ISO und Belichtung bei Sensoren
Der Test soll herausfinden, ob beim Speichern der Sensor-Rohdaten Informationen verloren gehen, wenn bei gleicher Belichtung verschiedene ISO-Zahlen eingestellt werden. Da für alle ISO-Zahlen der gleiche Sensor benutzt wird, könnte man zur Ansicht gelangen, dass im RAW-Modus die ISO-Einstellung mehr oder weniger egal ist und das Bild lediglich anders nach RGB umgewandelt wird. Mit anderen Worten: Kann ich im RAW-Modus die ISO-Einstellung ignorieren, innerhalb gewisser Grenzen beliebig belichten und später im RAW-Konverter das gleiche Ergebnis erzielen wie bei einer Belichtung gemäß der Empfehlung des Belichtungsmessers für die eingestellte ISO-Zahl?
Vorgehen
Ich benutzte zwei Kameras: Die Nikon D300 und die Olympus OM-D E-M5. Da beide gleich reagierten, sind hier exemplarisch die Bilder der Nikon D300 zu sehen. Streng genommen gilt der Test nur für die beiden Kameras, jedoch gehe ich davon aus, dass die Sensoren anderer Kameras sich ähnlich verhalten. Im Zweifelsfall empfehle ich, das für die eigene Kamera zu überprüfen. Blende und Verschlusszeit wurden stets manuell eingestellt.
Unterbelichtung bezüglich ISO
Die erste Belichtung der folgenden Bildreihe passte für ISO 3.200. Bei der zweiten verringerte ich die ISO auf 200 ohne Blende und Verschlusszeit zu ändern. Das entspricht einer 32-fach geringeren Belichtung (1/32, 5 Blendenstufen). Erwartungsgemäß erscheint das Bild erst einmal sehr dunkel. Im Lightroom-RAW-Konverter schob ich für das dunkle Bild lediglich den Belichtungsregler nach rechts. Im folgenden sind die Ergebnisse zu sehen:
Abbildung: Unterbelichtung bezüglich ISO. Erklärung oben und unten. 1. Bild: ISO 3.200 richtig belichtet. 2. Bild: ISO 200 bei gleicher Blende und Verschlusszeit 32-fach unterbelichtet. 3. Bild: Das unterbelichtete Bild im RAW-Konverter korrigiert. 4. Bild: 100-Prozent-Ausschnitt aus dem richtig belichteten ISO-3.200-Bild. 5. Bild: 100-Prozent-Ausschnitt aus dem korrigierten unterbelichteten ISO-200-Bild.
Wie in Abbildungen oben zu sehen ist, lässt sich das bei niedriger ISO-Zahl unterbelichtete Bild so korrigieren, dass es fast genau so aussieht wie das richtig belichtete bei höherer ISO-Zahl. Bei den 100-Prozent-Ausschnitten ist zu sehen, dass das unterbelichtete Bild mehr Rauschen aufweist, allerdings ist das nicht gravierend.
Überbelichtung bezüglich ISO
Die erste Belichtung der folgenden Bildreihe passte für ISO 200. Bei der zweiten erhöhte ich die ISO auf 3.200 ohne Blende und Verschlusszeit zu ändern. Das entspricht einer 32-fach längeren Belichtung (5 Blendenstufen). Erwartungsgemäß erscheint das Bild sehr hell. Im Lightroom-RAW-Konverter schob ich für das helle Bild den Belichtungsregler nach links sowie den Lichter-Regler ganz nach links. Zusätzlich erhöhte ich sowohl die Weiß- als auch Schwarzanteile, damit es kontrastreicher wurde. Im folgenden sind die Ergebnisse zu sehen:
Abbildung: Überbelichtung bezüglich ISO. Erklärung oben und unten. 1. Bild: ISO 200 richtig belichtet. 2. Bild: ISO 3.200 bei gleicher Blende und Verschlusszeit 32-fach überbelichtet. 3. Bild: Das überbelichtete Bild im RAW-Konverter korrigiert. 4. Bild: 100-Prozent-Ausschnitt aus dem richtig belichteten ISO 200-Bild. 5. Bild: 100-Prozent-Ausschnitt aus dem korrigierten überbelichteten ISO-3.200-Bild.
Wie in Abbildungen oben zu sehen ist, lässt sich das bei höherer ISO-Zahl überbelichtete Bild nicht mehr so korrigieren, dass es aussieht wie das richtig belichtete bei niedrigerer ISO-Zahl. Die hellsten Bereiche sind reines Weiß ohne Informationen (der RAW-Konverter erzeugte daraus Hellgrau). Bei den 100-Prozent-Ausschnitten ist zu sehen, dass das Rauschen sich nicht signifikant unterscheidet.
Analyse der Rohdaten
Ich schaute mir die RAW-Dateien mit dem RawDigger an. Dieser zeigt die in einer RAW-Datei enthaltenen Werte der einzelnen Farbkanäle an: Rot, 2 mal Grün, Blau. An den Histogrammen ist gut zu erkennen, dass bei nicht ISO-gemäßer Belichtung Werte (Farbnuancen) verloren gehen.
Abbildung: Histogramme der Rohdaten. Klick auf ein kleines Bild zeigt die Originalgröße an. 1. Bild: ISO 3.200 richtig belichtet. 2. Bild: ISO 200 unterbelichtet. 3. Bild: ISO 200 richtig belichtet. 4. Bild ISO 3.200 überbelichtet.
Interpretation der Ergebnisse
Bei höherer ISO-Zahl werden die Sensorwerte verstärkt: Das korrigierte unterbelichtete Foto rauscht mehr als das passend belichtete bei höherer ISO-Zahl. Ein mit niedriger ISO-Zahl richtig belichtetes Foto kann bei hoher ISO-Zahl so stark überbelichtet werden, dass sich nachträglich nichts mehr korrigieren lässt – helle Stellen sind komplett weiß ohne Zeichnung.
Das Rauschen hängt weitgehend von der Lichtmenge ab, die der Sensor erhält, weniger von der ISO-Zahl. Ist diese höher, stelle ich automatisch eine geringere Belichtung ein, der Sensor erhält deswegen weniger Licht und rauscht stärker. Umgekehrt stelle ich bei einer niedrigen ISO-Zahl eine reichlichere Belichtung ein, der Sensor erhält mehr Licht und rauscht weniger. Will ich beste Resultate, belichte ich so, dass der Sensor maximal viel Licht erhält, ohne dass eine Überbelichtung entsteht. Dies erreiche ich durch eine niedrige ISO-Zahl und einem Histogramm, das den rechten (hellen) Bereich vollständig ausnutzt, siehe Expose to the Right.
Fazit
Die ISO-Einstellung ist nicht egal. Es ist besser, sie passend zu wählen: Vorzugsweise die niedrigste mit höchster Qualität – meist ISO 100 oder ISO 200 – bei entsprechend reichlicher Belichtung oder höher, falls ich eine kürzere Verschlusszeit benötige. Umfassende Korrekturen sind später ohnehin nur möglich, wenn ich RAW fotografiere; aus weißen und schwarzen Bereichen eines JPEG-Bilds lässt sich nachträglich nichts mehr hervorholen. Selbst wenn die ISO-Einstellung egal wäre, würde ich auf wichtige Hilfen der Kamera verzichten: Ein gut erkennbares Bild zur Gestaltung, das Histogramm sowie Unter- und Überbelichtungswarnung.
, 12.03.2019.
Letzte Bearbeitung: 14.03.2019.