Nikon D3 Rauschen

Die Nikon D3 ist das Flagschiff von Nikon bei den digitalen Spiegelreflex-Kameras. Was das Bildrauschen und einen Vollformat-Chip betrifft, hinkte Nikon einige Jahre lang dem Konkurrenten Canon hinterher. Die D3 ist eine feine Kamera, die auch einen stolzen Preis hat. Sie besitzt einen Vollformat-Chip (36x24mm) mit 12.1 Megapixel (4256 x 2832 px) Auflösung. Ein Pixel misst dabei ca. 8.4 x 8.4 μm und ist verhältnismässig gross. Dadurch und durch den Wechsel von der CCD- auf die CMOS-Technologie hat das Bildrauschen deutlich abgenommen. 12 Megapixel für ein Bild sind mehr als genug für die meisten Anwendungen. Die Nikon D3X hat doppelt so viele Pixel, dafür auch ein höheres Rauschen bei hohen ISO-Werten.

Abb. 1 zeigt eine Serie von Dunkelbildern mit unterschiedlicher Belichtungszeit und Sensor-Empfindlichkeit mit folgenden Kamera-Einstellungen:

Optimize Image               : normal
Long Exposure Noise Reduction: no
Image Quality                : RAW
White Balance                : auto

Alle Dunkelbilder wurden bei Raumtemperatur (ca 20 Grad Celsius) aufgenommen, zwar nicht unter exakten Laborbedingungen aber genau genug für eine qualitative Aussage. Begonnen wurde mit der längsten Belichtungszeit und höchsten ISO-Zahl, so dass man nicht argumentieren kann, dass sich die Kamera während der Serie aufgeheizt hat. Zwischen den Bildern wurde genug Zeit zum abkühlen gelassen und die Kamera befand sich ohne Objektiv mit Bajonettdeckel in einem Schrank um allfälligen Lichteinfall auszuschliessen. Ausser skalieren oder beschneiden wurden die Bilder nicht bearbeitet.

ISO 400ISO 800ISO 1600ISO 3200ISO 6400
8' 8 min @ ISO 400 8 min @ ISO 800 8 min @ ISO 1600 8 min @ ISO 3200 8 min @ ISO 6400
15' 15 min @ ISO 400 15 min @ ISO 800 15 min @ ISO 1600 15 min @ ISO 3200 15 min @ ISO 6400
30' 30 min @ ISO 400 30 min @ ISO 800 30 min @ ISO 1600 30 min @ ISO 3200 30 min @ ISO 6400
Abb. 1: Nikon D3 Dunkelbilder unterschiedlicher Belichtungszeit und Empfindlichkeit. Gesamter Bildausschnitt verkleinert auf 150x100 Pixel

Es ist gut zu erkennen, wie an den Kanten die durch Wärme in der umliegenden Elektronik verursachten rosaroten Lichthöfe entstehen. Sind diese erst einmal zu hell (regelrecht ausgebrannt), können sie auch nicht mehr ohne Qualitätsverlust vom Originalbild subtrahiert werden. Man muss in diesem Falle den Rand abschneiden oder eine kürzere Belichtungszeit bzw. geringere Empfindlichkeit nehmen. Wenn man immer den gleichen Aussschnitt in der Bildmitte betrachtet, erkennt man wie ein farbiges Rauschen mit der Belichtungszeit und Empfindlichkeit zunimmt. Einige Pixel bleiben immer hell, dies sind sogenannte "Hot Pixel", welche mittels einem Dunkelbild vom Originalbild subtrahiert werden können.

ISO 400ISO 800ISO 1600ISO 3200ISO 6400
8' 8 min @ ISO 400 8 min @ ISO 800 8 min @ ISO 1600 8 min @ ISO 3200 8 min @ ISO 6400
15' 15 min @ ISO 400 15 min @ ISO 800 15 min @ ISO 1600 15 min @ ISO 3200 15 min @ ISO 6400
30' 30 min @ ISO 400 30 min @ ISO 800 30 min @ ISO 1600 30 min @ ISO 3200 30 min @ ISO 6400
Abb. 2: Nikon D3 Dunkelbilder unterschiedlicher Belichtungszeit und Empfindlichkeit. 150x100 Pixel Ausschnitt in der Bildmitte

Vergleiche dazu auch das Rauschen von älteren Nikon Spiegelreflex-Kameras. Die Nikon D70 und D200 besitzen jeweils einen CCD-Chip im DX-Format (ca. 24x16mm), die Nikon D3 besitzt einen neuen CMOS-Chip im Vollformat (36x24mm). Das Rauschen ist dank der anderen Chip-Technologie (CMOS statt CCD) und den grösseren Pixeln insgesamt viel weniger geworden. Auch das pinke Glühen durch die Abwärme der umliegenden Elektronik ist fast verschwunden. Bei den älteren Chips ist nach 30 Minuten bei voller Empfindlichkeit das Bild fast vollkommen ausgeglüht.

 Nikon D70Nikon D200Nikon D3
30 min
ISO 200
Nikon D70: 30m @ ISO 200 Nikon D200: 30m @ ISO 200 Nikon D3: 30m @ ISO 200
30 min
ISO 400
Nikon D70: 30m @ ISO 400 Nikon D200: 30m @ ISO 400 Nikon D3: 30m @ ISO 400
30 min
ISO 800
Nikon D70: 30m @ ISO 800 Nikon D200: 30m @ ISO 800 Nikon D3: 30m @ ISO 800
30 min
ISO 1600
Nikon D70: 30m @ ISO 1600 Nikon D200: 30m @ ISO 1600 Nikon D3: 30m @ ISO 1600
Abb. 3: Vergleich von Dunkelbildern mit maximaler Belichtungszeit (30 Minuten) unterschiedlicher Kameras.

Untenstehende Abbildung zeigt das Dunkelbild der Nikon D3 bei 30 Minuten Belichtungszeit, ISO 3200 Empfindlichkeit und Zimmertemperatur. An den Kanten heizt sich der Bildsensor während der Belichtungsszeit von der umliegenden Elektronik stärker auf als in der Bildmitte. Interessant ist das entstehende Muster, welches rechteckige Strukturen aufweist. Könnte an einem leicht unregelmässigen Substrat liegen.

30 min @ ISO 3200
Abb. 4: Nikon D3 Dunkelbild, 30min @ ISO 3200 (volle Auflösung, JPEG 4256x2832 9.7MB)

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