Kurzgesagt
- Film grain ist eine zufällige Textur aus metallischen Silberpartikeln
- Der Entwicklungsprozess eines Films kann einen direkten Einfluss auf die Körnigkeit eines Bildes haben.
- Digitale Sensoren weisen keine ähnlichen Zufallsmuster in ihren Rauscheigenschaften auf
Wir leben in spannenden Zeiten; wir stehen an der Schnittstelle zwischen analoger und digitaler Bildverarbeitung. Im Moment genießen wir die Vorteile des alten Paradigmas in Kombination mit neuen Kombinationen und Permutationen. Manchmal erscheinen Eigenschaften aus dem fotochemischen Bereich transzendent. Ihre Merkmale bleiben unheimlich vertraut, bleiben aber bestehen und werden in den digitalen Bereich transformiert. Ein solches Merkmal ist das film grain. Aber was ist das? Um diese Frage zu beantworten, müssen wir zunächst unser Verständnis des fotochemischen Prozesses mit Emulsionen überprüfen. Wir müssen uns auch Entwicklungsschemata und die einzigartigen Merkmale des Films als Aufzeichnungsmedium ansehen.
Korn definiert
film grain oder Körnigkeit ist die sichtbare Präsenz einer Textur, die einem entwickelten fotografischen Bild innewohnt. Sie kann auf die Struktur der Emulsion zurückgeführt werden. Ein Filmabzug besteht aus kleinen Partikeln eines metallischen Silberhalogenids. Bei der Belichtung bombardieren Lichtphotonen diese Partikel und wandeln sie um, wodurch ein Foto entsteht. film grain ist eine Funktion solcher Partikel. Ihr Erscheinungsbild variiert aufgrund der Korngröße, Schwankungen bei der Belichtung oder Manipulationen im chemischen Entwicklungsprozess. Wenn wir die Kompromisse verstehen, können wir entscheiden, wie wir die Körnung ausnutzen oder reduzieren können.
Faktoren, die das Getreide beeinflussen
Inwieweit Körnigkeit wahrnehmbar ist, hängt vom Filmmaterial ab, das zur Aufnahme des Bildes verwendet wurde, von den Belichtungseinstellungen und dem verwendeten Entwicklungsverfahren. Am deutlichsten ist sie bei einer Projektion oder einem vergrößerten Foto zu erkennen. Das Vorhandensein von Körnigkeit kann störend sein oder je nach Motiv oder Aufnahmestil eine ansprechende Ästhetik bieten. Sie müssen entscheiden, wie Sie damit umgehen.
Wie funktioniert das Ganze?
Eine lichtempfindliche Emulsion besteht aus mehreren Schichten Gelatinesubstrat, die auf einer Strukturunterlage haften. Die Gelatineschichten enthalten „Körner“ aus Silberhalogenid, die in zufälliger Suspension aufgetragen werden. Die Lichtempfindlichkeit des Films hängt von der im Substrat vorhandenen Silberhalogenidmenge ab. Die Emulsion und das Basisacetat werden durch den Entwicklungsprozess halbtransparent. Während dieses Prozesses wird das Silber umgewandelt und gehärtet, um das umgekehrte Bild auf dem Acetat zu erzeugen. Dadurch entsteht das „Negativ“.
Da die lichtempfindliche Emulsion schichtweise auf den Träger aufgetragen wird, erscheint die Verteilung der Körner zufällig. Das Ergebnis ist ein „Verklumpen“ oder „Blockieren“ der Körner an verschiedenen Stellen eines Fotos. Bei Vergrößerung nehmen diese Eigenschaften eine „körnige“ Qualität an.
Belichtung im Verhältnis zum Getreide
Die Art der für ein bestimmtes Bild berechneten Belichtungseinstellungen beeinflusst die Körnigkeit des Bildes. Da film grain lichtempfindlich sind, geht es bei der Belichtung um die Lichtmenge, die durch die Blendenöffnung auf den Film trifft. Nach diesem Maßstab können Silberhalogenide je nach Umwandlungsrate durch Photonenbelichtung „überbelichtet“ oder „unterbelichtet“ werden. Nach der Entwicklung werden Silberkörner, die ausreichend Licht ausgesetzt sind, um sich von Halogenid in Fluorid umzuwandeln, Teil des endgültigen Negativbildes.
Der Entwicklungsprozess wäscht Körner weg, die nicht genügend Licht für die Umwandlung erhalten haben. Dadurch bleiben „Lücken“ zurück, wo die Körner einst in der Emulsion vorhanden waren. Die Wahrnehmung dieser Lücken bezeichnen wir als Körnigkeit des Bildes.
Körnung vs. ISO-Empfindlichkeit
Die Lichtempfindlichkeit eines Filmmaterials oder eines digitalen Sensors kann die Körnigkeit des Bildes direkt beeinflussen. Filmmaterialien mit geringer Lichtempfindlichkeit enthalten einen höheren Silberhalogenidgehalt in ihrer Emulsion. Je mehr Körnung in der Emulsion vorhanden ist, desto mehr Licht ist erforderlich – daher längere Belichtungen bei größeren Blendenzahlen. Umgekehrt gilt: Je lichtempfindlicher ein Filmmaterial ist, desto weniger Körnung ist in der Emulsion vorhanden. Weniger Körnung bedeutet weniger Licht und weniger Zeitdauer, die für die Belichtung erforderlich ist. Daher bieten Filme mit höherer ISO-Zahl im Verhältnis kürzere Verschlusszeiten und kleinere Blendenzahlen. Die Kompromisse werden je nach Motiv und ästhetischen Vorlieben deutlich.
Kann die Entwicklung das Getreide beeinflussen?
Darüber hinaus kann der Entwicklungsprozess eines Films eine direkte Wirkung auf die sichtbare Körnigkeit eines Bildes haben. So wie der angegebene ISO-Wert mit der Körnigkeit korreliert, ist auch eine Veränderung des ISO-Werts eines Films durch chemische Manipulation oft eine übertriebene Körnigkeit die Folge. Wenn ein Film beispielsweise für ISO 400 ausgelegt ist, wir diesen Wert aber höher setzen und folglich entsprechend diesem höheren Wert belichten (sagen wir 800 ISO), entsteht eine ausgeprägte Körnigkeit. Das liegt an der verstärkten Entwicklung, die für den neuen ISO-Wert erforderlich ist. Der Film muss für einen längeren Zeitraum im Entwicklerbad bleiben, wobei Silberhalogenide reagieren, indem sie sich in überentwickelten Klumpen verklumpen. Wir nennen dies „Push-Verarbeitung“. Das Ergebnis sind normalerweise mehr Bildkontrast und mehr Körnigkeit.
Entwicklung der Körnigkeit in digitalen Bildern
Abschließend muss noch erörtert werden, wie die Körnigkeit das fotochemische Medium Film überwunden hat und eine visuelle Komponente digitaler Bilder und Videoinhalte geblieben ist. Wie bei Filmmaterial spiegeln digitale Bilder die Textur als Verhältnis von Pixeln zu Silberhalogenidkörnern und als Korrelation zwischen Belichtung und ISO und Signalrauschen wider.
Wie wir in den letzten Jahren gelernt haben, bestehen Fotozellen aus Pixeln, die in Bayer-Mosaikmustern jeweils für Rot, Blau und Grün empfindlich sind. Diese Fotozellen sind lichtempfindlich, genau wie film grain. Sie zeichnen Bilddaten in Gegenwart von Photonen in angemessenem Verhältnis zur Belichtungszeit – oder zu Bildern pro Sekunde – auf.
Wenn ein Sensor ausreichend Zeit und Licht hatte, um ein Bild mit der gewünschten Helligkeit zu erzeugen, bezeichnen wir das resultierende Bild als rauschfrei. Wenn ein digitales Bild jedoch nicht ausreichend Zeit und Photonen hatte, um ein helles, ausgewogenes Bild zu erzeugen, können die fehlenden Daten auf Pixelebene als Schwarzwerte oder als zufällig zugewiesene Farbwerte von R, G oder B aufgezeichnet werden. Das Ergebnis ist entweder eine Bilddatei mit schwarzer „Körnigkeit“ oder farbigem Rauschen. Das Grundrauschen eines Sensors ist die Mindestsignalmenge, die zur Erzeugung eines rauschfreien Bildes erforderlich ist. In Bezug auf die IRE-Skala, die auf den meisten Wellenformmonitoren verwendet wird, liegen gute Belichtungen im Allgemeinen über 20 IRE für Schattendetails, aber unter 95 IRE für Lichterdetails – wobei Hauttöne zwischen 43 und 73 IRE bevorzugt werden.
Rauschen korreliert mit ISO und der richtigen Belichtung, wie oben gezeigt. Daher empfehlen Hersteller, das Bild mit dem spezifischen nativen ISO des Sensors zu erstellen. Mit anderen Worten: Die besten Ergebnisse werden mit dem empfohlenen nativen ISO erzielt. Der native ISO für einen bestimmten Kamerasensor ist häufig im jeweiligen Benutzerhandbuch angegeben.
Digitale Sensoren
Darüber hinaus weisen digitale Sensoren im Gegensatz zu den Körnungseigenschaften einer fotografischen Emulsion keine ähnlichen Zufallsmuster in ihren Rauscheigenschaften auf. Dies liegt an der strukturellen Anordnung der Pixel auf der Oberfläche eines Bildsensors. Außerhalb des scheinbar unterschiedlichen Musters der RGB-Bins in einem Bayer-Mosaikfilter kann digitales Rauschen aufgrund der linearen Anordnung der Fotostellen auf dem Sensor regelmäßiger auftreten motif.
In einem mehrschichtigen Farbsensor durchdringt das Licht verschiedene Substrate, die jeweils für die roten, blauen und grünen Wellenlängen empfindlich sind. Wenn ein Sensor einen Bayer-Mosaikfilter verwendet, werden Farbdaten nur mit einer Farbe pro Pixel oder Bin verarbeitet. Die anderen Farbwerte sind eine Interpolation seitens des Prozessors. Wenn daher unzureichende Farbdaten aufgezeichnet werden, kann der Prozessor bei der Interpolation Fehler begehen. Dies führt zu dem besprochenen scheinbaren Farbrauschen.
Abschließende Gedanken
Während des aktuellen Paradigmenwechsels von analog zu digital müssen wir oft die Veränderungen unserer Bilder verarbeiten. film grain oder Rauschen im digitalen Zeitalter ist je nach gewünschtem Bild sowohl ein Merkmal als auch ein Fehler. Mit einem besseren Verständnis des technischen Mechanismus hinter dem film grain können wir das Phänomen zu unserem Vorteil wahrnehmen und manipulieren.
