von ISO50, ISO 100, ISO200 und ISO400. Je empfindlicher der Film, desto kürzer kann die Verschlusszeit bei gleicher Blende gewählt werden. Eine kurze Verschlusszeit vermindert Unschärfen durch Verwackeln oder durch Bewegung des Motivs, die sogenannte Bewegungsunschärfe. Der Nachteil eines empfindlicheren Films ist ein deutlich gröberes Filmkorn, welches besonders bei größeren Ausbelichtungen im Bild störend wirken kann und zudem den Detailreichtum im Bild vermindert.
Ein Änderung der Filmempfindlichtkeit war zu analogen Zeiten übrigens erst immer dann problemlos möglich, wenn der Film voll war, sie hing nämlich vom eingelegten Film ab. Und dieser konnte nur aus der Kamera genommen werden, wenn der Film bis zum Ende aufgebraucht und danach zurückgespult wurde. In Zeiten der Digitalfotografie hat sich dies zum Glück geändert, und die ISO-Empfindlichkeit kann jederzeit an die Bedingungen angepasst werden.


Der ISO-Wert bei Digitalkameras

In der Digitalfotografie steht der ISO Wert oder die ISO Empfindlichkeit für die Lichtempfindlichkeit des Bildsensors, und kann im Menü der Kamera, oder bei vielen Kameras häufig sogar direkt per Tastendruck, verändert werden. Der große Vorteil im Vergleich zur Analogfotografie ist, dass die Filmempfindlichkeit jetzt jederzeit beliebig verändert werden kann. Früher wurde also vor dem Fotografieren der vermeintlich passende Film eingelegt, und die Belichtung danach ausschließlich über die Blende und Belichtungszeit gesteuert. Heute, im Zeitalter der Digitalfotografie, kann die Belichtung jederzeit mit einem weiteren Parameter, dem ISO-Wert, beeinflusst werden, wenn eine bestimmte Blende und Belichtungszeit verwendet werden soll. Ein enormer Vorteil.
Wie in der Analogfotografie mit Film, bringt ein hoher ISO-Wert auch an der Digitalkamera Nachteile mit sich. Da das Signal der Kamera bei höheren ISO-Werten mehr verstärkt wird, erhöht sich das sogenannten Sensorrauschen. Die Bilder erscheinen bei höheren ISO-Einstellungen zunehmend verrauschter und weisen weniger Details auf. Insbesondere auf homogenen Flächen ist dann deutlich zu sehen, dass nicht alle Bildpunkte die gleiche Helligkeit besitzen, und dass einzelne Pixel auch von der Farbe her etwas abweichen. Man bezeichnet dies als Bildrauschen. Vor allen in dunklen Bildbereichen macht sich das Rauschen stärker bemerkbar.

Ich habe hier einmal dasselbe Motiv mit einer Empfindlichkeit von ISO100 und ISO5000 fotografiert, bei beiden Aufnahmen wurde dieselbe Blendeneinstellung gewählt. Beim einer Empfindlichkeit von ISO100 brauchte die Aufnahme eine Belichtungszeit von ganzen 3 Sekunden, um korrekt belichtet zu werden. Bei ISO5000 war nur eine Belichtungszeit von 1/15s nötig.
Deutlich zu sehen ist hier aber auch, zu welchem Preis man sich sich die schnelleren Verschlusszeiten mit einer Erhöhung der ISO-Empfindlichkeit erkauft. Die Aufnahme, welche mit ISO5000 gemacht wurde, ist bei deaktivierter Rauschunterdrückung deutlich verrauschter. Das Bild wirkt grisselig und es sind zudem deutlich weniger Details erkennbar. Auch Farbrauschen tritt besonders in den dunklen Bildbereichen auf. Moderne Kameras entrauschen das Bild in den Standardeinstellung aber relativ effektiv. Im unteren Bild ist bei aktivierter Rauschunterdrückung (bei fast allen Kameras die Standardeinstellung) kaum Bildrauschen zu erkennen. Dafür aber ein deutlicher Verlust an Details. Es wirkt etwas "glattgebügelt".

Auch der Dynamikumfang leidet bei höheren ISO-Werten. Auf Bildern mit großen Helligkeitsunterschieden sind dann helle Bereiche schneller überbelichtet (reinweiß, keine Details mehr erkennbar), und dunkle Bereiche schneller unterbelichtet (reinschwarz, keine Details mehr vorhanden - man spricht hier auch von abgesoffenen Bildpartien).


Richtig belichten mit ISO-Wert, Blende und Verschlusszeit

Ein korrekt belichtetes Bild ist weder zu hell, noch zu dunkel. Um in Bild korrekt zu belichten, muss eine bestimmte Lichtmenge für eine bestimmte Zeit auf den Bildsensor einwirken. Ganz vereinfacht lässt sich dies anhand eines Wassereimers unter einem Wasserhahn verdeutlichen, wobei die Blende den Wasserhahn darstellt, und die Größe des Eimers den ISO-Wert, und dabei ein kleinerer Eimer für eine höhere ISO-Empfindlichkeit steht. Ein voller Eimer wäre demnach ein korrekt belichtetes Bild. Je weiter die Blende geschlossen wird (Wasserhahn), desto weniger Licht (Wasser) kommt hindurch. Bis der Eimer voll ist, wird also mehr Zeit benötigt (die Belichtungszeit wird länger). Erhöhe ich jetzt die ISO-Empfindlichkeit (kleinerer Eimer), so wird die Belichtungszeit bei gleicher Blende kürzer (der kleine Eimer ist schneller voll). Öffne ich die Blende ganz (den Wasserhahn), so wird die Belichtungszeit noch kürzer (der Eimer ist noch schneller voll). Die die Blende auch die Schärfentiefe beeinflusst, wird diese häufig vom Fotografen voreingestellt (Blendenvorwahl oder auch Zeitautomatik genannt, auf dem Programmwahlrad von Spiegelreflexkameras meist als A gekennzeichnet). Die Kamera wählt dann die passende Verschlusszeit automatisch, damit ein korrekt belichtetes Bild entsteht. Reicht die Verschlusszeit nicht nicht aus, um ein verwacklungsfreies Bild zu erhalten, kann dann manuell der ISO-Wert erhöht werden (kleinerer Eimer), um die Verschlusszeit zu verkürzen.
Die meisten modernen Kameras bieten auch ISO-Automatiken an. Wird die Verschlusszeit zu langsam, so wird der ISO-Wert automatisch so angepasst, dass freihand verwacklungsfreie Aufnahmen möglich sind.
Soll beispielsweise eine Landschaft freihand fotografiert werden, so wird eine relativ kleine Blende (Wasserhahn) gewählt, um eine möglichst große Schärfentiefe zu erhalten, damit das Landschaftsmotiv von vorne bis hinten scharf erscheint. Die Verschlusszeit wiederum sollte mindestens eine 1/100s betragen, damit das Bild nicht verwackelt wird. Beide Werte können im manuellen Modus (am Programmwahlrad vieler DSLRs entspricht dies der Einstellung M) separat eingestellt werden. Wird jetzt an der Kamera die ISO Automatik aktiviert, so passt die Kamera die ISO-Empfindlichkeit automatisch so an, dass die Aufnahme bei der eingestellten Blende und Belichtungszeit korrekt belichtet wird.


Verhältnis ISO-Wert und Belichtungszeit

Verdoppele ich die ISO-Empfindlichkeit, so halbiert sich in etwa die Verschlusszeit.
Soll beispielsweise eine schnelle Bewegung mit 1/2000s fotografiert werden, und wird mit der gewünschten Blende nur eine Verschlusszeit von 1/250s erreicht, so muss der ISO-Wert 3x verdoppelt werden. Nehmen wir an, die Anfangseinstellung ist ISO 100. Mit ISO 100 erreiche ich 1/250s Verschlusszeit. Ich verdopple auf ISO200. Dann erreiche ich eine Verschlussgeschwindigkeit von 1/500s. Ich verdopple den Empfindlichkeit auf ISO400. Jetzt erreiche ich eine Verschlussgeschwindigkeit von 1/1000s. Verdopple ich jetzt noch einmal auf ISO800, habe ich die Verschlussgeschwindigkeit von 1/2000s erreicht.


ISO-Empfindlichkeit erhöhen - mit Bedacht

Indem man die ISO-Empfindlichkeit erhöht, verschlechtert man automatisch auch den Signal-Rauschabstand. Das heißt, die Bildqualität leidet, und ab einer bestimmten ISO-Empfindlichkeit wird das Rauschen so stark, dass die Bilder nur noch bedingt brauchbar sind. Bevor man also die Empfindlichkeit erhöht, sollte versucht werden, mittels Öffnen der Blende, ausreichende Verschlusszeiten zu erreichen. Aber auch hier gibt es Einschränkungen. Viele Objektive lassen in der Abbildungsqualität bei Offenblende deutlich nach. Es sollte also vorher ausprobiert werden, ab welcher Blende die Abbildungsqualität des Objektives ausreichend ist. Bei den meisten Objektiven reicht es, um 1-2 Stufen (von Offenblende gerechnet) abzublenden. Werden die gewünschten Verschlusszeiten dann immer noch nicht erreicht, sollte man die ISO-Empfindlichkeit erhöhen.
Generell ist zu sagen, dass ein verrauschtes aber dafür scharfes und nicht verwackeltes Bild immer besser wirkt, als ein rauschfreies, dafür aber unscharfes Bild.

Den Sperber fotografierte ich an einem verregneten Tag bei schlechtesten Lichtbedingungen freihand aus dem Fenster bei einer Brennweite von 600mm. Um auf ausreichende Verschlusszeiten zu kommen, musste ich die ISO Empfindlichkeit auf 3200 erhöhen. Nur so war ein unverwackeltes, scharfes Bild vom Sperber möglich. Da das Tamron 150-600 etwas bei Offenblende schwächelt, konnte ich das Objektiv auch nicht weiter als Blende 8.0 aufblenden. Ohne den ISO-Wert zu erhöhen, wäre dieses Bild nicht möglich gewesen.

Ob das stärkere Rauschen im resultierenden Bild überhaupt störend wirkt, hängt zudem stark von der Vergrößerung ab, mit welcher das Bild betrachtet wird. Bei einer 1:1 Ansicht am Bildschirm fällt das Bildrauschen deutlich auf, aber verkleinert - wie hier - auf Webgröße, ist das Bildrauschen kaum noch sichtbar. Dies gilt auch, wenn Papierabzüge vom Bild angefertigt werden. Bei kleinen Abzügen wird selbst stärkeres Bildrauschen kaum noch sichtbar sein. Ein DIN A3 Abzug hingegen würde jeden Störpixel sichtbar werden lassen.


ISO Rauschen nachträglich entfernen

Fast alle Digitalkameras wenden auf Ihre Bilder eine Rauschunterdrückung an. Hierbei versucht die Kamera, das Bildrauschen mittels einer Software aus den Bildern zu entfernen. Meist geht dies auf Kosten der Details. Viel besser lässt sich das Bildrauschen nachträglich in einer Bildbearbeitungssoftware entfernen. Viele Bildverarbeitungsprogramme haben einen Filter zum Entrauschen integriert. Da das Rauschen hauptsächlich in den detailarmen und unscharfen Bereichen auffällt, sollte versucht werden, das Hauptmotiv von der Entrauschung auszuschließen. Indem man das Hauptmotiv auswählt und die Auswahl dann umkehrt, ist dies bei den meisten Motiven problemlos möglich. Ist das Bildrauschen auch auf dem hauptmotiv stark, so kann man versuchen, das Hauptmotiv schächer zu entrauschen, als den defokussierten Hintergrund. Entrauschungsprogramme wie Neat Image oder Noise Ninja bieten hier wertvolle Dienste.